c 同步网络时间

在C语言中，同步网络时间是一个常见需求，尤其是在需要精确时间戳的应用场景中，下面将详细介绍如何在C语言中实现网络时间的同步，主要通过使用NTP（Network Time Protocol）协议来完成这一任务。

一、NTP协议简介

NTP（Network Time Protocol）是一种用于在网络上同步计算机系统时钟的协议，它使用UDP协议，端口号为123，NTP服务器提供精确的时间源，客户端通过查询NTP服务器来校准本地时间。

二、使用NTP协议同步时间的步骤

建立UDP套接字

创建一个UDP套接字，用于与NTP服务器通信，以下是创建UDP套接字的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <time.h>
#define NTP_SERVER "pool.ntp.org"
#define NTP_PORT 123
#define NTP_PACKET_SIZE 48
int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    unsigned char packet[NTP_PACKET_SIZE] = {0};
    // 创建UDP套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(NTP_PORT);
    if (inet_pton(AF_INET, NTP_SERVER, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
        perror("inet_pton error");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    // 设置NTP请求数据包
    packet[0] = 0x1B; // LI = 0, VN = 3, Mode = 3 (client)
    if (sendto(sockfd, packet, NTP_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("sendto error");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    // 接收NTP响应数据包
    socklen_t addr_len = sizeof(server_addr);
    if (recvfrom(sockfd, packet, NTP_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&server_addr, &addr_len) < 0) {
        perror("recvfrom error");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

解析NTP响应数据包

接收到NTP响应数据包后，需要解析时间戳字段并将其转换为本地时间，以下是解析NTP响应数据包的示例代码：

#include <stdint.h>
#define NTP_TIMESTAMP_DELTA 2208988800ull
void parse_ntp_packet(unsigned char *packet) {
    uint32_t txTm_s, txTm_f;
    txTm_s = (uint32_t)packet[40] << 24 | (uint32_t)packet[41] << 16 | (uint32_t)packet[42] << 8 | (uint32_t)packet[43];
    txTm_f = (uint32_t)packet[44] << 24 | (uint32_t)packet[45] << 16 | (uint32_t)packet[46] << 8 | (uint32_t)packet[47];
    time_t txTm = (time_t)(txTm_s NTP_TIMESTAMP_DELTA);
    printf("Time: %s", ctime(&txTm));
}

设置系统时间

解析出时间后，可以使用系统API将其设置为本地时间，以下是设置系统时间的示例代码：

#include <sys/time.h>
void set_system_time(time_t txTm) {
    struct timeval tv;
    tv.tv_sec = txTm;
    tv.tv_usec = 0;
    if (settimeofday(&tv, NULL) < 0) {
        perror("settimeofday");
    }
}

三、完整示例代码

将上述步骤整合在一起，可以得到一个完整的C语言程序，用于同步网络时间：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <time.h>
#include <stdint.h>
#include <sys/time.h>
#define NTP_SERVER "pool.ntp.org"
#define NTP_PORT 123
#define NTP_PACKET_SIZE 48
#define NTP_TIMESTAMP_DELTA 2208988800ull
void parse_ntp_packet(unsigned char *packet) {
    uint32_t txTm_s, txTm_f;
    txTm_s = (uint32_t)packet[40] << 24 | (uint32_t)packet[41] << 16 | (uint32_t)packet[42] << 8 | (uint32_t)packet[43];
    txTm_f = (uint32_t)packet[44] << 24 | (uint32_t)packet[45] << 16 | (uint32_t)packet[46] << 8 | (uint32_t)packet[47];
    time_t txTm = (time_t)(txTm_s NTP_TIMESTAMP_DELTA);
    printf("Time: %s", ctime(&txTm));
}
void set_system_time(time_t txTm) {
    struct timeval tv;
    tv.tv_sec = txTm;
    tv.tv_usec = 0;
    if (settimeofday(&tv, NULL) < 0) {
        perror("settimeofday");
    }
}
int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    unsigned char packet[NTP_PACKET_SIZE] = {0};
    // 创建UDP套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(NTP_PORT);
    if (inet_pton(AF_INET, NTP_SERVER, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
        perror("inet_pton error");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    // 设置NTP请求数据包
    packet[0] = 0x1B; // LI = 0, VN = 3, Mode = 3 (client)
    if (sendto(sockfd, packet, NTP_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("sendto error");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    // 接收NTP响应数据包
    socklen_t addr_len = sizeof(server_addr);
    if (recvfrom(sockfd, packet, NTP_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&server_addr, &addr_len) < 0) {
        perror("recvfrom error");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    close(sockfd);
    // 解析并设置系统时间
    parse_ntp_packet(packet);
    set_system_time((time_t)(txTm_s NTP_TIMESTAMP_DELTA));
    return 0;
}