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 = 107;
  84
  85 std::string NtpServers[107] = {
  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     // Russian Federation
  96     "ntp.ix.ru",
  97     "ntp1.stratum2.ru",
  98     "ntp2.stratum2.ru",
  99     "ntp3.stratum2.ru",
 100     "ntp4.stratum2.ru",
 101     "ntp5.stratum2.ru",
 102     "ntp6.stratum2.ru",
 103     "ntp7.stratum2.ru",
 104     "ntp1.stratum1.ru",
 105     "ntp2.stratum1.ru",
 106     "ntp3.stratum1.ru",
 107     "ntp4.stratum1.ru",
 108     "ntp1.vniiftri.ru",
 109     "ntp2.vniiftri.ru",
 110     "ntp3.vniiftri.ru",
 111     "ntp4.vniiftri.ru",
 112     "ntp21.vniiftri.ru",
 113     "ntp1.niiftri.irkutsk.ru",
 114     "ntp2.niiftri.irkutsk.ru",
 115     "vniiftri.khv.ru",
 116     "vniiftri2.khv.ru",
 117     "ntp0.zenon.net",
 118     "ntp.mobatime.ru",
 119     "0.ru.pool.ntp.org",
 120     "1.ru.pool.ntp.org",
 121     "2.ru.pool.ntp.org",
 122     "3.ru.pool.ntp.org",
 123
 124     // United States
 125     "ntp-01.caltech.edu",
 126     "ntp-02.caltech.edu",
 127     "ntp-03.caltech.edu",
 128     "ntp-04.caltech.edu",
 129     "nist1-pa.ustiming.org",
 130     "time-a.nist.gov ",
 131     "time-b.nist.gov ",
 132     "time-c.nist.gov ",
 133     "time-d.nist.gov ",
 134     "nist1-macon.macon.ga.us",
 135     "nist.netservicesgroup.com",
 136     "nisttime.carsoncity.k12.mi.us",
 137     "nist1-lnk.binary.net",
 138     "wwv.nist.gov",
 139     "time-a.timefreq.bldrdoc.gov",
 140     "time-b.timefreq.bldrdoc.gov",
 141     "time-c.timefreq.bldrdoc.gov",
 142     "time.nist.gov",
 143     "utcnist.colorado.edu",
 144     "utcnist2.colorado.edu",
 145     "ntp-nist.ldsbc.net",
 146     "nist1-lv.ustiming.org",
 147     "time-nw.nist.gov",
 148     "nist-time-server.eoni.com",
 149     "nist-time-server.eoni.com",
 150     "ntp1.bu.edu",
 151     "ntp2.bu.edu",
 152     "ntp3.bu.edu",
 153     "0.us.pool.ntp.org",
 154     "1.us.pool.ntp.org",
 155     "2.us.pool.ntp.org",
 156     "3.us.pool.ntp.org",
 157
 158     // South Africa
 159     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 160     "ntp.is.co.za",
 161     "ntp2.is.co.za",
 162     "igubu.saix.net",
 163     "ntp1.neology.co.za",
 164     "ntp2.neology.co.za",
 165     "tick.meraka.csir.co.za",
 166     "tock.meraka.csir.co.za",
 167     "ntp.time.org.za",
 168     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 169     "ntp2.meraka.csir.co.za",
 170     "0.za.pool.ntp.org",
 171     "1.za.pool.ntp.org",
 172     "2.za.pool.ntp.org",
 173     "3.za.pool.ntp.org",
 174
 175     // Italy
 176     "ntp1.inrim.it",
 177     "ntp2.inrim.it",
 178     "0.it.pool.ntp.org",
 179     "1.it.pool.ntp.org",
 180     "2.it.pool.ntp.org",
 181     "3.it.pool.ntp.org",
 182
 183     // Netherlands
 184     "ntp0.nl.net",
 185     "ntp1.nl.net",
 186     "ntp2.nl.net",
 187     "ntp.utwente.nl",
 188     "0.nl.pool.ntp.org",
 189     "1.nl.pool.ntp.org",
 190     "2.nl.pool.ntp.org",
 191     "3.nl.pool.ntp.org",
 192
 193     // United Kingdom
 194     "ntp2d.mcc.ac.uk",
 195     "ntp2c.mcc.ac.uk",
 196     "ntp.exnet.com",
 197     "ntp.cis.strath.ac.uk",
 198     "ntppub.le.ac.uk",
 199     "0.uk.pool.ntp.org",
 200     "1.uk.pool.ntp.org",
 201     "2.uk.pool.ntp.org",
 202     "3.uk.pool.ntp.org",
 203
 204     // Japan
 205     "ntp.nict.jp",
 206     "0.jp.pool.ntp.org",
 207     "1.jp.pool.ntp.org",
 208     "2.jp.pool.ntp.org",
 209     "3.jp.pool.ntp.org",
 210
 211     // ... To be continued
 212 };
 213
 214 bool InitWithRandom(SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 215     int nAttempt = 0;
 216
 217     while(nAttempt < 100) {
 218         sockfd = -1;
 219         nAttempt++;
 220
 221         int nServerNum = GetRandInt(nServersCount);
 222
 223         std::vector<CNetAddr> vIP;
 224         bool fRet = LookupHost(NtpServers[nServerNum].c_str(), vIP, 10, true);
 225         if (!fRet)
 226             continue;
 227
 228         struct sockaddr_in servaddr;
 229         servaddr.sin_family = AF_INET;
 230         servaddr.sin_port = htons(123);
 231
 232         bool found = false;
 233         for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 234             if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr))) {
 235                 break;
 236             }
 237         }
 238
 239         if (!found)
 240             continue;
 241
 242         sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 243
 244         if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 245             continue; // socket initialization error
 246
 247         if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 248             continue; // "connection" error
 249         }
 250
 251         *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 252         servlen = sizeof(servaddr);
 253         return true;
 254     }
 255
 256     return false;
 257 }
 258
 259 bool InitWithHost(std::string &strHostName, SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 260     sockfd = -1;
 261
 262     std::vector<CNetAddr> vIP;
 263     bool fRet = LookupHost(strHostName.c_str(), vIP, 10, true);
 264     if (!fRet) {
 265         return false;
 266     }
 267
 268     struct sockaddr_in servaddr;
 269     servaddr.sin_family = AF_INET;
 270     servaddr.sin_port = htons(123);
 271
 272     bool found = false;
 273     for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 274         if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr))) {
 275             break;
 276         }
 277     }
 278
 279     if (!found) {
 280         return false;
 281     }
 282
 283     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 284
 285     if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 286         return false; // socket initialization error
 287
 288     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 289         return false; // "connection" error
 290     }
 291
 292
 293     *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 294     servlen = sizeof(servaddr);
 295
 296     return true;
 297 }
 298
 299
 300 int64_t DoReq(SOCKET sockfd, socklen_t servlen, struct sockaddr cliaddr) {
 301 #ifdef WIN32
 302     u_long nOne = 1;
 303     if (ioctlsocket(sockfd, FIONBIO, &nOne) == SOCKET_ERROR) {
 304         printf("ConnectSocket() : ioctlsocket non-blocking setting failed, error %d\n", WSAGetLastError());
 305 #else
 306     if (fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK) == SOCKET_ERROR) {
 307         printf("ConnectSocket() : fcntl non-blocking setting failed, error %d\n", errno);
 308 #endif
 309         return -2;
 310     }
 311
 312     struct pkt *msg = new pkt;
 313     struct pkt *prt  = new pkt;
 314
 315     msg->li_vn_mode=227;
 316     msg->stratum=0;
 317     msg->ppoll=4;
 318     msg->precision=0;
 319     msg->rootdelay=0;
 320     msg->rootdispersion=0;
 321
 322     msg->ref.Ul_i.Xl_i=0;
 323     msg->ref.Ul_f.Xl_f=0;
 324     msg->org.Ul_i.Xl_i=0;
 325     msg->org.Ul_f.Xl_f=0;
 326     msg->rec.Ul_i.Xl_i=0;
 327     msg->rec.Ul_f.Xl_f=0;
 328     msg->xmt.Ul_i.Xl_i=0;
 329     msg->xmt.Ul_f.Xl_f=0;
 330
 331     int len=48;
 332     int retcode = sendto(sockfd, (char *) msg, len, 0, &cliaddr, servlen);
 333     if (retcode < 0) {
 334         printf("sendto() failed: %d", retcode);
 335         return -3;
 336     }
 337
 338     fd_set fdset;
 339     struct timeval timeout = {10, 0};
 340     FD_ZERO(&fdset);
 341     FD_SET(sockfd, &fdset);
 342
 343     retcode = select(sockfd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timeout);
 344     if (retcode <= 0) {
 345         printf("recvfrom() error");
 346         return -4;
 347     }
 348
 349     recvfrom(sockfd, (char *) msg, len, 0, NULL, NULL);
 350
 351     ntohl_fp(&msg->rec, &prt->rec);
 352     ntohl_fp(&msg->xmt, &prt->xmt);
 353
 354     time_t seconds_receive;
 355     time_t seconds_transmit;
 356
 357     Ntp2Unix(prt->rec.Ul_i.Xl_ui, seconds_receive);
 358     Ntp2Unix(prt->xmt.Ul_i.Xl_ui, seconds_transmit);
 359
 360     delete msg;
 361     delete prt;
 362
 363     return (seconds_receive + seconds_transmit) / 2;
 364 }
 365
 366 int64_t NtpGetTime() {
 367     struct sockaddr cliaddr;
 368
 369     SOCKET sockfd;
 370     socklen_t servlen;
 371
 372     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 373         return -1;
 374
 375     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 376
 377     closesocket(sockfd);
 378
 379     return nTime;
 380 }
 381
 382 int64_t NtpGetTime(CNetAddr& ip) {
 383     struct sockaddr cliaddr;
 384
 385     SOCKET sockfd;
 386     socklen_t servlen;
 387
 388     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 389         return -1;
 390
 391     ip = CNetAddr(((sockaddr_in *)&cliaddr)->sin_addr);
 392     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 393
 394     closesocket(sockfd);
 395
 396     return nTime;
 397 }
 398
 399 int64_t NtpGetTime(std::string &strHostName)
 400 {
 401     struct sockaddr cliaddr;
 402
 403     SOCKET sockfd;
 404     socklen_t servlen;
 405
 406     if (!InitWithHost(strHostName, sockfd, servlen, &cliaddr))
 407         return -1;
 408
 409     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 410
 411     closesocket(sockfd);
 412
 413     return nTime;
 414 }
 415
 416 void ThreadNtpSamples(void* parg)
 417 {
 418     printf("ThreadNtpSamples started\n");
 419     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]++;
 420
 421     // Make this thread recognisable as time synchronization thread
 422     RenameThread("novacoin-ntp-samples");
 423
 424     while (!fShutdown) {
 425         CNetAddr ip;
 426         int64_t nTime = NtpGetTime(ip);
 427
 428         if (nTime > 0 && nTime != 2085978496) { // Skip the deliberately wrong timestamps
 429             AddTimeData(ip, nTime);
 430         }
 431         else {
 432             Sleep(600000); // In case of failure wait 600 seconds and then try again
 433             continue;
 434         }
 435
 436         Sleep(43200000); // Sleep for 12 hours
 437     }
 438
 439     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]--;
 440     printf("ThreadNtpSamples exited\n");
 441 }