基本的NTP客户端代码示例

用于向NTP服务器请求时间。向NTP服务器发送一个48字节大小的请求报文,再使用recvfrom()函数接收服务器的响应。最后,解析得到的时间戳并转换为Unix时间进行显示。


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

#define NTP_SERVER_IP "ntp1.aliyun.com"
#define NTP_SERVER_PORT 123
#define NTP_PACKET_SIZE 48

// NTP报文结构体
struct ntp_packet {
    uint8_t flags;// 标志位,使用0x1B表示客户端请求时间信息
    uint8_t stratum;// stratum层级,一般使用1表示客户端直接与服务器通信  
    uint8_t poll;// 投票计数器,表示网络状况,一般使用0或10表示正常情况  
    uint8_t precision;// 时间精度,一般使用0或10表示正常情况  
    uint32_t rootDelay;// 服务器到客户端的延迟,单位是秒  
    uint32_t rootDispersion;// 服务器到客户端的散度,单位是秒
    uint32_t referenceIdentifier;// 参考标识符,通常是服务器的IP地址或域名 
    uint32_t referenceTimestamp[2];// 参考时间戳,一般是服务器的本地时间
    uint32_t originateTimestamp[2];// 起始时间戳,一般是客户端发送请求的时间
    uint32_t receiveTimestamp[2];// 接收时间戳,一般是服务器收到请求的时间  
    uint32_t transmitTimestamp[2];// 传输时间戳,一般是服务器发送响应的时间
};


int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
  
    // 创建套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
  
    // 设置服务器地址和端口
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(NTP_SERVER_PORT);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("120.25.115.20");
/*
    if(inet_pton(AF_INET, NTP_SERVER_IP, &(servaddr.sin_addr)) <= 0) {
        perror("inet_pton failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
*/
    // 构造请求报文
    struct ntp_packet packet;
    memset(&packet, 0, sizeof(packet));
    packet.flags = 0x1B;

    // 发送请求报文到服务器
    if(sendto(sockfd, &packet, sizeof(packet), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) { 
        perror("sendto failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
  
    // 接收响应报文
    memset(&packet, 0, sizeof(packet));
    if(recv(sockfd, &packet, sizeof(packet), 0) < 0) {
        perror("recv failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 解析响应报文中的时间戳
    time_t transmitTime = ntohl(packet.transmitTimestamp[0]) - 2208988800U;
    printf("NTP server time: %s", ctime(&transmitTime));

    close(sockfd);
  
    return 0;
}

2208988800是一个特定的偏移量,用于将NTP(网络时间协议)时间戳转换为UNIX时间戳。NTP时间戳是从1900年1月1日00:00:00开始计算的,而UNIX时间戳是从1970年1月1日00:00:00开始计算的。因此,需要进行一个转换来将NTP时间戳转换为UNIX时间戳。

这个偏移量是1970年与1900年之间的差值,也就是2208988800秒。在进行转换时,将NTP时间戳减去这个偏移量,就可以得到对应的UNIX时间戳。这样做的目的是为了在不同系统之间进行时间同步和比较。

ntp服务端

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>

#define NTP_PORT 123      // NTP使用的默认端口号
#define NTP_PACKET_SIZE 48  // NTP报文的大小

void fillNTPPacket(char *ntpPacket) {
    memset(ntpPacket, 0, NTP_PACKET_SIZE);

    // 设置NTP报文的首字节
    ntpPacket[0] = 0x1B;  // 设置LI、Version和Mode字段

    // 设置时间戳字段为当前时间
    time_t currentTime = time(NULL);
    uint32_t ntpTime = htonl(currentTime + 2208988800U);
    memcpy(&ntpPacket[40], &ntpTime, sizeof(ntpTime));
}

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    char ntpPacket[NTP_PACKET_SIZE];

    // 创建UDP套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    // 设置服务器地址和端口
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(NTP_PORT);

    // 绑定套接字到服务器地址
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while (1) {
        int len, ntpSize;

        // 接收来自客户端的请求
        len = sizeof(cliaddr);
        ntpSize = recvfrom(sockfd, (char *)ntpPacket, NTP_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);

        if (ntpSize < 0) {
            perror("recvfrom failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 填充NTP报文
        fillNTPPacket(ntpPacket);

        // 发送NTP响应给客户端
        if (sendto(sockfd, (const char *)ntpPacket, NTP_PACKET_SIZE, 0, (const struct sockaddr *)&cliaddr, len) < 0) {
            perror("sendto failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    close(sockfd);

    return 0;
}