src/ntp.cpp

   1 #ifndef WIN32
   2 #include <unistd.h>
   3 #endif
   4
   5 #include "netbase.h"
   6 #include "net.h"
   7 #include "ui_interface.h"
   8
   9 using namespace std;
  10
  11 extern int GetRandInt(int nMax);
  12
  13 /*
  14  * NTP uses two fixed point formats.  The first (l_fp) is the "long"
  15  * format and is 64 bits long with the decimal between bits 31 and 32.
  16  * This is used for time stamps in the NTP packet header (in network
  17  * byte order) and for internal computations of offsets (in local host
  18  * byte order). We use the same structure for both signed and unsigned
  19  * values, which is a big hack but saves rewriting all the operators
  20  * twice. Just to confuse this, we also sometimes just carry the
  21  * fractional part in calculations, in both signed and unsigned forms.
  22  * Anyway, an l_fp looks like:
  23  *
  24  *    0                   1                   2                   3
  25  *    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
  26  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  27  *   |                         Integral Part                         |
  28  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  29  *   |                         Fractional Part                       |
  30  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  31  * REF http://www.eecis.udel.edu/~mills/database/rfc/rfc2030.txt
  32  */
  33
  34
  35 typedef struct {
  36   union {
  37     uint32_t Xl_ui=0;
  38     int32_t Xl_i;
  39   } Ul_i;
  40   union {
  41     uint32_t Xl_uf=0;
  42     int32_t Xl_f;
  43   } Ul_f;
  44 } l_fp;
  45
  46
  47 inline void Ntp2Unix(const uint32_t &n, time_t &u) {
  48     // Ntp's time scale starts in 1900, Unix in 1970.
  49
  50     u = n - 0x83aa7e80; // 2208988800 1970 - 1900 in seconds
  51 }
  52
  53 inline void ntohl_fp(l_fp *n, l_fp *h) {
  54     (h)->Ul_i.Xl_ui = ntohl((n)->Ul_i.Xl_ui);
  55     (h)->Ul_f.Xl_uf = ntohl((n)->Ul_f.Xl_uf);
  56 }
  57
  58 struct pkt {
  59   uint8_t  li_vn_mode=227;     /* leap indicator, version and mode */
  60   uint8_t  stratum=0;        /* peer stratum */
  61   uint8_t  ppoll=4;          /* peer poll interval */
  62   int8_t  precision=0;      /* peer clock precision */
  63   uint32_t    rootdelay=0;      /* distance to primary clock */
  64   uint32_t    rootdispersion=0; /* clock dispersion */
  65   uint32_t refid=0;          /* reference clock ID */
  66   l_fp    ref;        /* time peer clock was last updated */
  67   l_fp    org;            /* originate time stamp */
  68   l_fp    rec;            /* receive time stamp */
  69   l_fp    xmt;            /* transmit time stamp */
  70
  71   uint32_t exten[1] = {0};       /* misused */
  72   uint8_t  mac[5 * sizeof(uint32_t)] = {0}; /* mac */
  73 };
  74
  75 const int nServersCount = 162;
  76
  77 string NtpServers[162] = {
  78     // Microsoft
  79     "time.windows.com",
  80
  81     // Google
  82     "time1.google.com",
  83     "time2.google.com",
  84     "time3.google.com",
  85     "time4.google.com",
  86
  87     // Hurricane Electric
  88     "clock.sjc.he.net",
  89     "clock.nyc.he.net",
  90
  91     // SixXS
  92     "ntp.sixxs.net",
  93     "ntp.eu.sixxs.net",
  94     "ntp.us.sixxs.net",
  95     "ntp.ap.sixxs.net",
  96
  97     // Russian Federation
  98     "ntp.karelia.pro",
  99     "ntp.alpet.me",
 100     "aviel.alpet.me",
 101     "ntp.sampo.ru",
 102     "ntp.szt.ru",
 103     "ntp.ix.ru",
 104     "ntp1.stratum2.ru",
 105     "ntp2.stratum2.ru",
 106     "ntp3.stratum2.ru",
 107     "ntp4.stratum2.ru",
 108     "ntp5.stratum2.ru",
 109     "ntp6.stratum2.ru",
 110     "ntp7.stratum2.ru",
 111     "ntp1.stratum1.ru",
 112     "ntp2.stratum1.ru",
 113     "ntp3.stratum1.ru",
 114     "ntp4.stratum1.ru",
 115     "ntp1.vniiftri.ru",
 116     "ntp2.vniiftri.ru",
 117     "ntp3.vniiftri.ru",
 118     "ntp4.vniiftri.ru",
 119     "ntp21.vniiftri.ru",
 120     "ntp1.niiftri.irkutsk.ru",
 121     "ntp2.niiftri.irkutsk.ru",
 122     "vniiftri.khv.ru",
 123     "vniiftri2.khv.ru",
 124     "ntp0.zenon.net",
 125     "ntp.mobatime.ru",
 126     "0.ru.pool.ntp.org",
 127     "1.ru.pool.ntp.org",
 128     "2.ru.pool.ntp.org",
 129     "3.ru.pool.ntp.org",
 130
 131     // United States
 132     "tock.cs.unlv.edu",
 133     "timex.cs.columbia.edu",
 134     "tick.cs.unlv.edu",
 135     "sundial.columbia.edu",
 136     "ntp-1.ece.cmu.edu",
 137     "ntp-2.ece.cmu.edu",
 138     "ntp1.cs.wisc.edu",
 139     "ntp2.cs.wisc.edu",
 140     "ntp3.cs.wisc.edu",
 141     "ntp-01.caltech.edu",
 142     "ntp-02.caltech.edu",
 143     "ntp-03.caltech.edu",
 144     "ntp-04.caltech.edu",
 145     "nist1-pa.ustiming.org",
 146     "time.nist.gov",
 147     "time-a.nist.gov",
 148     "time-b.nist.gov",
 149     "time-c.nist.gov",
 150     "time-d.nist.gov",
 151     "time-nw.nist.gov",
 152     "nist1-macon.macon.ga.us",
 153     "nist.netservicesgroup.com",
 154     "nisttime.carsoncity.k12.mi.us",
 155     "nist1-lnk.binary.net",
 156     "wwv.nist.gov",
 157     "time-a.timefreq.bldrdoc.gov",
 158     "time-b.timefreq.bldrdoc.gov",
 159     "time-c.timefreq.bldrdoc.gov",
 160     "utcnist.colorado.edu",
 161     "utcnist2.colorado.edu",
 162     "ntp-nist.ldsbc.net",
 163     "nist1-lv.ustiming.org",
 164     "time-nw.nist.gov",
 165     "nist-time-server.eoni.com",
 166     "nist-time-server.eoni.com",
 167     "ntp1.bu.edu",
 168     "ntp2.bu.edu",
 169     "ntp3.bu.edu",
 170     "0.us.pool.ntp.org",
 171     "1.us.pool.ntp.org",
 172     "2.us.pool.ntp.org",
 173     "3.us.pool.ntp.org",
 174     "wwv.otc.psu.edu",
 175     "otc1.psu.edu",
 176     "otc2.psu.edu",
 177     "now.okstate.edu",
 178     "ntp.colby.edu",
 179     "bonehed.lcs.mit.edu",
 180     "ntp-s1.cise.ufl.edu",
 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     "ntp0.ien.it",
 201     "ntp1.ien.it",
 202     "ntp2.ien.it",
 203     "ntp1.inrim.it",
 204     "ntp2.inrim.it",
 205     "0.it.pool.ntp.org",
 206     "1.it.pool.ntp.org",
 207     "2.it.pool.ntp.org",
 208     "3.it.pool.ntp.org",
 209
 210     // Netherlands
 211     "ntp0.nl.net",
 212     "ntp1.nl.net",
 213     "ntp2.nl.net",
 214     "ntp.utwente.nl",
 215     "0.nl.pool.ntp.org",
 216     "1.nl.pool.ntp.org",
 217     "2.nl.pool.ntp.org",
 218     "3.nl.pool.ntp.org",
 219
 220     // United Kingdom
 221     "ntp2d.mcc.ac.uk",
 222     "ntp2c.mcc.ac.uk",
 223     "ntp2b.mcc.ac.uk",
 224     "ntp.exnet.com",
 225     "ntp.cis.strath.ac.uk",
 226     "ntppub.le.ac.uk",
 227     "0.uk.pool.ntp.org",
 228     "1.uk.pool.ntp.org",
 229     "2.uk.pool.ntp.org",
 230     "3.uk.pool.ntp.org",
 231
 232     // Canada
 233     "chime.utoronto.ca",
 234     "tick.utoronto.ca",
 235     "time.nrc.ca",
 236     "timelord.uregina.ca",
 237     "tock.utoronto.ca",
 238     "www1.cmc.ec.gc.ca",
 239     "www2.cmc.ec.gc.ca",
 240     "0.ca.pool.ntp.org",
 241     "1.ca.pool.ntp.org",
 242     "2.ca.pool.ntp.org",
 243     "3.ca.pool.ntp.org",
 244
 245     // Japan
 246     "ntp.nict.jp",
 247     "0.jp.pool.ntp.org",
 248     "1.jp.pool.ntp.org",
 249     "2.jp.pool.ntp.org",
 250     "3.jp.pool.ntp.org",
 251
 252     // Australia
 253     "ntp.cs.mu.oz.au",
 254     "augean.eleceng.adelaide.edu.au",
 255     "0.au.pool.ntp.org",
 256     "1.au.pool.ntp.org",
 257     "2.au.pool.ntp.org",
 258     "3.au.pool.ntp.org",
 259
 260     // Slovenia
 261     "time.ijs.si",
 262
 263     // Austria
 264     "0.at.pool.ntp.org",
 265     "1.at.pool.ntp.org",
 266     "2.at.pool.ntp.org",
 267     "3.at.pool.ntp.org",
 268
 269     // ???
 270     "clepsydra.dec.com",
 271
 272     // ... To be continued
 273 };
 274
 275 bool InitWithHost(const string &strHostName, SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 276
 277     sockfd = INVALID_SOCKET;
 278
 279     vector<CNetAddr> vIP;
 280     bool fRet = LookupHost(strHostName, vIP, 10, true);
 281     if (!fRet) {
 282         return false;
 283     }
 284
 285     struct sockaddr_in servaddr = {};
 286     servaddr.sin_family = AF_INET;
 287     servaddr.sin_port = htons(123);
 288
 289     bool found = false;
 290     for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 291         if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr)) != false) {
 292             break;
 293         }
 294     }
 295
 296     if (!found) {
 297         return false;
 298     }
 299
 300     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 301
 302     if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 303         return false; // socket initialization error
 304
 305     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 306         return false; // "connection" error
 307     }
 308
 309
 310     *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 311     servlen = sizeof(servaddr);
 312
 313     return true;
 314 }
 315
 316 bool InitWithRandom(SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 317
 318     for (int nAttempt = 0; nAttempt < nServersCount; nAttempt++) {
 319         int nServerNum = GetRandInt(nServersCount);
 320         if (InitWithHost(NtpServers[nServerNum], sockfd, servlen, pcliaddr)) {
 321             return true;
 322         }
 323     }
 324
 325     return false;
 326 }
 327
 328 int64_t DoReq(SOCKET sockfd, socklen_t servlen, struct sockaddr cliaddr) {
 329
 330
 331 #ifdef WIN32
 332     u_long nOne = 1;
 333     if (ioctlsocket(sockfd, FIONBIO, &nOne) == SOCKET_ERROR) {
 334         printf("ConnectSocket() : ioctlsocket non-blocking setting failed, error %d\n", WSAGetLastError());
 335 #else
 336     if (fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK) == SOCKET_ERROR) {
 337         printf("ConnectSocket() : fcntl non-blocking setting failed, error %d\n", errno);
 338 #endif
 339         return -2;
 340     }
 341
 342     struct timeval timeout = {10, 0};
 343     struct pkt *msg = new pkt;
 344     struct pkt *prt  = new pkt;
 345     time_t seconds_transmit;
 346     int len = 48;
 347
 348     int retcode = sendto(sockfd, (char *) msg, len, 0, &cliaddr, servlen);
 349     if (retcode < 0) {
 350         printf("sendto() failed: %d\n", retcode);
 351         seconds_transmit = -3;
 352         goto _end;
 353     }
 354
 355     fd_set fdset;
 356     FD_ZERO(&fdset);
 357     FD_SET(sockfd, &fdset);
 358
 359     retcode = select(sockfd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timeout);
 360     if (retcode <= 0) {
 361         printf("recvfrom() error\n");
 362         seconds_transmit = -4;
 363         goto _end;
 364     }
 365
 366     recvfrom(sockfd, (char *) msg, len, 0, NULL, NULL);
 367     ntohl_fp(&msg->xmt, &prt->xmt);
 368     Ntp2Unix(prt->xmt.Ul_i.Xl_ui, seconds_transmit);
 369
 370     _end:
 371
 372     delete msg;
 373     delete prt;
 374
 375     return seconds_transmit;
 376 }
 377
 378 int64_t NtpGetTime(CNetAddr& ip) {
 379     struct sockaddr cliaddr;
 380
 381     SOCKET sockfd;
 382     socklen_t servlen;
 383
 384     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 385         return -1;
 386
 387     ip = CNetAddr(((sockaddr_in *)&cliaddr)->sin_addr);
 388     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 389
 390     CloseSocket(sockfd);
 391
 392     return nTime;
 393 }
 394
 395 int64_t NtpGetTime(const string &strHostName)
 396 {
 397     struct sockaddr cliaddr;
 398
 399     SOCKET sockfd;
 400     socklen_t servlen;
 401
 402     if (!InitWithHost(strHostName, sockfd, servlen, &cliaddr))
 403         return -1;
 404
 405     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 406
 407     CloseSocket(sockfd);
 408
 409     return nTime;
 410 }
 411
 412 // NTP server, which we unconditionally trust. This may be your own installation of ntpd somewhere, for example.
 413 // "localhost" means "trust no one"
 414 string strTrustedUpstream = "localhost";
 415
 416 // Current offset
 417 int64_t nNtpOffset = numeric_limits<int64_t>::max();
 418
 419 int64_t GetNtpOffset() {
 420     return nNtpOffset;
 421 }
 422
 423 void ThreadNtpSamples(void* parg) {
 424     const int64_t nMaxOffset = nOneDay; // Not a real limit, just sanity threshold.
 425
 426     printf("Trying to find NTP server at localhost...\n");
 427
 428     string strLocalHost = "127.0.0.1";
 429     if (NtpGetTime(strLocalHost) == GetTime()) {
 430         printf("There is NTP server active at localhost,  we don't need NTP thread.\n");
 431
 432         nNtpOffset = 0;
 433         return;
 434     }
 435
 436     printf("ThreadNtpSamples started\n");
 437     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]++;
 438
 439     // Make this thread recognisable as time synchronization thread
 440     RenameThread("novacoin-ntp-samples");
 441
 442     CMedianFilter<int64_t> vTimeOffsets(200,0);
 443
 444     while (!fShutdown) {
 445         if (strTrustedUpstream != "localhost") {
 446             // Trying to get new offset sample from trusted NTP server.
 447             int64_t nClockOffset = NtpGetTime(strTrustedUpstream) - GetTime();
 448
 449             if (abs(nClockOffset) < nMaxOffset) {
 450                 // Everything seems right, remember new trusted offset.
 451                 printf("ThreadNtpSamples: new offset sample from %s, offset=%" PRId64 ".\n", strTrustedUpstream.c_str(), nClockOffset);
 452                 nNtpOffset = nClockOffset;
 453             }
 454             else {
 455                 // Something went wrong, disable trusted offset sampling.
 456                 nNtpOffset = numeric_limits<int64_t>::max();
 457                 strTrustedUpstream = "localhost";
 458
 459                 int nSleepMinutes = 1 + GetRandInt(9); // Sleep for 1-10 minutes.
 460                 for (int i = 0; i < nSleepMinutes * 60 && !fShutdown; i++)
 461                     Sleep(1000);
 462
 463                 continue;
 464             }
 465         }
 466         else {
 467             // Now, trying to get 2-4 samples from random NTP servers.
 468             int nSamplesCount = 2 + GetRandInt(2);
 469
 470             for (int i = 0; i < nSamplesCount; i++) {
 471                 CNetAddr ip;
 472                 int64_t nClockOffset = NtpGetTime(ip) - GetTime();
 473
 474                 if (abs(nClockOffset) < nMaxOffset) { // Skip the deliberately wrong timestamps
 475                     printf("ThreadNtpSamples: new offset sample from %s, offset=%" PRId64 ".\n", ip.ToString().c_str(), nClockOffset);
 476                     vTimeOffsets.input(nClockOffset);
 477                 }
 478             }
 479
 480             if (vTimeOffsets.size() > 1) {
 481                 nNtpOffset = vTimeOffsets.median();
 482             }
 483             else {
 484                 // Not enough offsets yet, try to collect additional samples later.
 485                 nNtpOffset = numeric_limits<int64_t>::max();
 486                 int nSleepMinutes = 1 + GetRandInt(4); // Sleep for 1-5 minutes.
 487                 for (int i = 0; i < nSleepMinutes * 60 && !fShutdown; i++)
 488                     Sleep(1000);
 489                 continue;
 490             }
 491         }
 492
 493         if (GetNodesOffset() == numeric_limits<int64_t>::max() && abs(nNtpOffset) > 40 * 60)
 494         {
 495             // If there is not enough node offsets data and NTP time offset is greater than 40 minutes then give a warning.
 496             string strMessage = _("Warning: Please check that your computer's date and time are correct! If your clock is wrong NovaCoin will not work properly.");
 497             strMiscWarning = strMessage;
 498             printf("*** %s\n", strMessage.c_str());
 499             uiInterface.ThreadSafeMessageBox(strMessage+" ", string("NovaCoin"), CClientUIInterface::OK | CClientUIInterface::ICON_EXCLAMATION);
 500         }
 501
 502         printf("nNtpOffset = %+" PRId64 "  (%+" PRId64 " minutes)\n", nNtpOffset, nNtpOffset/60);
 503
 504         int nSleepHours = 1 + GetRandInt(5); // Sleep for 1-6 hours.
 505         for (int i = 0; i < nSleepHours * 3600 && !fShutdown; i++)
 506             Sleep(1000);
 507     }
 508
 509     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]--;
 510     printf("ThreadNtpSamples exited\n");
 511 }