IEEE1588 verision2 报文介绍

PTP报文

　　PTP verision2报文是由 报头，主体 和 报尾 （header, body, and suffix）组成，报尾长度可能为0。

　　PTP verision2报文在verision1的五种报文（sync同步报文、follow_up跟随报文、delay_req延迟请求报文、delay_resp延迟响应报文和management管理报文）的基础上，

　　增加了点延迟机制（peer-delay mechanism）中的三种报文（Pdelay_req报文、Pdelay_resp报文和Pdelay_resp_Follow_up报文），signaling信号报文，announce声明报文这五种新报文。根据报文收发过程中，是否需要记录精确时间戳分为事件报文/通用报文。

PTP报头结构

　　　　　　　　　　　　　　　　表1 PTP报头的帧结构^[1]　　

　　为了方便直观的理解，我绘制了图1，内容和结构都和表1一致；

　　offset是距离报文首字节的偏移量，单位是octet；

　　1个octet=8个bits；

　　reserved是保留域，默认为0；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1 PTP报头结构

　　介绍PTP报文报头中一些域：

　　（1）messageType，【报文类型】（0.5个octet=4bits），不同的值代表不同的PTP报文

　　（2）versionPTP，【PTP版本】，（0.5个octet=4bits)，PTP version1的话此处值为1，PTP version2的话此处值为2

　　　　　　　　“The value of the versionPTP field shall be the value of the portDS.versionNumber member of the data set of the originating node."

　　（3）domainNumber，【PTP域序列号】，（1个octet=8bits)，对于普通时钟和边界时钟，此处值为数据集中defaultDS domainNumber这个变量

　　　　　　　　"For ordinary or boundary clocks, the value of domainNumber shall be the value of the defaultDS.domainNumber member of the data set of the originating ordinary or boundary clock."

　　（4）flagField，【标志域】，（2个octets=16bits)，典型的如二步标志域（twoStepFlag）为1表示是二步模式，即同步报文之后有跟随报文　　　　　

　　（5）correctionField，【修正域】，（8个octets=64bits)，传送透明时钟的驻留时间、点对点透明时钟的链路延时以及非对称补偿

　　　　　　　　"The correctionField is the value of the correction measured in nanoseconds and multiplied by 2¹⁶. For example, 2.5 ns is represented as 000000000002800016"

　　（6）sourcePortIdentity，【源端口号】，（10个octets=80bits)，发送端口的相关属性　　　　　

　　　　　　　“The value of the sourcePortIdentity field shall be the value of the portDS.portIdentity member of the dataset of the port that originated this message.”

　　（7）sequenceID，【序列号】，（2个octets=16bits)，为了区分多条发送端口相同的同一类型的报文

　　（8）controlField，【控制域】，（1个octet=8bits)，此处的值由报文类型域的值决定，即根据报文类型不同取值不同

　　（9）logMessageInterval，【对数报文时间间隔】，（1个octet=8bits)，包括发送声明报文的对数时间间隔，发送同步报文的对数时间间隔，发送延迟请求响应报文的对数时间间隔，它们的值是以2为底取的对数

PTP报文介绍

　　主要介绍 sync同步报文、delay_req延迟请求报文、follow_up跟随报文 和 delay_resp延迟响应报文 四种报文的报文主体body部分。

　　1）sync同步报文&delay_req延迟请求报文

　　　　两种报文具有相同的报文主体，originTimeStamp时间戳都是由历元，秒数和纳秒数构成的80bits时间戳信息

　　

　　　　　　图2 sync同步报文&delay_req延迟请求报文的报文主体结构^[1]　

　　2) follow_up跟随报文

　　 

　　　　　　图3  follow_up跟随报文的报文主体结构^[1]　

　　3）delay_resp延迟响应报文

　　

　　　　　　图4 delay_resp延迟响应报文的报文主体结构^[1]　

PTP报文封装方式

　　PTP报文封装方式分为：PTP over UDP over IPv4、PTP over UDP over IPV6、PTP over UDP over IPV6、PTP over IEEE 802.3/Ethernet 等承载方式。

　

　　1.PTP over UDP over IPv4 （IEEE1588 Standard Annex D）

　　　　以太网帧类型域值（Ethertype）为0x0800，检查IPv4报文类型域，若为0x11说明上层数据为UDP数据报文，再检查UDP目的端口号，若为319/320则为PTP报文；

　　　　四层实现（也称为三层实现或者应用层实现），能够跨IP网段，可以支持E2E和P2P；　　　

　　　　"The first octet of the PTP message shall occupy the first octet of the client data field";

　　　　使用UDP协议和以太网协议version4（IPv4）完成PTP报文的封装，封装流程如下：

　　　　　　1).在应用层中PTP报文被应用程序填充后发送；

　　　　　　2).在传输层将PTP报文加UDP报头封装成UDP报文；

　　　　　　3).在网络层加入IPv4的IP报头，封装成IP报文；

　　　　　　4).在数据链路层中封装成以太帧传输；

　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图5 以PTP over UDP over IPv4方式封装PTP报文

　　2.PTP over UDP over IPv6 （IEEE1588 Standard Annex E）

　　　　此方法与前一种方法没有什么大的差异，只不过加装IP报头时以IPv6为准。

　　3.PTP over IEEE 802.3/Ethernet （IEEE1588 Standard Annex F）

　　　　此方法的以太网帧类型域值（Ethertype）为0x88F7；

　　　　两层实现，两层以太数据包，只能在一个局域网（MAC地址广播范围之内）起作用，只支持P2P；

　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6 以PTP over IEEE802.3/Ethernet方式封装PTP报文

　　　　图7 PTP over UDP over IP方式封装PTP报文的具体方式

[1] IEEE Standard for a precision clock synchronization protocol for networked measurement and control systems. New York:IEEE,2008

note:

　　*以上内容均由本人从论文以及网上资料整理

　　*未经标注的图片均为本人自己绘制，转载引用请注明出处，尊重原创，谢谢

　　*自己也是最近开始学习接触到IEEE1588相关知识，认识难免会出现理解错误和一些其他问题，欢迎指正和讨论