src/ntp.cpp

   1 #ifdef WIN32
   2 #include <winsock2.h>
   3 #else
   4 #include <sys/socket.h>
   5 #include <sys/time.h>
   6 #include <netinet/in.h>
   7 #include <arpa/inet.h>
   8 #include <netdb.h>
   9 #endif
  10 #ifndef WIN32
  11 #include <unistd.h>
  12 #endif
  13
  14 #include "netbase.h"
  15 #include "net.h"
  16 //#include "util.h"
  17 #include "ui_interface.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 = 162;
  84
  85 std::string NtpServers[162] = {
  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.nist.gov",
 155     "time-a.nist.gov",
 156     "time-b.nist.gov",
 157     "time-c.nist.gov",
 158     "time-d.nist.gov",
 159     "time-nw.nist.gov",
 160     "nist1-macon.macon.ga.us",
 161     "nist.netservicesgroup.com",
 162     "nisttime.carsoncity.k12.mi.us",
 163     "nist1-lnk.binary.net",
 164     "wwv.nist.gov",
 165     "time-a.timefreq.bldrdoc.gov",
 166     "time-b.timefreq.bldrdoc.gov",
 167     "time-c.timefreq.bldrdoc.gov",
 168     "utcnist.colorado.edu",
 169     "utcnist2.colorado.edu",
 170     "ntp-nist.ldsbc.net",
 171     "nist1-lv.ustiming.org",
 172     "time-nw.nist.gov",
 173     "nist-time-server.eoni.com",
 174     "nist-time-server.eoni.com",
 175     "ntp1.bu.edu",
 176     "ntp2.bu.edu",
 177     "ntp3.bu.edu",
 178     "0.us.pool.ntp.org",
 179     "1.us.pool.ntp.org",
 180     "2.us.pool.ntp.org",
 181     "3.us.pool.ntp.org",
 182     "wwv.otc.psu.edu",
 183     "otc1.psu.edu",
 184     "otc2.psu.edu",
 185     "now.okstate.edu",
 186     "ntp.colby.edu",
 187     "bonehed.lcs.mit.edu",
 188     "ntp-s1.cise.ufl.edu",
 189
 190     // South Africa
 191     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 192     "ntp.is.co.za",
 193     "ntp2.is.co.za",
 194     "igubu.saix.net",
 195     "ntp1.neology.co.za",
 196     "ntp2.neology.co.za",
 197     "tick.meraka.csir.co.za",
 198     "tock.meraka.csir.co.za",
 199     "ntp.time.org.za",
 200     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 201     "ntp2.meraka.csir.co.za",
 202     "0.za.pool.ntp.org",
 203     "1.za.pool.ntp.org",
 204     "2.za.pool.ntp.org",
 205     "3.za.pool.ntp.org",
 206
 207     // Italy
 208     "ntp0.ien.it",
 209     "ntp1.ien.it",
 210     "ntp2.ien.it",
 211     "ntp1.inrim.it",
 212     "ntp2.inrim.it",
 213     "0.it.pool.ntp.org",
 214     "1.it.pool.ntp.org",
 215     "2.it.pool.ntp.org",
 216     "3.it.pool.ntp.org",
 217
 218     // Netherlands
 219     "ntp0.nl.net",
 220     "ntp1.nl.net",
 221     "ntp2.nl.net",
 222     "ntp.utwente.nl",
 223     "0.nl.pool.ntp.org",
 224     "1.nl.pool.ntp.org",
 225     "2.nl.pool.ntp.org",
 226     "3.nl.pool.ntp.org",
 227
 228     // United Kingdom
 229     "ntp2d.mcc.ac.uk",
 230     "ntp2c.mcc.ac.uk",
 231     "ntp2b.mcc.ac.uk",
 232     "ntp.exnet.com",
 233     "ntp.cis.strath.ac.uk",
 234     "ntppub.le.ac.uk",
 235     "0.uk.pool.ntp.org",
 236     "1.uk.pool.ntp.org",
 237     "2.uk.pool.ntp.org",
 238     "3.uk.pool.ntp.org",
 239
 240     // Canada
 241     "chime.utoronto.ca",
 242     "tick.utoronto.ca",
 243     "time.nrc.ca",
 244     "timelord.uregina.ca",
 245     "tock.utoronto.ca",
 246     "www1.cmc.ec.gc.ca",
 247     "www2.cmc.ec.gc.ca",
 248     "0.ca.pool.ntp.org",
 249     "1.ca.pool.ntp.org",
 250     "2.ca.pool.ntp.org",
 251     "3.ca.pool.ntp.org",
 252
 253     // Japan
 254     "ntp.nict.jp",
 255     "0.jp.pool.ntp.org",
 256     "1.jp.pool.ntp.org",
 257     "2.jp.pool.ntp.org",
 258     "3.jp.pool.ntp.org",
 259
 260     // Australia
 261     "ntp.cs.mu.oz.au",
 262     "augean.eleceng.adelaide.edu.au",
 263     "0.au.pool.ntp.org",
 264     "1.au.pool.ntp.org",
 265     "2.au.pool.ntp.org",
 266     "3.au.pool.ntp.org",
 267
 268     // Slovenia
 269     "time.ijs.si",
 270
 271     // Austria
 272     "0.at.pool.ntp.org",
 273     "1.at.pool.ntp.org",
 274     "2.at.pool.ntp.org",
 275     "3.at.pool.ntp.org",
 276
 277     // ???
 278     "clepsydra.dec.com",
 279
 280     // ... To be continued
 281 };
 282
 283 bool InitWithHost(std::string &strHostName, SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 284     sockfd = -1;
 285
 286     std::vector<CNetAddr> vIP;
 287     bool fRet = LookupHost(strHostName.c_str(), vIP, 10, true);
 288     if (!fRet) {
 289         return false;
 290     }
 291
 292     struct sockaddr_in servaddr;
 293     servaddr.sin_family = AF_INET;
 294     servaddr.sin_port = htons(123);
 295
 296     bool found = false;
 297     for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 298         if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr))) {
 299             break;
 300         }
 301     }
 302
 303     if (!found) {
 304         return false;
 305     }
 306
 307     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 308
 309     if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 310         return false; // socket initialization error
 311
 312     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 313         return false; // "connection" error
 314     }
 315
 316
 317     *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 318     servlen = sizeof(servaddr);
 319
 320     return true;
 321 }
 322
 323 bool InitWithRandom(SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 324
 325     for (int nAttempt = 0; nAttempt < nServersCount; nAttempt++) {
 326         int nServerNum = GetRandInt(nServersCount);
 327         if (InitWithHost(NtpServers[nServerNum], sockfd, servlen, pcliaddr)) {
 328             return true;
 329         }
 330     }
 331
 332     return false;
 333 }
 334
 335 int64_t DoReq(SOCKET sockfd, socklen_t servlen, struct sockaddr cliaddr) {
 336
 337
 338 #ifdef WIN32
 339     u_long nOne = 1;
 340     if (ioctlsocket(sockfd, FIONBIO, &nOne) == SOCKET_ERROR) {
 341         printf("ConnectSocket() : ioctlsocket non-blocking setting failed, error %d\n", WSAGetLastError());
 342 #else
 343     if (fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK) == SOCKET_ERROR) {
 344         printf("ConnectSocket() : fcntl non-blocking setting failed, error %d\n", errno);
 345 #endif
 346         return -2;
 347     }
 348
 349     struct timeval timeout = {10, 0};
 350     struct pkt *msg = new pkt;
 351     struct pkt *prt  = new pkt;
 352     time_t seconds_transmit;
 353     int len = 48;
 354
 355     msg->li_vn_mode=227;
 356     msg->stratum=0;
 357     msg->ppoll=4;
 358     msg->precision=0;
 359     msg->rootdelay=0;
 360     msg->rootdispersion=0;
 361
 362     msg->ref.Ul_i.Xl_i=0;
 363     msg->ref.Ul_f.Xl_f=0;
 364     msg->org.Ul_i.Xl_i=0;
 365     msg->org.Ul_f.Xl_f=0;
 366     msg->rec.Ul_i.Xl_i=0;
 367     msg->rec.Ul_f.Xl_f=0;
 368     msg->xmt.Ul_i.Xl_i=0;
 369     msg->xmt.Ul_f.Xl_f=0;
 370
 371     int retcode = sendto(sockfd, (char *) msg, len, 0, &cliaddr, servlen);
 372     if (retcode < 0) {
 373         printf("sendto() failed: %d\n", retcode);
 374         seconds_transmit = -3;
 375         goto _end;
 376     }
 377
 378     fd_set fdset;
 379     FD_ZERO(&fdset);
 380     FD_SET(sockfd, &fdset);
 381
 382     retcode = select(sockfd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timeout);
 383     if (retcode <= 0) {
 384         printf("recvfrom() error\n");
 385         seconds_transmit = -4;
 386         goto _end;
 387     }
 388
 389     recvfrom(sockfd, (char *) msg, len, 0, NULL, NULL);
 390     ntohl_fp(&msg->xmt, &prt->xmt);
 391     Ntp2Unix(prt->xmt.Ul_i.Xl_ui, seconds_transmit);
 392
 393     _end:
 394
 395     delete msg;
 396     delete prt;
 397
 398     return seconds_transmit;
 399 }
 400
 401 int64_t NtpGetTime(CNetAddr& ip) {
 402     struct sockaddr cliaddr;
 403
 404     SOCKET sockfd;
 405     socklen_t servlen;
 406
 407     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 408         return -1;
 409
 410     ip = CNetAddr(((sockaddr_in *)&cliaddr)->sin_addr);
 411     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 412
 413     closesocket(sockfd);
 414
 415     return nTime;
 416 }
 417
 418 int64_t NtpGetTime(std::string &strHostName)
 419 {
 420     struct sockaddr cliaddr;
 421
 422     SOCKET sockfd;
 423     socklen_t servlen;
 424
 425     if (!InitWithHost(strHostName, sockfd, servlen, &cliaddr))
 426         return -1;
 427
 428     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 429
 430     closesocket(sockfd);
 431
 432     return nTime;
 433 }
 434
 435 // NTP server, which we unconditionally trust. This may be your own installation of ntpd somewhere, for example.
 436 // "localhost" means "trust no one"
 437 std::string strTrustedUpstream = "localhost";
 438
 439 // Current offset
 440 int64_t nNtpOffset = INT64_MAX;
 441
 442 int64_t GetNtpOffset() {
 443     return nNtpOffset;
 444 }
 445
 446 void ThreadNtpSamples(void* parg) {
 447     const int64_t nMaxOffset = 86400; // Not a real limit, just sanity threshold.
 448
 449     printf("Trying to find NTP server at localhost...\n");
 450
 451     std::string strLocalHost = "127.0.0.1";
 452     if (NtpGetTime(strLocalHost) == GetTime()) {
 453         printf("There is NTP server active at localhost,  we don't need NTP thread.\n");
 454
 455         nNtpOffset = 0;
 456         return;
 457     }
 458
 459     printf("ThreadNtpSamples started\n");
 460     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]++;
 461
 462     // Make this thread recognisable as time synchronization thread
 463     RenameThread("novacoin-ntp-samples");
 464
 465     CMedianFilter<int64_t> vTimeOffsets(200,0);
 466
 467     while (!fShutdown) {
 468         if (strTrustedUpstream != "localhost") {
 469             // Trying to get new offset sample from trusted NTP server.
 470             int64_t nClockOffset = NtpGetTime(strTrustedUpstream) - GetTime();
 471
 472             if (abs64(nClockOffset) < nMaxOffset) {
 473                 // Everything seems right, remember new trusted offset.
 474                 printf("ThreadNtpSamples: new offset sample from %s, offset=%" PRId64 ".\n", strTrustedUpstream.c_str(), nClockOffset);
 475                 nNtpOffset = nClockOffset;
 476             }
 477             else {
 478                 // Something went wrong, disable trusted offset sampling.
 479                 nNtpOffset = INT64_MAX;
 480                 strTrustedUpstream = "localhost";
 481
 482                 int nSleepMinutes = 1 + GetRandInt(9); // Sleep for 1-10 minutes.
 483                 for (int i = 0; i < nSleepMinutes * 60 && !fShutdown; i++)
 484                     Sleep(1000);
 485
 486                 continue;
 487             }
 488         }
 489         else {
 490             // Now, trying to get 2-4 samples from random NTP servers.
 491             int nSamplesCount = 2 + GetRandInt(2);
 492
 493             for (int i = 0; i < nSamplesCount; i++) {
 494                 CNetAddr ip;
 495                 int64_t nClockOffset = NtpGetTime(ip) - GetTime();
 496
 497                 if (abs64(nClockOffset) < nMaxOffset) { // Skip the deliberately wrong timestamps
 498                     printf("ThreadNtpSamples: new offset sample from %s, offset=%" PRId64 ".\n", ip.ToString().c_str(), nClockOffset);
 499                     vTimeOffsets.input(nClockOffset);
 500                 }
 501             }
 502
 503             if (vTimeOffsets.size() > 1) {
 504                 nNtpOffset = vTimeOffsets.median();
 505             }
 506             else {
 507                 // Not enough offsets yet, try to collect additional samples later.
 508                 nNtpOffset = INT64_MAX;
 509                 int nSleepMinutes = 1 + GetRandInt(4); // Sleep for 1-5 minutes.
 510                 for (int i = 0; i < nSleepMinutes * 60 && !fShutdown; i++)
 511                     Sleep(1000);
 512                 continue;
 513             }
 514         }
 515
 516         if (GetNodesOffset() == INT_MAX && abs64(nNtpOffset) > 40 * 60)
 517         {
 518             // If there is not enough node offsets data and NTP time offset is greater than 40 minutes then give a warning.
 519             std::string strMessage = _("Warning: Please check that your computer's date and time are correct! If your clock is wrong NovaCoin will not work properly.");
 520             strMiscWarning = strMessage;
 521             printf("*** %s\n", strMessage.c_str());
 522             uiInterface.ThreadSafeMessageBox(strMessage+" ", std::string("NovaCoin"), CClientUIInterface::OK | CClientUIInterface::ICON_EXCLAMATION);
 523         }
 524
 525         printf("nNtpOffset = %+" PRId64 "  (%+" PRId64 " minutes)\n", nNtpOffset, nNtpOffset/60);
 526
 527         int nSleepHours = 1 + GetRandInt(5); // Sleep for 1-6 hours.
 528         for (int i = 0; i < nSleepHours * 3600 && !fShutdown; i++)
 529             Sleep(1000);
 530     }
 531
 532     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]--;
 533     printf("ThreadNtpSamples exited\n");
 534 }