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 InitWithRandom(SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 230     int nAttempt = 0;
 231
 232     while(nAttempt < 100) {
 233         sockfd = -1;
 234         nAttempt++;
 235
 236         int nServerNum = GetRandInt(nServersCount);
 237
 238         std::vector<CNetAddr> vIP;
 239         bool fRet = LookupHost(NtpServers[nServerNum].c_str(), vIP, 10, true);
 240         if (!fRet)
 241             continue;
 242
 243         struct sockaddr_in servaddr;
 244         servaddr.sin_family = AF_INET;
 245         servaddr.sin_port = htons(123);
 246
 247         bool found = false;
 248         for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 249             if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr))) {
 250                 break;
 251             }
 252         }
 253
 254         if (!found)
 255             continue;
 256
 257         sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 258
 259         if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 260             continue; // socket initialization error
 261
 262         if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 263             continue; // "connection" error
 264         }
 265
 266         *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 267         servlen = sizeof(servaddr);
 268         return true;
 269     }
 270
 271     return false;
 272 }
 273
 274 bool InitWithHost(std::string &strHostName, SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 275     sockfd = -1;
 276
 277     std::vector<CNetAddr> vIP;
 278     bool fRet = LookupHost(strHostName.c_str(), vIP, 10, true);
 279     if (!fRet) {
 280         return false;
 281     }
 282
 283     struct sockaddr_in servaddr;
 284     servaddr.sin_family = AF_INET;
 285     servaddr.sin_port = htons(123);
 286
 287     bool found = false;
 288     for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 289         if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr))) {
 290             break;
 291         }
 292     }
 293
 294     if (!found) {
 295         return false;
 296     }
 297
 298     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 299
 300     if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 301         return false; // socket initialization error
 302
 303     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 304         return false; // "connection" error
 305     }
 306
 307
 308     *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 309     servlen = sizeof(servaddr);
 310
 311     return true;
 312 }
 313
 314
 315 int64_t DoReq(SOCKET sockfd, socklen_t servlen, struct sockaddr cliaddr) {
 316 #ifdef WIN32
 317     u_long nOne = 1;
 318     if (ioctlsocket(sockfd, FIONBIO, &nOne) == SOCKET_ERROR) {
 319         printf("ConnectSocket() : ioctlsocket non-blocking setting failed, error %d\n", WSAGetLastError());
 320 #else
 321     if (fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK) == SOCKET_ERROR) {
 322         printf("ConnectSocket() : fcntl non-blocking setting failed, error %d\n", errno);
 323 #endif
 324         return -2;
 325     }
 326
 327     struct pkt *msg = new pkt;
 328     struct pkt *prt  = new pkt;
 329
 330     msg->li_vn_mode=227;
 331     msg->stratum=0;
 332     msg->ppoll=4;
 333     msg->precision=0;
 334     msg->rootdelay=0;
 335     msg->rootdispersion=0;
 336
 337     msg->ref.Ul_i.Xl_i=0;
 338     msg->ref.Ul_f.Xl_f=0;
 339     msg->org.Ul_i.Xl_i=0;
 340     msg->org.Ul_f.Xl_f=0;
 341     msg->rec.Ul_i.Xl_i=0;
 342     msg->rec.Ul_f.Xl_f=0;
 343     msg->xmt.Ul_i.Xl_i=0;
 344     msg->xmt.Ul_f.Xl_f=0;
 345
 346     int len=48;
 347     int retcode = sendto(sockfd, (char *) msg, len, 0, &cliaddr, servlen);
 348     if (retcode < 0) {
 349         printf("sendto() failed: %d", retcode);
 350         return -3;
 351     }
 352
 353     fd_set fdset;
 354     struct timeval timeout = {10, 0};
 355     FD_ZERO(&fdset);
 356     FD_SET(sockfd, &fdset);
 357
 358     retcode = select(sockfd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timeout);
 359     if (retcode <= 0) {
 360         printf("recvfrom() error");
 361         return -4;
 362     }
 363
 364     recvfrom(sockfd, (char *) msg, len, 0, NULL, NULL);
 365
 366     ntohl_fp(&msg->rec, &prt->rec);
 367     ntohl_fp(&msg->xmt, &prt->xmt);
 368
 369     time_t seconds_receive;
 370     time_t seconds_transmit;
 371
 372     Ntp2Unix(prt->rec.Ul_i.Xl_ui, seconds_receive);
 373     Ntp2Unix(prt->xmt.Ul_i.Xl_ui, seconds_transmit);
 374
 375     delete msg;
 376     delete prt;
 377
 378     return (seconds_receive + seconds_transmit) / 2;
 379 }
 380
 381 int64_t NtpGetTime() {
 382     struct sockaddr cliaddr;
 383
 384     SOCKET sockfd;
 385     socklen_t servlen;
 386
 387     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 388         return -1;
 389
 390     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 391
 392     closesocket(sockfd);
 393
 394     return nTime;
 395 }
 396
 397 int64_t NtpGetTime(CNetAddr& ip) {
 398     struct sockaddr cliaddr;
 399
 400     SOCKET sockfd;
 401     socklen_t servlen;
 402
 403     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 404         return -1;
 405
 406     ip = CNetAddr(((sockaddr_in *)&cliaddr)->sin_addr);
 407     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 408
 409     closesocket(sockfd);
 410
 411     return nTime;
 412 }
 413
 414 int64_t NtpGetTime(std::string &strHostName)
 415 {
 416     struct sockaddr cliaddr;
 417
 418     SOCKET sockfd;
 419     socklen_t servlen;
 420
 421     if (!InitWithHost(strHostName, sockfd, servlen, &cliaddr))
 422         return -1;
 423
 424     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 425
 426     closesocket(sockfd);
 427
 428     return nTime;
 429 }
 430
 431 void ThreadNtpSamples(void* parg)
 432 {
 433     printf("ThreadNtpSamples started\n");
 434     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]++;
 435
 436     // Make this thread recognisable as time synchronization thread
 437     RenameThread("novacoin-ntp-samples");
 438
 439     while (!fShutdown) {
 440         CNetAddr ip;
 441         int64_t nTime = NtpGetTime(ip);
 442
 443         if (nTime > 0 && nTime != 2085978496) { // Skip the deliberately wrong timestamps
 444             AddTimeData(ip, nTime);
 445         }
 446         else {
 447             Sleep(600000); // In case of failure wait 600 seconds and then try again
 448             continue;
 449         }
 450
 451         Sleep(43200000); // Sleep for 12 hours
 452     }
 453
 454     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]--;
 455     printf("ThreadNtpSamples exited\n");
 456 }