時鐘同步

時鐘同步（Clock synchronization）是計算機科學與工程學中的一個概念，旨在協調多個獨立的時鐘。現實中的多個時鐘，即使時間已調至一致，但在一段時間後依然會因為時鐘漂移（英語：clock drift）而顯示不同的時間，因為它們計時的速率會略有差異。時鐘計時速率的差異會造成多種問題，但已有多種解決方案，最佳的解決方案須由實際情況決定。^[1]

術語

在串行通信中，時鐘同步可以指代時鐘恢復（英語：clock recovery），即頻率同步，與相位同步（英語：phase synchronization）相對。這種時鐘同步被用在電信通信中的同步電信通信中的同步（英語：synchronization in telecommunications）與波特率自動檢測波特率自動檢測（英語：automatic baud rate detection）。^[2]

准同步（英語：plesiochronous system）或等時（英語：isochronous）操作指一個系統具有頻率同步，但並沒有嚴格要求相位同步。同步操作對時間（可能包括頻率）具有更高的同步要求。

問題

如果無法在更小的尺度管理時間，在具有較高時間同步要求的分布式計算中，會產生許多因時間偏移引發的問題。

例如，在 Unix 系統中，make 命令可用於增量編譯代碼，並避免編譯已經編譯過且未發生改變的代碼。make 命令使用主機的時鐘來確定哪些原始碼需要編譯，如果原始碼處於另一台單獨的文件伺服器上，而兩者時鐘不一致，make 就可能導致錯誤的結果。^[3]

解決方案

在一個具有中心伺服器的系統中，同步方案較為簡單：由這個中心伺服器指示時間。在這種環境中，Cristian 算法（英語：Cristian's algorithm）或 Berkeley 算法（英語：Berkeley algorithm）可能是最佳的解決方案。

在分布式系統中，問題變得更為複雜，因為並沒有全局通用的時間。在互聯網上最常用的時鐘同步協議是 NTP，採用 UDP 通信，並形成層級的客戶端 - 服務端架構。分布式系統的邏輯時鐘（英語：logical clock）涉及到的概念包括 Lamport 時間戳（英語：Lamport timestamps）與向量時鐘（英語：vector clock）。

在無線網絡中，因為其不穩定性，包括同步數據包的碰撞等，這一問題變得更為艱難。^[4][5]

Berkeley 算法

Berkeley 算法（英語：Berkeley algorithm） 適用於無線電時鐘（radio clock）不可用的分布式系統，此類系統無法得知真實時間，只能通過維護一個全局的平均時間作為標準時間。一台時間伺服器會周期性地獲取各個客戶端上的時間，將其平均處理後，回傳每個客戶端的時間與平均時間的偏移，以達到統一使用此平均時間的目的。此算法適用於不僅時間可能不一致，時鐘速率也可能不一致的系統。

如果一個客戶端的時間偏移過大，超出了容忍值，則通常不會參與平均時間的計算。如此可以防止系統的時間被單個異常的時鐘過度影響。

時鐘採樣網絡互同步

Cristian 算法

GPS 時鐘

靶場儀器組時間碼

網絡時間協議

精確時間協議

基礎設施參考點廣播同步

同步以太網

Ad-hoc 無線網絡中的時間同步