src/ntp.cpp

   1
   2 #ifdef WIN32
   3 #include <winsock2.h>
   4 #else
   5 #include <sys/socket.h>
   6 #include <sys/time.h>
   7 #include <netinet/in.h>
   8 #include <arpa/inet.h>
   9 #include <netdb.h>
  10 #endif
  11 #ifndef WIN32
  12 #include <unistd.h>
  13 #endif
  14
  15 #include "netbase.h"
  16 #include "util.h"
  17 #include "net.h"
  18
  19 extern int GetRandInt(int nMax);
  20
  21 /*
  22  * NTP uses two fixed point formats.  The first (l_fp) is the "long"
  23  * format and is 64 bits long with the decimal between bits 31 and 32.
  24  * This is used for time stamps in the NTP packet header (in network
  25  * byte order) and for internal computations of offsets (in local host
  26  * byte order). We use the same structure for both signed and unsigned
  27  * values, which is a big hack but saves rewriting all the operators
  28  * twice. Just to confuse this, we also sometimes just carry the
  29  * fractional part in calculations, in both signed and unsigned forms.
  30  * Anyway, an l_fp looks like:
  31  *
  32  *    0                   1                   2                   3
  33  *    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  34  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  35  *   |                         Integral Part                         |
  36  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  37  *   |                         Fractional Part                       |
  38  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  39  * REF http://www.eecis.udel.edu/~mills/database/rfc/rfc2030.txt
  40  */
  41
  42
  43 typedef struct {
  44   union {
  45     uint32_t Xl_ui;
  46     int32_t Xl_i;
  47   } Ul_i;
  48   union {
  49     uint32_t Xl_uf;
  50     int32_t Xl_f;
  51   } Ul_f;
  52 } l_fp;
  53
  54
  55 inline void Ntp2Unix(uint32_t &n, time_t &u) {
  56     // Ntp's time scale starts in 1900, Unix in 1970.
  57
  58     u = n - 0x83aa7e80; // 2208988800 1970 - 1900 in seconds
  59 }
  60
  61 inline void ntohl_fp(l_fp *n, l_fp *h) {
  62     (h)->Ul_i.Xl_ui = ntohl((n)->Ul_i.Xl_ui);
  63     (h)->Ul_f.Xl_uf = ntohl((n)->Ul_f.Xl_uf);
  64 }
  65
  66 struct pkt {
  67   uint8_t  li_vn_mode;     /* leap indicator, version and mode */
  68   uint8_t  stratum;        /* peer stratum */
  69   uint8_t  ppoll;          /* peer poll interval */
  70   int8_t  precision;      /* peer clock precision */
  71   uint32_t    rootdelay;      /* distance to primary clock */
  72   uint32_t    rootdispersion; /* clock dispersion */
  73   uint32_t refid;          /* reference clock ID */
  74   l_fp    ref;        /* time peer clock was last updated */
  75   l_fp    org;            /* originate time stamp */
  76   l_fp    rec;            /* receive time stamp */
  77   l_fp    xmt;            /* transmit time stamp */
  78
  79   uint32_t exten[1];       /* misused */
  80   uint8_t  mac[5 * sizeof(uint32_t)]; /* mac */
  81 };
  82
  83 const int nServersCount = 147;
  84
  85 std::string NtpServers[147] = {
  86     // Microsoft
  87     "time.windows.com",
  88
  89     // Google
  90     "time1.google.com",
  91     "time2.google.com",
  92     "time3.google.com",
  93     "time4.google.com",
  94
  95     // Hurricane Electric
  96     "clock.sjc.he.net",
  97     "clock.nyc.he.net",
  98
  99     // SixXS
 100     "ntp.sixxs.net",
 101     "ntp.eu.sixxs.net",
 102     "ntp.us.sixxs.net",
 103     "ntp.ap.sixxs.net",
 104
 105     // Russian Federation
 106     "ntp.karelia.pro",
 107     "ntp.alpet.me",
 108     "aviel.alpet.me",
 109     "ntp.sampo.ru",
 110     "ntp.szt.ru",
 111     "ntp.ix.ru",
 112     "ntp1.stratum2.ru",
 113     "ntp2.stratum2.ru",
 114     "ntp3.stratum2.ru",
 115     "ntp4.stratum2.ru",
 116     "ntp5.stratum2.ru",
 117     "ntp6.stratum2.ru",
 118     "ntp7.stratum2.ru",
 119     "ntp1.stratum1.ru",
 120     "ntp2.stratum1.ru",
 121     "ntp3.stratum1.ru",
 122     "ntp4.stratum1.ru",
 123     "ntp1.vniiftri.ru",
 124     "ntp2.vniiftri.ru",
 125     "ntp3.vniiftri.ru",
 126     "ntp4.vniiftri.ru",
 127     "ntp21.vniiftri.ru",
 128     "ntp1.niiftri.irkutsk.ru",
 129     "ntp2.niiftri.irkutsk.ru",
 130     "vniiftri.khv.ru",
 131     "vniiftri2.khv.ru",
 132     "ntp0.zenon.net",
 133     "ntp.mobatime.ru",
 134     "0.ru.pool.ntp.org",
 135     "1.ru.pool.ntp.org",
 136     "2.ru.pool.ntp.org",
 137     "3.ru.pool.ntp.org",
 138
 139     // United States
 140     "tock.cs.unlv.edu",
 141     "timex.cs.columbia.edu",
 142     "tick.cs.unlv.edu",
 143     "sundial.columbia.edu",
 144     "ntp-1.ece.cmu.edu",
 145     "ntp-2.ece.cmu.edu",
 146     "ntp1.cs.wisc.edu",
 147     "ntp2.cs.wisc.edu",
 148     "ntp3.cs.wisc.edu",
 149     "ntp-01.caltech.edu",
 150     "ntp-02.caltech.edu",
 151     "ntp-03.caltech.edu",
 152     "ntp-04.caltech.edu",
 153     "nist1-pa.ustiming.org",
 154     "time-a.nist.gov ",
 155     "time-b.nist.gov ",
 156     "time-c.nist.gov ",
 157     "time-d.nist.gov ",
 158     "nist1-macon.macon.ga.us",
 159     "nist.netservicesgroup.com",
 160     "nisttime.carsoncity.k12.mi.us",
 161     "nist1-lnk.binary.net",
 162     "wwv.nist.gov",
 163     "time-a.timefreq.bldrdoc.gov",
 164     "time-b.timefreq.bldrdoc.gov",
 165     "time-c.timefreq.bldrdoc.gov",
 166     "time.nist.gov",
 167     "utcnist.colorado.edu",
 168     "utcnist2.colorado.edu",
 169     "ntp-nist.ldsbc.net",
 170     "nist1-lv.ustiming.org",
 171     "time-nw.nist.gov",
 172     "nist-time-server.eoni.com",
 173     "nist-time-server.eoni.com",
 174     "ntp1.bu.edu",
 175     "ntp2.bu.edu",
 176     "ntp3.bu.edu",
 177     "0.us.pool.ntp.org",
 178     "1.us.pool.ntp.org",
 179     "2.us.pool.ntp.org",
 180     "3.us.pool.ntp.org",
 181
 182     // South Africa
 183     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 184     "ntp.is.co.za",
 185     "ntp2.is.co.za",
 186     "igubu.saix.net",
 187     "ntp1.neology.co.za",
 188     "ntp2.neology.co.za",
 189     "tick.meraka.csir.co.za",
 190     "tock.meraka.csir.co.za",
 191     "ntp.time.org.za",
 192     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 193     "ntp2.meraka.csir.co.za",
 194     "0.za.pool.ntp.org",
 195     "1.za.pool.ntp.org",
 196     "2.za.pool.ntp.org",
 197     "3.za.pool.ntp.org",
 198
 199     // Italy
 200     "ntp1.inrim.it",
 201     "ntp2.inrim.it",
 202     "0.it.pool.ntp.org",
 203     "1.it.pool.ntp.org",
 204     "2.it.pool.ntp.org",
 205     "3.it.pool.ntp.org",
 206
 207     // Netherlands
 208     "ntp0.nl.net",
 209     "ntp1.nl.net",
 210     "ntp2.nl.net",
 211     "ntp.utwente.nl",
 212     "0.nl.pool.ntp.org",
 213     "1.nl.pool.ntp.org",
 214     "2.nl.pool.ntp.org",
 215     "3.nl.pool.ntp.org",
 216
 217     // United Kingdom
 218     "ntp2d.mcc.ac.uk",
 219     "ntp2c.mcc.ac.uk",
 220     "ntp2b.mcc.ac.uk",
 221     "ntp.exnet.com",
 222     "ntp.cis.strath.ac.uk",
 223     "ntppub.le.ac.uk",
 224     "0.uk.pool.ntp.org",
 225     "1.uk.pool.ntp.org",
 226     "2.uk.pool.ntp.org",
 227     "3.uk.pool.ntp.org",
 228
 229     // Canada
 230     "chime.utoronto.ca",
 231     "tick.utoronto.ca",
 232     "time.nrc.ca",
 233     "timelord.uregina.ca",
 234     "tock.utoronto.ca",
 235     "www1.cmc.ec.gc.ca",
 236     "www2.cmc.ec.gc.ca",
 237     "0.ca.pool.ntp.org",
 238     "1.ca.pool.ntp.org",
 239     "2.ca.pool.ntp.org",
 240     "3.ca.pool.ntp.org",
 241
 242     // Japan
 243     "ntp.nict.jp",
 244     "0.jp.pool.ntp.org",
 245     "1.jp.pool.ntp.org",
 246     "2.jp.pool.ntp.org",
 247     "3.jp.pool.ntp.org",
 248
 249     // Australia
 250     "ntp.cs.mu.oz.au",
 251     "augean.eleceng.adelaide.edu.au",
 252     "0.au.pool.ntp.org",
 253     "1.au.pool.ntp.org",
 254     "2.au.pool.ntp.org",
 255     "3.au.pool.ntp.org",
 256
 257     // Slovenia
 258     "time.ijs.si",
 259
 260     // ???
 261     "clepsydra.dec.com",
 262
 263     // ... To be continued
 264 };
 265
 266 bool InitWithHost(std::string &strHostName, SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 267     sockfd = -1;
 268
 269     std::vector<CNetAddr> vIP;
 270     bool fRet = LookupHost(strHostName.c_str(), vIP, 10, true);
 271     if (!fRet) {
 272         return false;
 273     }
 274
 275     struct sockaddr_in servaddr;
 276     servaddr.sin_family = AF_INET;
 277     servaddr.sin_port = htons(123);
 278
 279     bool found = false;
 280     for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 281         if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr))) {
 282             break;
 283         }
 284     }
 285
 286     if (!found) {
 287         return false;
 288     }
 289
 290     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 291
 292     if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 293         return false; // socket initialization error
 294
 295     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 296         return false; // "connection" error
 297     }
 298
 299
 300     *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 301     servlen = sizeof(servaddr);
 302
 303     return true;
 304 }
 305
 306 bool InitWithRandom(SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 307
 308     for (int nAttempt = 0; nAttempt < nServersCount; nAttempt++) {
 309         int nServerNum = GetRandInt(nServersCount);
 310         if (InitWithHost(NtpServers[nServerNum], sockfd, servlen, pcliaddr)) {
 311             return true;
 312         }
 313     }
 314
 315     return false;
 316 }
 317
 318 int64_t DoReq(SOCKET sockfd, socklen_t servlen, struct sockaddr cliaddr) {
 319 #ifdef WIN32
 320     u_long nOne = 1;
 321     if (ioctlsocket(sockfd, FIONBIO, &nOne) == SOCKET_ERROR) {
 322         printf("ConnectSocket() : ioctlsocket non-blocking setting failed, error %d\n", WSAGetLastError());
 323 #else
 324     if (fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK) == SOCKET_ERROR) {
 325         printf("ConnectSocket() : fcntl non-blocking setting failed, error %d\n", errno);
 326 #endif
 327         return -2;
 328     }
 329
 330     struct pkt *msg = new pkt;
 331     struct pkt *prt  = new pkt;
 332
 333     msg->li_vn_mode=227;
 334     msg->stratum=0;
 335     msg->ppoll=4;
 336     msg->precision=0;
 337     msg->rootdelay=0;
 338     msg->rootdispersion=0;
 339
 340     msg->ref.Ul_i.Xl_i=0;
 341     msg->ref.Ul_f.Xl_f=0;
 342     msg->org.Ul_i.Xl_i=0;
 343     msg->org.Ul_f.Xl_f=0;
 344     msg->rec.Ul_i.Xl_i=0;
 345     msg->rec.Ul_f.Xl_f=0;
 346     msg->xmt.Ul_i.Xl_i=0;
 347     msg->xmt.Ul_f.Xl_f=0;
 348
 349     int len=48;
 350     int retcode = sendto(sockfd, (char *) msg, len, 0, &cliaddr, servlen);
 351     if (retcode < 0) {
 352         printf("sendto() failed: %d", retcode);
 353         return -3;
 354     }
 355
 356     fd_set fdset;
 357     struct timeval timeout = {10, 0};
 358     FD_ZERO(&fdset);
 359     FD_SET(sockfd, &fdset);
 360
 361     retcode = select(sockfd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timeout);
 362     if (retcode <= 0) {
 363         printf("recvfrom() error");
 364         return -4;
 365     }
 366
 367     recvfrom(sockfd, (char *) msg, len, 0, NULL, NULL);
 368
 369     ntohl_fp(&msg->rec, &prt->rec);
 370     ntohl_fp(&msg->xmt, &prt->xmt);
 371
 372     time_t seconds_receive;
 373     time_t seconds_transmit;
 374
 375     Ntp2Unix(prt->rec.Ul_i.Xl_ui, seconds_receive);
 376     Ntp2Unix(prt->xmt.Ul_i.Xl_ui, seconds_transmit);
 377
 378     delete msg;
 379     delete prt;
 380
 381     return (seconds_receive + seconds_transmit) / 2;
 382 }
 383
 384 int64_t NtpGetTime(CNetAddr& ip) {
 385     struct sockaddr cliaddr;
 386
 387     SOCKET sockfd;
 388     socklen_t servlen;
 389
 390     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 391         return -1;
 392
 393     ip = CNetAddr(((sockaddr_in *)&cliaddr)->sin_addr);
 394     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 395
 396     closesocket(sockfd);
 397
 398     return nTime;
 399 }
 400
 401 int64_t NtpGetTime(std::string &strHostName)
 402 {
 403     struct sockaddr cliaddr;
 404
 405     SOCKET sockfd;
 406     socklen_t servlen;
 407
 408     if (!InitWithHost(strHostName, sockfd, servlen, &cliaddr))
 409         return -1;
 410
 411     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 412
 413     closesocket(sockfd);
 414
 415     return nTime;
 416 }
 417
 418 void ThreadNtpSamples(void* parg)
 419 {
 420     printf("ThreadNtpSamples started\n");
 421     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]++;
 422
 423     // Make this thread recognisable as time synchronization thread
 424     RenameThread("novacoin-ntp-samples");
 425
 426     while (!fShutdown) {
 427         CNetAddr ip;
 428         int64_t nTime = NtpGetTime(ip);
 429
 430         if (nTime > 0 && nTime != 2085978496) { // Skip the deliberately wrong timestamps
 431             AddTimeData(ip, nTime);
 432         }
 433         else {
 434             Sleep(600000); // In case of failure wait 600 seconds and then try again
 435             continue;
 436         }
 437
 438         Sleep(43200000); // Sleep for 12 hours
 439     }
 440
 441     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]--;
 442     printf("ThreadNtpSamples exited\n");
 443 }