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 int nServersCount = 118;
  84
  85 std::string NtpServers[118] = {
  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     "ntp-01.caltech.edu",
 141     "ntp-02.caltech.edu",
 142     "ntp-03.caltech.edu",
 143     "ntp-04.caltech.edu",
 144     "nist1-pa.ustiming.org",
 145     "time-a.nist.gov ",
 146     "time-b.nist.gov ",
 147     "time-c.nist.gov ",
 148     "time-d.nist.gov ",
 149     "nist1-macon.macon.ga.us",
 150     "nist.netservicesgroup.com",
 151     "nisttime.carsoncity.k12.mi.us",
 152     "nist1-lnk.binary.net",
 153     "wwv.nist.gov",
 154     "time-a.timefreq.bldrdoc.gov",
 155     "time-b.timefreq.bldrdoc.gov",
 156     "time-c.timefreq.bldrdoc.gov",
 157     "time.nist.gov",
 158     "utcnist.colorado.edu",
 159     "utcnist2.colorado.edu",
 160     "ntp-nist.ldsbc.net",
 161     "nist1-lv.ustiming.org",
 162     "time-nw.nist.gov",
 163     "nist-time-server.eoni.com",
 164     "nist-time-server.eoni.com",
 165     "ntp1.bu.edu",
 166     "ntp2.bu.edu",
 167     "ntp3.bu.edu",
 168     "0.us.pool.ntp.org",
 169     "1.us.pool.ntp.org",
 170     "2.us.pool.ntp.org",
 171     "3.us.pool.ntp.org",
 172
 173     // South Africa
 174     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 175     "ntp.is.co.za",
 176     "ntp2.is.co.za",
 177     "igubu.saix.net",
 178     "ntp1.neology.co.za",
 179     "ntp2.neology.co.za",
 180     "tick.meraka.csir.co.za",
 181     "tock.meraka.csir.co.za",
 182     "ntp.time.org.za",
 183     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 184     "ntp2.meraka.csir.co.za",
 185     "0.za.pool.ntp.org",
 186     "1.za.pool.ntp.org",
 187     "2.za.pool.ntp.org",
 188     "3.za.pool.ntp.org",
 189
 190     // Italy
 191     "ntp1.inrim.it",
 192     "ntp2.inrim.it",
 193     "0.it.pool.ntp.org",
 194     "1.it.pool.ntp.org",
 195     "2.it.pool.ntp.org",
 196     "3.it.pool.ntp.org",
 197
 198     // Netherlands
 199     "ntp0.nl.net",
 200     "ntp1.nl.net",
 201     "ntp2.nl.net",
 202     "ntp.utwente.nl",
 203     "0.nl.pool.ntp.org",
 204     "1.nl.pool.ntp.org",
 205     "2.nl.pool.ntp.org",
 206     "3.nl.pool.ntp.org",
 207
 208     // United Kingdom
 209     "ntp2d.mcc.ac.uk",
 210     "ntp2c.mcc.ac.uk",
 211     "ntp.exnet.com",
 212     "ntp.cis.strath.ac.uk",
 213     "ntppub.le.ac.uk",
 214     "0.uk.pool.ntp.org",
 215     "1.uk.pool.ntp.org",
 216     "2.uk.pool.ntp.org",
 217     "3.uk.pool.ntp.org",
 218
 219     // Japan
 220     "ntp.nict.jp",
 221     "0.jp.pool.ntp.org",
 222     "1.jp.pool.ntp.org",
 223     "2.jp.pool.ntp.org",
 224     "3.jp.pool.ntp.org",
 225
 226     // ... To be continued
 227 };
 228
 229 bool InitWithHost(std::string &strHostName, SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 230     sockfd = -1;
 231
 232     std::vector<CNetAddr> vIP;
 233     bool fRet = LookupHost(strHostName.c_str(), vIP, 10, true);
 234     if (!fRet) {
 235         return false;
 236     }
 237
 238     struct sockaddr_in servaddr;
 239     servaddr.sin_family = AF_INET;
 240     servaddr.sin_port = htons(123);
 241
 242     bool found = false;
 243     for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 244         if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr))) {
 245             break;
 246         }
 247     }
 248
 249     if (!found) {
 250         return false;
 251     }
 252
 253     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 254
 255     if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 256         return false; // socket initialization error
 257
 258     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 259         return false; // "connection" error
 260     }
 261
 262
 263     *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 264     servlen = sizeof(servaddr);
 265
 266     return true;
 267 }
 268
 269 bool InitWithRandom(SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 270
 271     for (int nAttempt = 0; nAttempt < nServersCount; nAttempt++) {
 272         int nServerNum = GetRandInt(nServersCount);
 273         if (InitWithHost(NtpServers[nServerNum], sockfd, servlen, pcliaddr)) {
 274             return true;
 275         }
 276     }
 277
 278     return false;
 279 }
 280
 281 int64_t DoReq(SOCKET sockfd, socklen_t servlen, struct sockaddr cliaddr) {
 282 #ifdef WIN32
 283     u_long nOne = 1;
 284     if (ioctlsocket(sockfd, FIONBIO, &nOne) == SOCKET_ERROR) {
 285         printf("ConnectSocket() : ioctlsocket non-blocking setting failed, error %d\n", WSAGetLastError());
 286 #else
 287     if (fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK) == SOCKET_ERROR) {
 288         printf("ConnectSocket() : fcntl non-blocking setting failed, error %d\n", errno);
 289 #endif
 290         return -2;
 291     }
 292
 293     struct pkt *msg = new pkt;
 294     struct pkt *prt  = new pkt;
 295
 296     msg->li_vn_mode=227;
 297     msg->stratum=0;
 298     msg->ppoll=4;
 299     msg->precision=0;
 300     msg->rootdelay=0;
 301     msg->rootdispersion=0;
 302
 303     msg->ref.Ul_i.Xl_i=0;
 304     msg->ref.Ul_f.Xl_f=0;
 305     msg->org.Ul_i.Xl_i=0;
 306     msg->org.Ul_f.Xl_f=0;
 307     msg->rec.Ul_i.Xl_i=0;
 308     msg->rec.Ul_f.Xl_f=0;
 309     msg->xmt.Ul_i.Xl_i=0;
 310     msg->xmt.Ul_f.Xl_f=0;
 311
 312     int len=48;
 313     int retcode = sendto(sockfd, (char *) msg, len, 0, &cliaddr, servlen);
 314     if (retcode < 0) {
 315         printf("sendto() failed: %d", retcode);
 316         return -3;
 317     }
 318
 319     fd_set fdset;
 320     struct timeval timeout = {10, 0};
 321     FD_ZERO(&fdset);
 322     FD_SET(sockfd, &fdset);
 323
 324     retcode = select(sockfd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timeout);
 325     if (retcode <= 0) {
 326         printf("recvfrom() error");
 327         return -4;
 328     }
 329
 330     recvfrom(sockfd, (char *) msg, len, 0, NULL, NULL);
 331
 332     ntohl_fp(&msg->rec, &prt->rec);
 333     ntohl_fp(&msg->xmt, &prt->xmt);
 334
 335     time_t seconds_receive;
 336     time_t seconds_transmit;
 337
 338     Ntp2Unix(prt->rec.Ul_i.Xl_ui, seconds_receive);
 339     Ntp2Unix(prt->xmt.Ul_i.Xl_ui, seconds_transmit);
 340
 341     delete msg;
 342     delete prt;
 343
 344     return (seconds_receive + seconds_transmit) / 2;
 345 }
 346
 347 int64_t NtpGetTime(CNetAddr& ip) {
 348     struct sockaddr cliaddr;
 349
 350     SOCKET sockfd;
 351     socklen_t servlen;
 352
 353     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 354         return -1;
 355
 356     ip = CNetAddr(((sockaddr_in *)&cliaddr)->sin_addr);
 357     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 358
 359     closesocket(sockfd);
 360
 361     return nTime;
 362 }
 363
 364 int64_t NtpGetTime(std::string &strHostName)
 365 {
 366     struct sockaddr cliaddr;
 367
 368     SOCKET sockfd;
 369     socklen_t servlen;
 370
 371     if (!InitWithHost(strHostName, sockfd, servlen, &cliaddr))
 372         return -1;
 373
 374     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 375
 376     closesocket(sockfd);
 377
 378     return nTime;
 379 }
 380
 381 void ThreadNtpSamples(void* parg)
 382 {
 383     printf("ThreadNtpSamples started\n");
 384     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]++;
 385
 386     // Make this thread recognisable as time synchronization thread
 387     RenameThread("novacoin-ntp-samples");
 388
 389     while (!fShutdown) {
 390         CNetAddr ip;
 391         int64_t nTime = NtpGetTime(ip);
 392
 393         if (nTime > 0 && nTime != 2085978496) { // Skip the deliberately wrong timestamps
 394             AddTimeData(ip, nTime);
 395         }
 396         else {
 397             Sleep(600000); // In case of failure wait 600 seconds and then try again
 398             continue;
 399         }
 400
 401         Sleep(43200000); // Sleep for 12 hours
 402     }
 403
 404     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]--;
 405     printf("ThreadNtpSamples exited\n");
 406 }