NTP时间戳转换成UTC时间的过程

Posted 2021-09-21 相逢依旧

        前言：最近在学习时频产品时钟对时协议，在学习NTP协议时一直对协议报文中的时间戳转换存在疑问，通过各种搜集资料、自我理解后终于对NTP时间戳有了一个具体的认识；发现现阶段网上的免费资料里对整个转换没有写的很仔细，导致理解比较难，接下来我针对我学习后的理解，详细地讲一下NTP时间戳是如何转换成UTC时间的。（若有不对的地方，欢迎指出，共同进步）

        正文：

        首先简单讲一下NTP协议，相信搜到这篇文章的对NTP是有一定了解的，想进一步对NTP中某些字段定义学习深入一点。NTP（Network Time Protocol）网络时间协议基于UDP，用于网络时间同步的协议，使网络中的计算机时钟同步到UTC，再配合各个时区的偏移调整就能实现精准同步对时功能。

       在理解转换之前先讲一个NTP时间戳和UTC时间的定义（注意两种时间戳的起始时间不同，相差70年）：

①NTP时间戳用一个64bit无符号定点数表示，它表示自从1990年1月1日00:00:00到现在过了多少秒。64bit分为两部分，高32bit（MSW）表示整数部分，单位是秒；低32bit（LSW）表示小数部分，单位是232皮秒。

②UTC时间，格林威治时间1970年1月1日00:00:00（北京时间1970年1月1日08:00:00）起至现在的总秒数，表示为1970-01-01 00:00:00 UTC。程序里习惯叫做UTC时间戳。

        NTP协议中有四个时间戳，本文不讨论这四个时间戳的区别，只简单的拿其中一个NTP时间戳报文分析如何转换成UTC时间。例如一段时间戳报文为“D9 FD 84 95 94 F8 59 7C”，下面我们一起学习该NTP时间戳是如何转换成UTC时间的。

        先处理MSW高位32bit“D9 FD 84 95”，将其转换为10进制3657270421，由于NTP时间和UTC时间起始不同，需要将该时间减少70年（1900年到1970年）2208988800（0x83AA7E80），则为1448281621，使用UTC转换器为2015-11-23 12:27:01 UTC（格林威治时间），2015-11-23 20:27:01 UTC+8（北京时间 UTC+8）

        然后再处理LSW低位32bit“94 F8 59 7C”，在处理LSW之前先要了解1LSW=232ps是怎么来的，1 second =1,000,000,000,000 picoseconds，这个值很大，而2^32=4294967296，很明显用32bit无法精确到1 picoseconds，那就尽力而为，于是自然就把1,000,000,000,000 picoseconds劈成2^32份：

1,000,000,000,000/(2^32) = 232.83064365386962890625    即1LSW=232ps

        故先将LSW乘以232转为ps，然后ps除以10^6就得到us了，于是有：usec=lsw*232/1000000

        再看看秒的一些时间单位转换：

毫秒ms是10^-3秒；微妙us是10^-6秒；纳秒ns是10^-9秒；皮秒ps是10^-12秒

        于是低位32bit“94 F8 59 7C”，将其转换为10进制2499303804，则：

usec=lsw*232/1000000=579838us=0.579838s

        综上所述，故NTP时间戳“D9 FD 84 95 94 F8 59 7C”转换成UTC时间为2015-11-23 20:27:01.579838 UTC+8（北京时间）

 写在最后的话：整理不易，若对你有帮助望支持点赞一下，谢谢。