网络时间标准PTP将取代原有的NTP　Meta为发展元宇宙引入新协定

积极开发元宇宙的科技巨头Meta Platforms, Inc.近日宣布引进新的网络时间标准PTP（Precision Time Protocol，精确时间协议）于内部系统，以取代原有的NTP（Network Time Protocol，网络时间协议），保持资料中心（data center）内所有伺服器的时间精准度。

PTP是什么？Meta为什么要引入新时间协定？

网络上所有活动都仰赖于众多伺服器，这些可能分布在不同位置的伺服器需要彼此同步，以确保时间准确无误；假如出现任何误差，就可能导致网络延迟、错误甚至是断线，因此对于资料中心营运商来说，内部每个伺服器的时钟都必须保持同步。而该同步过程的核心关键就是“网络时间标准”。

Meta近日宣布于自家资料中心的网络系统中，采用同步电脑时间的协议PTP，以利伺服器时间的同步速度达到奈秒（nanoseconds）等级，并取代精度为毫秒（milliseconds）的先前技术NTP。也就是说，PTP在速度上的表现无疑优于NTP，并有效减少伺服器之间的时间误差。

PTP的应用除了提高时间精准度，还能改善Meta旗下所有服务的体验，包括在Facebook与Instagram上建立与观看Reels、利用Messenger进行文字与语音聊天，以及在元宇宙Horizon Worlds中展开探索。另外，官方也指出，PTP可能实现跨资料中心的GPU（图形处理单元）同步，甚至开发人工智慧（AI）的潜能，且PTP亦助于保持未来系统的同步，故其有望成为元宇宙技术的基础要件之一。

Meta表示目前已经成功在部分设施试用PTP，希望未来可以拓展到资料中心内所有系统。不过Meta项目负责人Ahmad Byagowi与工程师Oleg Obleukhov也提到，虽然PTP比NTP更精确，但前者对于硬体的要求也更加严格，于是便有内部工程师发现部分硬体装置的设计与PTP并不符。

此外，Meta还另外开发一项名为Time Appliance的专用设备，透过一种高精准度的时钟：原子钟，用来帮助伺服器确定目前时间。

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NTP又是什么？为什么相对PTP时间较不精准？

因应早期利用网络同步电脑时间的需求，NTP早在1985年就问世，由美国电脑工程师兼德拉瓦大学教授Dave Mills所设计，是目前仍在使用最古老、最稳定的网际网络协定（TCP/IP）之一。

NTP可将网络上的电脑时间同步至UTC（世界协调时间，Coordinated Universal Time）的毫秒误差内，并采用Marzullo演算法来选择准确的时间伺服器，减轻网络延迟的影响，在国际上提供统一的时间。

为了寻求并提供精确时间，NTP的时间伺服器会与客户端交换时间，其再利用对方给予的资料计算延迟或误差秒数，并重新调整伺服器时间。NTP传输UTC时间的模式为阶层状，第零层接收“真实时间”的卫星系统为所有时钟的参考，并将时间传到第一层，第一层再传到第二层，第二层接著传到第三层，如此一来可以避免请求量过大的情况，相对的时间精准度可能也会随著阶层下降。

而作为开源（open source）标准，NTP最初是在Linux与类UNIX平台上开发，因此大部分Linux系统都包含NTP，而在macOS与Windows这两个常见的作业系统中，也都内建有NTP的同步应用程式。此外，NTP亦应用于日常生活与各种产业，如电信业传输数据、卫星导航定位与一般企业的上班打卡等，可说是扮演了相当重要的角色。

速度更快、误差更少，PTP逐渐崛起

PTP的前身为IEEE 1588-2002，其开发者兼《Measurement, Control and Communication Using IEEE 1588》一书的作者John C. Eidson表示，IEEE 1588旨在填补NTP和GPS两协议之间的利基市场，不仅提供优于NTP的精准度，其成本也低于GPS接收器，适用距离亦比GPS讯号远、广。PTP正式发布于2002年，可用于软硬体中，并持续针对准确度与稳定性推出新版本。

其同步模式采用主从式（master-slave architecture）架构，指每个PTP网域内只有一个主时钟（grandmaster clock），主时钟可直接收到卫星系统的时间，故其最为稳定、精准，在节点底下接收的则为从属时钟，换言之，主时钟与从属时钟同步时间后，后者会再将精确资料送到不同设备。PTP亦使用最佳主时钟演算法（Best master clock algorithm），自动选择每个网域内的主要时钟。

PTP之所以优于NTP，Meta指出是因为前者拥有硬体时间戳（Timestamps）与透明时钟（Transparent clock），比起利用在应用层纪录时间戳的NTP，PTP利用实体层（硬体）更能将延迟降到最低，并计算出以供接收端计算自己与网络时间的误差，透明时钟则是用来测量通讯介质的延迟，再交由系统补足延误的时间。

目前，PTP已应用于路由器与交换器的开发，微软推出的Windows Server 2022、Windows Server 2019与Windows 10（1809版），也提供使用者透过PTP同步时间；Amazon旗下的串流影片编码服务AWS Elemental Live亦可开启PTP时间。半导体公司Silicon Labs则是在2019年收购Qulsar的PTP软体与模组，希望加速推出实体层的时脉产品，因应行动网络设施等市场需求。

Meta也表示，随著5G世代的到来，电信产业也开始大力支持PTP，期盼旗下资料中心可以扩大使用PTP。在台湾，中华电信现也已推出PTP校时服务，主打“用户可透过光纤连接至中华电信主时钟，取得比NTP更精确、更低延迟的时间源，并应用于金融交易、高频交易、导航、智慧网络、广播系统、电力网等环境”。

PTP的时代要来了吗？总结PTP与NTP比较

比起PTP，成本、硬体要求皆较低的NTP现今仍较为广泛使用，但是无论是商业还是科技，可能都会越来越讲究时间的精准度。在Meta宣布采用PTP后，为追求相同利益，或许会出现更多大厂仿效，一同积极支持PTP发展。

NTP与PTP特色比较

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