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(const 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(const std::string &strHostName, SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 284
 285     sockfd = INVALID_SOCKET;
 286
 287     std::vector<CNetAddr> vIP;
 288     bool fRet = LookupHost(strHostName.c_str(), vIP, 10, true);
 289     if (!fRet) {
 290         return false;
 291     }
 292
 293     struct sockaddr_in servaddr;
 294     servaddr.sin_family = AF_INET;
 295     servaddr.sin_port = htons(123);
 296
 297     bool found = false;
 298     for(unsigned int i = 0; i < vIP.size(); i++) {
 299         if ((found = vIP[i].GetInAddr(&servaddr.sin_addr)) != false) {
 300             break;
 301         }
 302     }
 303
 304     if (!found) {
 305         return false;
 306     }
 307
 308     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 309
 310     if (sockfd == INVALID_SOCKET)
 311         return false; // socket initialization error
 312
 313     if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == -1 ) {
 314         return false; // "connection" error
 315     }
 316
 317
 318     *pcliaddr = *((struct sockaddr *) &servaddr);
 319     servlen = sizeof(servaddr);
 320
 321     return true;
 322 }
 323
 324 bool InitWithRandom(SOCKET &sockfd, socklen_t &servlen, struct sockaddr *pcliaddr) {
 325
 326     for (int nAttempt = 0; nAttempt < nServersCount; nAttempt++) {
 327         int nServerNum = GetRandInt(nServersCount);
 328         if (InitWithHost(NtpServers[nServerNum], sockfd, servlen, pcliaddr)) {
 329             return true;
 330         }
 331     }
 332
 333     return false;
 334 }
 335
 336 int64_t DoReq(SOCKET sockfd, socklen_t servlen, struct sockaddr cliaddr) {
 337
 338
 339 #ifdef WIN32
 340     u_long nOne = 1;
 341     if (ioctlsocket(sockfd, FIONBIO, &nOne) == SOCKET_ERROR) {
 342         printf("ConnectSocket() : ioctlsocket non-blocking setting failed, error %d\n", WSAGetLastError());
 343 #else
 344     if (fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK) == SOCKET_ERROR) {
 345         printf("ConnectSocket() : fcntl non-blocking setting failed, error %d\n", errno);
 346 #endif
 347         return -2;
 348     }
 349
 350     struct timeval timeout = {10, 0};
 351     struct pkt *msg = new pkt;
 352     struct pkt *prt  = new pkt;
 353     time_t seconds_transmit;
 354     int len = 48;
 355
 356     msg->li_vn_mode=227;
 357     msg->stratum=0;
 358     msg->ppoll=4;
 359     msg->precision=0;
 360     msg->rootdelay=0;
 361     msg->rootdispersion=0;
 362
 363     msg->ref.Ul_i.Xl_i=0;
 364     msg->ref.Ul_f.Xl_f=0;
 365     msg->org.Ul_i.Xl_i=0;
 366     msg->org.Ul_f.Xl_f=0;
 367     msg->rec.Ul_i.Xl_i=0;
 368     msg->rec.Ul_f.Xl_f=0;
 369     msg->xmt.Ul_i.Xl_i=0;
 370     msg->xmt.Ul_f.Xl_f=0;
 371
 372     int retcode = sendto(sockfd, (char *) msg, len, 0, &cliaddr, servlen);
 373     if (retcode < 0) {
 374         printf("sendto() failed: %d\n", retcode);
 375         seconds_transmit = -3;
 376         goto _end;
 377     }
 378
 379     fd_set fdset;
 380     FD_ZERO(&fdset);
 381     FD_SET(sockfd, &fdset);
 382
 383     retcode = select(sockfd + 1, &fdset, NULL, NULL, &timeout);
 384     if (retcode <= 0) {
 385         printf("recvfrom() error\n");
 386         seconds_transmit = -4;
 387         goto _end;
 388     }
 389
 390     recvfrom(sockfd, (char *) msg, len, 0, NULL, NULL);
 391     ntohl_fp(&msg->xmt, &prt->xmt);
 392     Ntp2Unix(prt->xmt.Ul_i.Xl_ui, seconds_transmit);
 393
 394     _end:
 395
 396     delete msg;
 397     delete prt;
 398
 399     return seconds_transmit;
 400 }
 401
 402 int64_t NtpGetTime(CNetAddr& ip) {
 403     struct sockaddr cliaddr;
 404
 405     SOCKET sockfd;
 406     socklen_t servlen;
 407
 408     if (!InitWithRandom(sockfd, servlen, &cliaddr))
 409         return -1;
 410
 411     ip = CNetAddr(((sockaddr_in *)&cliaddr)->sin_addr);
 412     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 413
 414     CloseSocket(sockfd);
 415
 416     return nTime;
 417 }
 418
 419 int64_t NtpGetTime(const std::string &strHostName)
 420 {
 421     struct sockaddr cliaddr;
 422
 423     SOCKET sockfd;
 424     socklen_t servlen;
 425
 426     if (!InitWithHost(strHostName, sockfd, servlen, &cliaddr))
 427         return -1;
 428
 429     int64_t nTime = DoReq(sockfd, servlen, cliaddr);
 430
 431     CloseSocket(sockfd);
 432
 433     return nTime;
 434 }
 435
 436 // NTP server, which we unconditionally trust. This may be your own installation of ntpd somewhere, for example.
 437 // "localhost" means "trust no one"
 438 std::string strTrustedUpstream = "localhost";
 439
 440 // Current offset
 441 int64_t nNtpOffset = INT64_MAX;
 442
 443 int64_t GetNtpOffset() {
 444     return nNtpOffset;
 445 }
 446
 447 void ThreadNtpSamples(void* parg) {
 448     const int64_t nMaxOffset = 86400; // Not a real limit, just sanity threshold.
 449
 450     printf("Trying to find NTP server at localhost...\n");
 451
 452     std::string strLocalHost = "127.0.0.1";
 453     if (NtpGetTime(strLocalHost) == GetTime()) {
 454         printf("There is NTP server active at localhost,  we don't need NTP thread.\n");
 455
 456         nNtpOffset = 0;
 457         return;
 458     }
 459
 460     printf("ThreadNtpSamples started\n");
 461     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]++;
 462
 463     // Make this thread recognisable as time synchronization thread
 464     RenameThread("novacoin-ntp-samples");
 465
 466     CMedianFilter<int64_t> vTimeOffsets(200,0);
 467
 468     while (!fShutdown) {
 469         if (strTrustedUpstream != "localhost") {
 470             // Trying to get new offset sample from trusted NTP server.
 471             int64_t nClockOffset = NtpGetTime(strTrustedUpstream) - GetTime();
 472
 473             if (abs64(nClockOffset) < nMaxOffset) {
 474                 // Everything seems right, remember new trusted offset.
 475                 printf("ThreadNtpSamples: new offset sample from %s, offset=%" PRId64 ".\n", strTrustedUpstream.c_str(), nClockOffset);
 476                 nNtpOffset = nClockOffset;
 477             }
 478             else {
 479                 // Something went wrong, disable trusted offset sampling.
 480                 nNtpOffset = INT64_MAX;
 481                 strTrustedUpstream = "localhost";
 482
 483                 int nSleepMinutes = 1 + GetRandInt(9); // Sleep for 1-10 minutes.
 484                 for (int i = 0; i < nSleepMinutes * 60 && !fShutdown; i++)
 485                     Sleep(1000);
 486
 487                 continue;
 488             }
 489         }
 490         else {
 491             // Now, trying to get 2-4 samples from random NTP servers.
 492             int nSamplesCount = 2 + GetRandInt(2);
 493
 494             for (int i = 0; i < nSamplesCount; i++) {
 495                 CNetAddr ip;
 496                 int64_t nClockOffset = NtpGetTime(ip) - GetTime();
 497
 498                 if (abs64(nClockOffset) < nMaxOffset) { // Skip the deliberately wrong timestamps
 499                     printf("ThreadNtpSamples: new offset sample from %s, offset=%" PRId64 ".\n", ip.ToString().c_str(), nClockOffset);
 500                     vTimeOffsets.input(nClockOffset);
 501                 }
 502             }
 503
 504             if (vTimeOffsets.size() > 1) {
 505                 nNtpOffset = vTimeOffsets.median();
 506             }
 507             else {
 508                 // Not enough offsets yet, try to collect additional samples later.
 509                 nNtpOffset = INT64_MAX;
 510                 int nSleepMinutes = 1 + GetRandInt(4); // Sleep for 1-5 minutes.
 511                 for (int i = 0; i < nSleepMinutes * 60 && !fShutdown; i++)
 512                     Sleep(1000);
 513                 continue;
 514             }
 515         }
 516
 517         if (GetNodesOffset() == INT_MAX && abs64(nNtpOffset) > 40 * 60)
 518         {
 519             // If there is not enough node offsets data and NTP time offset is greater than 40 minutes then give a warning.
 520             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.");
 521             strMiscWarning = strMessage;
 522             printf("*** %s\n", strMessage.c_str());
 523             uiInterface.ThreadSafeMessageBox(strMessage+" ", std::string("NovaCoin"), CClientUIInterface::OK | CClientUIInterface::ICON_EXCLAMATION);
 524         }
 525
 526         printf("nNtpOffset = %+" PRId64 "  (%+" PRId64 " minutes)\n", nNtpOffset, nNtpOffset/60);
 527
 528         int nSleepHours = 1 + GetRandInt(5); // Sleep for 1-6 hours.
 529         for (int i = 0; i < nSleepHours * 3600 && !fShutdown; i++)
 530             Sleep(1000);
 531     }
 532
 533     vnThreadsRunning[THREAD_NTP]--;
 534     printf("ThreadNtpSamples exited\n");
 535 }