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 = 112;
  84
  85 std::string NtpServers[112] = {
  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.karelia.pro",
  97     "ntp.alpet.me",
  98     "aviel.alpet.me",
  99     "ntp.sampo.ru",
 100     "ntp.szt.ru",
 101     "ntp.ix.ru",
 102     "ntp1.stratum2.ru",
 103     "ntp2.stratum2.ru",
 104     "ntp3.stratum2.ru",
 105     "ntp4.stratum2.ru",
 106     "ntp5.stratum2.ru",
 107     "ntp6.stratum2.ru",
 108     "ntp7.stratum2.ru",
 109     "ntp1.stratum1.ru",
 110     "ntp2.stratum1.ru",
 111     "ntp3.stratum1.ru",
 112     "ntp4.stratum1.ru",
 113     "ntp1.vniiftri.ru",
 114     "ntp2.vniiftri.ru",
 115     "ntp3.vniiftri.ru",
 116     "ntp4.vniiftri.ru",
 117     "ntp21.vniiftri.ru",
 118     "ntp1.niiftri.irkutsk.ru",
 119     "ntp2.niiftri.irkutsk.ru",
 120     "vniiftri.khv.ru",
 121     "vniiftri2.khv.ru",
 122     "ntp0.zenon.net",
 123     "ntp.mobatime.ru",
 124     "0.ru.pool.ntp.org",
 125     "1.ru.pool.ntp.org",
 126     "2.ru.pool.ntp.org",
 127     "3.ru.pool.ntp.org",
 128
 129     // United States
 130     "ntp-01.caltech.edu",
 131     "ntp-02.caltech.edu",
 132     "ntp-03.caltech.edu",
 133     "ntp-04.caltech.edu",
 134     "nist1-pa.ustiming.org",
 135     "time-a.nist.gov ",
 136     "time-b.nist.gov ",
 137     "time-c.nist.gov ",
 138     "time-d.nist.gov ",
 139     "nist1-macon.macon.ga.us",
 140     "nist.netservicesgroup.com",
 141     "nisttime.carsoncity.k12.mi.us",
 142     "nist1-lnk.binary.net",
 143     "wwv.nist.gov",
 144     "time-a.timefreq.bldrdoc.gov",
 145     "time-b.timefreq.bldrdoc.gov",
 146     "time-c.timefreq.bldrdoc.gov",
 147     "time.nist.gov",
 148     "utcnist.colorado.edu",
 149     "utcnist2.colorado.edu",
 150     "ntp-nist.ldsbc.net",
 151     "nist1-lv.ustiming.org",
 152     "time-nw.nist.gov",
 153     "nist-time-server.eoni.com",
 154     "nist-time-server.eoni.com",
 155     "ntp1.bu.edu",
 156     "ntp2.bu.edu",
 157     "ntp3.bu.edu",
 158     "0.us.pool.ntp.org",
 159     "1.us.pool.ntp.org",
 160     "2.us.pool.ntp.org",
 161     "3.us.pool.ntp.org",
 162
 163     // South Africa
 164     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 165     "ntp.is.co.za",
 166     "ntp2.is.co.za",
 167     "igubu.saix.net",
 168     "ntp1.neology.co.za",
 169     "ntp2.neology.co.za",
 170     "tick.meraka.csir.co.za",
 171     "tock.meraka.csir.co.za",
 172     "ntp.time.org.za",
 173     "ntp1.meraka.csir.co.za",
 174     "ntp2.meraka.csir.co.za",
 175     "0.za.pool.ntp.org",
 176     "1.za.pool.ntp.org",
 177     "2.za.pool.ntp.org",
 178     "3.za.pool.ntp.org",
 179
 180     // Italy
 181     "ntp1.inrim.it",
 182     "ntp2.inrim.it",
 183     "0.it.pool.ntp.org",
 184     "1.it.pool.ntp.org",
 185     "2.it.pool.ntp.org",
 186     "3.it.pool.ntp.org",
 187
 188     // Netherlands
 189     "ntp0.nl.net",
 190     "ntp1.nl.net",
 191     "ntp2.nl.net",
 192     "ntp.utwente.nl",
 193     "0.nl.pool.ntp.org",
 194     "1.nl.pool.ntp.org",
 195     "2.nl.pool.ntp.org",
 196     "3.nl.pool.ntp.org",
 197
 198     // United Kingdom
 199     "ntp2d.mcc.ac.uk",
 200     "ntp2c.mcc.ac.uk",
 201     "ntp.exnet.com",
 202     "ntp.cis.strath.ac.uk",
 203     "ntppub.le.ac.uk",
 204     "0.uk.pool.ntp.org",
 205     "1.uk.pool.ntp.org",
 206     "2.uk.pool.ntp.org",
 207     "3.uk.pool.ntp.org",
 208
 209     // Japan
 210     "ntp.nict.jp",
 211     "0.jp.pool.ntp.org",
 212     "1.jp.pool.ntp.org",
 213     "2.jp.pool.ntp.org",
 214     "3.jp.pool.ntp.org",
 215
 216     // ... To be continued
 217 };
 218
 219 bool InitWithRandom(SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 220     int nAttempt = 0;
 221
 222     while(nAttempt < 100) {
 223         sockfd = -1;
 224         nAttempt++;
 225
 226         int nServerNum = GetRandInt(nServersCount);
 227
 228         std::vector<CNetAddr> vIP;
 229         bool fRet = LookupHost(NtpServers[nServerNum].c_str(), vIP, 10, true);
 230         if (!fRet)
 231             continue;
 232
 233         struct sockaddr_in servaddr;
 234         servaddr.sin_family = AF_INET;
 235         servaddr.sin_port = htons(123);
 236
 237         bool found = false;
 238         for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 239             if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr))) {
 240                 break;
 241             }
 242         }
 243
 244         if (!found)
 245             continue;
 246
 247         sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 248
 249         if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 250             continue; // socket initialization error
 251
 252         if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 253             continue; // "connection" error
 254         }
 255
 256         *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 257         servlen = sizeof(servaddr);
 258         return true;
 259     }
 260
 261     return false;
 262 }
 263
 264 bool InitWithHost(std::string &strHostName, SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 265     sockfd = -1;
 266
 267     std::vector<CNetAddr> vIP;
 268     bool fRet = LookupHost(strHostName.c_str(), vIP, 10, true);
 269     if (!fRet) {
 270         return false;
 271     }
 272
 273     struct sockaddr_in servaddr;
 274     servaddr.sin_family = AF_INET;
 275     servaddr.sin_port = htons(123);
 276
 277     bool found = false;
 278     for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 279         if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr))) {
 280             break;
 281         }
 282     }
 283
 284     if (!found) {
 285         return false;
 286     }
 287
 288     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 289
 290     if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 291         return false; // socket initialization error
 292
 293     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 294         return false; // "connection" error
 295     }
 296
 297
 298     *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 299     servlen = sizeof(servaddr);
 300
 301     return true;
 302 }
 303
 304
 305 int64_t DoReq(SOCKET sockfd, socklen_t servlen, struct sockaddr cliaddr) {
 306 #ifdef WIN32
 307     u_long nOne = 1;
 308     if (ioctlsocket(sockfd, FIONBIO, &nOne) == SOCKET_ERROR) {
 309         printf("ConnectSocket() : ioctlsocket non-blocking setting failed, error %d\n", WSAGetLastError());
 310 #else
 311     if (fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK) == SOCKET_ERROR) {
 312         printf("ConnectSocket() : fcntl non-blocking setting failed, error %d\n", errno);
 313 #endif
 314         return -2;
 315     }
 316
 317     struct pkt *msg = new pkt;
 318     struct pkt *prt  = new pkt;
 319
 320     msg->li_vn_mode=227;
 321     msg->stratum=0;
 322     msg->ppoll=4;
 323     msg->precision=0;
 324     msg->rootdelay=0;
 325     msg->rootdispersion=0;
 326
 327     msg->ref.Ul_i.Xl_i=0;
 328     msg->ref.Ul_f.Xl_f=0;
 329     msg->org.Ul_i.Xl_i=0;
 330     msg->org.Ul_f.Xl_f=0;
 331     msg->rec.Ul_i.Xl_i=0;
 332     msg->rec.Ul_f.Xl_f=0;
 333     msg->xmt.Ul_i.Xl_i=0;
 334     msg->xmt.Ul_f.Xl_f=0;
 335
 336     int len=48;
 337     int retcode = sendto(sockfd, (char *) msg, len, 0, &cliaddr, servlen);
 338     if (retcode < 0) {
 339         printf("sendto() failed: %d", retcode);
 340         return -3;
 341     }
 342
 343     fd_set fdset;
 344     struct timeval timeout = {10, 0};
 345     FD_ZERO(&fdset);
 346     FD_SET(sockfd, &fdset);
 347
 348     retcode = select(sockfd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timeout);
 349     if (retcode <= 0) {
 350         printf("recvfrom() error");
 351         return -4;
 352     }
 353
 354     recvfrom(sockfd, (char *) msg, len, 0, NULL, NULL);
 355
 356     ntohl_fp(&msg->rec, &prt->rec);
 357     ntohl_fp(&msg->xmt, &prt->xmt);
 358
 359     time_t seconds_receive;
 360     time_t seconds_transmit;
 361
 362     Ntp2Unix(prt->rec.Ul_i.Xl_ui, seconds_receive);
 363     Ntp2Unix(prt->xmt.Ul_i.Xl_ui, seconds_transmit);
 364
 365     delete msg;
 366     delete prt;
 367
 368     return (seconds_receive + seconds_transmit) / 2;
 369 }
 370
 371 int64_t NtpGetTime() {
 372     struct sockaddr cliaddr;
 373
 374     SOCKET sockfd;
 375     socklen_t servlen;
 376
 377     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 378         return -1;
 379
 380     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 381
 382     closesocket(sockfd);
 383
 384     return nTime;
 385 }
 386
 387 int64_t NtpGetTime(CNetAddr& ip) {
 388     struct sockaddr cliaddr;
 389
 390     SOCKET sockfd;
 391     socklen_t servlen;
 392
 393     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 394         return -1;
 395
 396     ip = CNetAddr(((sockaddr_in *)&cliaddr)->sin_addr);
 397     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 398
 399     closesocket(sockfd);
 400
 401     return nTime;
 402 }
 403
 404 int64_t NtpGetTime(std::string &strHostName)
 405 {
 406     struct sockaddr cliaddr;
 407
 408     SOCKET sockfd;
 409     socklen_t servlen;
 410
 411     if (!InitWithHost(strHostName, sockfd, servlen, &cliaddr))
 412         return -1;
 413
 414     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 415
 416     closesocket(sockfd);
 417
 418     return nTime;
 419 }
 420
 421 void ThreadNtpSamples(void* parg)
 422 {
 423     printf("ThreadNtpSamples started\n");
 424     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]++;
 425
 426     // Make this thread recognisable as time synchronization thread
 427     RenameThread("novacoin-ntp-samples");
 428
 429     while (!fShutdown) {
 430         CNetAddr ip;
 431         int64_t nTime = NtpGetTime(ip);
 432
 433         if (nTime > 0 && nTime != 2085978496) { // Skip the deliberately wrong timestamps
 434             AddTimeData(ip, nTime);
 435         }
 436         else {
 437             Sleep(600000); // In case of failure wait 600 seconds and then try again
 438             continue;
 439         }
 440
 441         Sleep(43200000); // Sleep for 12 hours
 442     }
 443
 444     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]--;
 445     printf("ThreadNtpSamples exited\n");
 446 }