IEEE1588學習筆記

1、一、端對端透明時鐘（E2E）和點對點透明時鐘（P2P）1.1 透明時鐘概述IEEE1588V2.0版本（2008）相對于V1.0版本（2002）一個較大區(qū)別是，2.0版本增加了透明時鐘類型。一般組網(wǎng)中，交換機作為透明時鐘使用。當主從機交換消息路徑包含一個或多個交換機時，延時包括兩部分，路徑延時（Path Delay）和駐留時間（residence time）。一般來說，路徑延時是報文在物理媒介上的延時，雙向?qū)ΨQ且延時穩(wěn)定。駐留時間取決于數(shù)據(jù)流量和交換機的處理能力，可能動態(tài)變化。透明時鐘分E2E（end to end）和P2P（peer to peer）兩種類型。兩種類型都需要交換機支持將報文的

2、出口時間（egress）和入口時間（igress）差值添加到報文中去。此差值即為交換機的駐留時間。P2P時鐘還能夠主動發(fā)送延時請求報文給與它相接的端口，測量路徑延時。1.2 兩種對時模式原理E2E模式對時原理：圖1.1 E2E透明時鐘對時原理如圖1.1所示，主從時鐘經(jīng)過一個E2E交換機對時，所有報文經(jīng)過交換機時，交換機會將駐留時間累加到報文的校正域（CF）中,但是路徑延時并沒有事先知道，要發(fā)送同步報文和延時請求報文計算路徑延時。E2E模式主機需要響應所有從機的Delay_Req報文，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受到限制。P2P模式對時原理：圖1.2 P2P透明時鐘對時原理如圖1.2所示，主從時鐘經(jīng)過一個P2P交換

3、機對時，在主機發(fā)送Sync報文之前，支持P2P模式的交換機已經(jīng)主動發(fā)送pDelay_req報文，獲取了交換機每個端口和與它相連的端口之間的路徑延時，并保存下來。當網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系變化時，能迅速獲取到新的路徑延時。因為路徑延時事先獲得，主機只需要廣播Sync報文和Follow_Up報文，不需要響應所有從機的Delay_Req報文，負荷大大降低，可以支持比E2E模式更大的網(wǎng)絡(luò)容量。Sync報文和Follow_Up報文經(jīng)過交換機時，P2P節(jié)點的駐留時間會累加到報文校正域中，而路徑延時已經(jīng)事先獲得，因此只需要單向報文就可以對時。1.3 路徑延時和駐留時間寫入報文的方式當報文經(jīng)過交換機時，交換機會將路徑延時

4、和駐留時間寫入報文的校正域（CorrectionField）中。與報文發(fā)送時間戳類型，校正域?qū)懭敕绞揭卜譃橐徊椒绞剑╫ne-step）和兩步方式（two-step）。1.3.1 路徑延時寫入方式如果時鐘為一步點對點時鐘，在Sync報文從出去端口轉(zhuǎn)發(fā)之前，累加<meanPathDleay>值到Sync報文校正域中。<meanPathDleay>值已經(jīng)通過對等延時機制，測量得到該Sync報文的進入端口對應鏈路的路徑延時。 如果時鐘為兩步點對點時鐘，累加<meanPathDleay>值到Sync報文隨后的Follow_Up報文中。其他與一步時鐘相同。1.3.2 駐

5、留時間寫入方式一步透明時鐘：<residenceTime>值在報文離開出去端口時，累加到校正域中。如果twoStepFlag標志為真，表示Follow_Up報文將隨后接收到。<residenceTime>是Sync報文離開交換機出口時間減去進入交換機入口時間。該值寫入與Sync報文相匹配的隨后的Follow_Up報文校正域中。二、宣告報文（Announce）2.0版本將1.0版本的Sync同步報文拆分為Announce報文和Sync報文。Announce報文包含超主時間信息，以廣播方式定時發(fā)送。如果從機在一段時間內(nèi)沒有收到Announce報文，說明對應的超主時鐘丟失，需

6、要用最佳主時鐘算法（BMC）尋找新的超主時鐘。拆分出超主時鐘后，Sync報文除了公共報文頭部外，只包含時間戳信息（如有Follow_Up報文，時間戳無效）。（按：有可能Sync變短后，路徑延時和駐留時間更加短、更加穩(wěn)定，有利于對時）三、時鐘ID和端口ID每個時鐘節(jié)點有一個或多個端口，因此一個時鐘只有一個唯一的時鐘ID,然后在時鐘ID層次下，再分端口ID。端口ID只要保證本時鐘內(nèi)各端口ID互不相同，一般從1開始編號。不同時鐘節(jié)點的端口ID可以相同。ClockIdentity數(shù)據(jù)類型是一個8字節(jié)的數(shù)組，一般即為網(wǎng)卡的MAC地址保證唯一性（符合EUI-64規(guī)范）。PortIdentity數(shù)據(jù)類型是一

7、個結(jié)構(gòu)體，包括ClockIdentity和porNumber。其中porNumber不是時鐘節(jié)點的端口總數(shù)目，而是端口索引，從1開始編號。只有一個PTP端口的PTP節(jié)點的PortNumber值應該為1。有N個PTP端口的PTP節(jié)點，PortNumber值分別為1，2，N。全0和 全1端口ID保留。全1端口在管理報文和信號報文中使用（報文的目標端口為所有端口）。全0端口在數(shù)據(jù)集比較算法比較端口ID和時鐘ID時使用（當外部主時鐘和本地時鐘比較portNumber時，本地時鐘的portNumber設(shè)置為0）。全0端口還可以代表一個空端口，表示該端口還未初始化或者是一個無效的端口號。？尚未明白疑問：P

8、TP所指的不同端口是真實存在的物理端口，還是可以同一個物理端口虛擬出的端口ID？做主機時，是否需要考慮分配多個主機端口，分別給不同從機對時的情況？多個主機端口要分配在不同的物理端口，還是可以在同一物理端口虛擬？許繼：PTP時鐘每個端口是指物理端口，比如一個設(shè)備有四個網(wǎng)卡都接入PTP系統(tǒng)，則總端口數(shù)為4，端口ID依次為1，2，3，4。時鐘ID可以選擇任意一個端口的MAC地址（一般選第一個端口的MAC地址即可）。clockIdentity用作PTP節(jié)點的唯一標識符，而不是用作網(wǎng)絡(luò)地址。雖然網(wǎng)絡(luò)地址通?？梢詮腸lockIdentity獲得。四、單播、組播和廣播IEEE1588以UDP方式接入網(wǎng)絡(luò)。在

9、原有IEEE1588報文前面，還要加入UDP頭部封裝。如圖4.1所示，字節(jié)0字節(jié)41共42個字節(jié)為UDP報文頭部，字節(jié)42字節(jié)81共40個字節(jié)為IEEE報文通用頭部，其后再是不同報文格式。圖4.1 IEEE1588報文格式廣播MAC地址為FF-FF-FF-FF-FF-FF。圖4.2 IEEE1588組播IP地址IANA保留組播地址范圍是從224.0.0.0到239.255.255.255。IEEE1588使用其中兩個地址。IEEE1588報文使用2個UDP端口。IANA（internet assigned number authority）規(guī)定，組播mac地址的高24bit為0x01005e，mac 地址的低23bit為組播ip地址的低23bit。由于ip組播地址的后28位中只有23位被映射到mac地址，這樣就會有32個ip組播地址映射到同一mac地址上。除了管理報文，所有的