1.时间同步

1.1 单步同步(OneStep)

单步同步最为简单，master向slave发送一个sync的同步包，同步包里带有这条信息发送时master的当前时间t1，假如这条信息从master传输到slave需要的传输时间是D，那么slave收到信息时，master的当前时间已经变成了t1+D，如果slave当前时间是t2，那么它们之间的时间差

offset = t2 - (t1+D)

比如上图的例子，假如master在自己时间是15:00的时候发送了一个sync包，包里面带有时间t1即15:00，slave在自己时间是15:40的时候收到了这条信息，接收时间点是t2，slave看到包里面数据显示这条信息发送时间点是master的15:00，假如slave已经知道了它和master之间传递消息需要30分钟，那它可以很简单的算出它现在比master快了10分钟，否则它现在应该是15:30。

1.2两步同步(TwoStep)

两步同步一样简单，在单步同步里，sync包直接携带了这个包的发送时间点，两步同步和它唯一的区别在于这个时间点不再直接放在sync包里了，而是在发送完sync包后，紧接着发送一个follow_up包，把这个时间放在follow_up包内。

对于上图的情况就是master在自己时间为15:00时发送了一个sync包给slave，但是这个包里什么也没有。slave在自己时间是15:40时，收到了这个sync包，此时时间点是t2，到这里为止，除了它并不知道sync包是什么时候发送的(t1)，其他都和单步一模一样，所以它会继续等待后续的follow_up包。而master在15:10的时候发送了一个follow_up包，所以slave在15:50才收到了follow_up包，但slave对于follow_up包的发送和接收时间根本不关心，因为现在只差sync包的发送时间了，而sync的发送时间就包含在follow_up包内。

是不是觉得单步同步是两步同步的优化版？明明单步就能实现，为何还要多一个follow_up包去传递sync的发送时间？

很简单，思考一下sync这个15:00的时间点是怎么来的？

假如master和slave是两台电脑，你发送sync时，可以直接把15:00填充到sync包里，然后告诉网卡，你需要在15:00把这条信息发送出去，但是这很难实现，而且很麻烦，还需要网卡支持。简单的方法是你把sync包给网卡，但是里面的时间并不填充，而是让网卡在发送时，把这个时间填写进去，这也需要网卡支持，但是明显更符合实际一点。假如我们使用follow_up时，则最简单，我们只需要记录发送时间即可，而根本不需要在发送时填充。

2. 测量延迟

2.1 E2E

在时间同步里，我们假设了我们已知消息传递时间D，但其实这个时间我们一开始并不知道，所以需要计算。E2E的意思是End to End，从名字就可以看出，它从一个终点到另一个终点。

E2E必须要时间同步包sync(如果是两步则也包括follow_up)同时参与。它的计算也很简单，master在t1时刻发送sync给slave，slave收到的时候是t2，slave知道了t1和t2，则有

t2-t1=D+offset

slave在t3时刻发送Delay_Req给master，master收到的时候是t4，然后master把这个时间t4填充到Delay_Resp里再发回给slave，slave知道了t4和t3，则有

t4-t3=D+(-offset)

所以t4-t3+t2-t1=2D，从而消掉了offset，只需再除以2就可以算出D的时间。

或者由上图看，t-ms是master发送到slave的路径延迟，t-sm是slave发送到master的路径延迟。我们用t4-t1-(t3-t2)可以算出t-ms+t-sm的值，当t-ms=t-sm时，D=t-ms=t-sm，所以只需要把结果再除以2就可以了。这里很关键的前提条件是，从master->slave和slave->master的路径延迟相同！其实正常情况下并不相同，但是这里我们为了计算D，把它们看作是相同的。

2.2 P2P

P2P的意思是Peer to Peer，它意思是端到端。请注意上图，两边的设备不再是master和slave，也就是说对于无论是master还是slave都可以主动发送第一条Pdelay-Req消息，从而开启一次测量流程，这点和E2E不同，E2E里我们知道，最后所有的时间只有slave知道，所以只有slave可以计算出路径延迟D。还有一点不同是，仅仅用P2P计算路径延迟D不需要sync包参与，所以当计算完路径延迟D后，再进行时间同步时还需要发送sync包。

实际的计算过程则大同小异，从上图上看，计算无非是：

D=(t4-t1-(t3-t2))/2

当然也可以理解为t4-t3=D+(-offset)，t2-t1=D+offset，再去消掉offset计算。

2.3 E2E-TC

其实只单单看E2E和P2P感觉并没有什么不同，所以当然会有感而发，为何有了E2E还需要P2P?

待续...

3. 频率同步

频率同步既可以是单步也可以是两步，对于单步的情况来说，假如15:00的时候B给A发送了sync包，15:10的时候又发送了一个sync包，理论上来说，假如B和A的时间走的一样快，那么A收到两个sync包的时间间隔也是10分钟！路径延迟和两个设备之间的时钟偏差并不影响这个间隔。如果不能理解就再做一个假设，A收到第一个包的时间是15:40，路径延迟是30分钟，那么我们知道A和B时钟偏差是10分钟，算上这个偏差，第二个包里面的时间是15:10，那么A可以计算出来，如果频率没有偏差，收到第二个包的时间应该是15:50！但是假如A收到第二个包的时候它自己的时间是16:00，它就知道了B发送两个包的间隔是10分钟，而自己收到两个包的时间分别是15:40和16:00，间隔20分钟，所以A的时钟比B快一倍！知道这个之后，我们只需要把A的时钟调慢一倍即可，注意不是直接把时钟当前时间减去10分钟，那再过10分钟A又比B快10分钟了，而是把A原来走2秒的时间调成只算做1秒！

附一些PTP相关资料：

1588v2报文格式

linuxptp项目

linuxptp项目github仓库

linuxptp中ptp4l使用手册

瑞萨关于linux对PTP硬件时间戳支持介绍

https://www.elinux.org/images/f/f9/Introduction_to_IEEE_1588_Precision_Time_Protocol_(PTP)_Using_Embedded_Linux_Systems.pdf

https://blog.csdn.net/weixin_43408952/article/details/125009747

https://blog.csdn.net/yaojiawan/article/details/124601694

https://blog.csdn.net/yanceylu/article/details/116085860

新华三PTP介绍

华为PTP介绍