networking/ntpd.c

   1 /*
   2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
   3  *
   4  * Author: Adam Tkac <vonsch@gmail.com>
   5  *
   6  * Licensed under GPLv2, see file LICENSE in this tarball for details.
   7  */
   8 #include "libbb.h"
   9 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
  10
  11 #ifndef IP_PKTINFO
  12 # error "Sorry, your kernel has to support IP_PKTINFO"
  13 #endif
  14
  15 #define INTERVAL_QUERY_NORMAL           30      /* sync to peers every n secs */
  16 #define INTERVAL_QUERY_PATHETIC         60
  17 #define INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE        5
  18
  19 #define TRUSTLEVEL_BADPEER              6       /* bad if *less than* TRUSTLEVEL_BADPEER */
  20 #define TRUSTLEVEL_PATHETIC             2
  21 #define TRUSTLEVEL_AGRESSIVE            8
  22 #define TRUSTLEVEL_MAX                  10
  23
  24 #define QSCALE_OFF_MIN                  0.05
  25 #define QSCALE_OFF_MAX                  0.50
  26
  27 #define QUERYTIME_MAX           15      /* single query might take n secs max */
  28 #define OFFSET_ARRAY_SIZE       8
  29 #define SETTIME_MIN_OFFSET      180     /* min offset for settime at start */
  30 #define SETTIME_TIMEOUT         15      /* max seconds to wait with -s */
  31
  32 /* Style borrowed from NTP ref/tcpdump and updated for SNTPv4 (RFC2030). */
  33
  34 /*
  35  * RFC Section 3
  36  *
  37  *    0                   1                   2                   3
  38  *    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
  39  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  40  *   |                         Integer Part                          |
  41  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  42  *   |                         Fraction Part                         |
  43  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  44  *
  45  *    0                   1                   2                   3
  46  *    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
  47  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  48  *   |            Integer Part       |     Fraction Part             |
  49  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  50 */
  51 typedef struct {
  52         uint32_t int_partl;
  53         uint32_t fractionl;
  54 } l_fixedpt_t;
  55
  56 typedef struct {
  57         uint16_t int_parts;
  58         uint16_t fractions;
  59 } s_fixedpt_t;
  60
  61 enum {
  62         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
  63         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
  64         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
  65 };
  66
  67 typedef struct {
  68         uint8_t     status;     /* status of local clock and leap info */
  69         uint8_t     stratum;    /* stratum level */
  70         uint8_t     ppoll;      /* poll value */
  71         int8_t      precision;
  72         s_fixedpt_t rootdelay;
  73         s_fixedpt_t dispersion;
  74         uint32_t    refid;
  75         l_fixedpt_t reftime;
  76         l_fixedpt_t orgtime;
  77         l_fixedpt_t rectime;
  78         l_fixedpt_t xmttime;
  79         uint32_t    keyid;
  80         uint8_t     digest[NTP_DIGESTSIZE];
  81 } ntp_msg_t;
  82
  83 typedef struct {
  84         int       fd;
  85         ntp_msg_t msg;
  86         double    xmttime;
  87 } ntp_query_t;
  88
  89 enum {
  90         NTP_VERSION     = 4,
  91         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
  92         /* Leap Second Codes (high order two bits) */
  93         LI_NOWARNING    = (0 << 6),     /* no warning */
  94         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),     /* add a second (61 seconds) */
  95         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),     /* minus a second (59 seconds) */
  96         LI_ALARM        = (3 << 6),     /* alarm condition */
  97
  98         /* Status Masks */
  99         MODE_MASK       = (7 << 0),
 100         VERSION_MASK    = (7 << 3),
 101         VERSION_SHIFT   = 3,
 102         LI_MASK         = (3 << 6),
 103
 104         /* Mode values */
 105         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
 106         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
 107         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
 108         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
 109         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
 110         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
 111         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
 112         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
 113 };
 114
 115 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
 116
 117 enum client_state {
 118         STATE_NONE,
 119         STATE_QUERY_SENT,
 120         STATE_REPLY_RECEIVED,
 121 };
 122
 123 typedef struct {
 124         double          rootdelay;
 125         double          rootdispersion;
 126         double          reftime;
 127         uint32_t        refid;
 128         uint32_t        refid4;
 129         uint8_t         synced;
 130         uint8_t         leap;
 131         int8_t          precision;
 132         uint8_t         poll;
 133         uint8_t         stratum;
 134 } ntp_status_t;
 135
 136 typedef struct {
 137         ntp_status_t    status;
 138         double          offset;
 139         double          delay;
 140         double          error;
 141         time_t          rcvd;
 142         uint8_t         good;
 143 } ntp_offset_t;
 144
 145 typedef struct {
 146 //TODO:
 147 // (1) store dotted addr str, to avoid constant translations
 148 // (2) periodically re-resolve DNS names
 149         len_and_sockaddr        *lsa;
 150         ntp_query_t             query;
 151         ntp_offset_t            reply[OFFSET_ARRAY_SIZE];
 152         ntp_offset_t            update;
 153         enum client_state       state;
 154         time_t                  next;
 155         time_t                  deadline;
 156         uint8_t                 shift;
 157         uint8_t                 trustlevel;
 158 } ntp_peer_t;
 159
 160 enum {
 161         OPT_n = (1 << 0),
 162         OPT_g = (1 << 1),
 163         OPT_q = (1 << 2),
 164         /* Insert new options above this line. */
 165         /* Non-compat options: */
 166         OPT_p = (1 << 3),
 167         OPT_l = (1 << 4),
 168 };
 169
 170
 171 struct globals {
 172         unsigned        verbose;
 173 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 174         int             listen_fd;
 175 #endif
 176         unsigned        peer_cnt;
 177         llist_t         *ntp_peers;
 178         ntp_status_t    status;
 179         uint32_t        scale;
 180         uint8_t         settime;
 181         uint8_t         firstadj;
 182 };
 183 #define G (*ptr_to_globals)
 184
 185
 186 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
 187
 188
 189 static void
 190 set_next(ntp_peer_t *p, time_t t)
 191 {
 192         p->next = time(NULL) + t;
 193         p->deadline = 0;
 194 }
 195
 196 static void
 197 add_peers(const char *s)
 198 {
 199         ntp_peer_t *p;
 200
 201         p = xzalloc(sizeof(*p));
 202 //TODO: big ntpd uses all IPs, not just 1st, do we need to mimic that?
 203         p->lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
 204         p->query.fd = -1;
 205         p->query.msg.status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 206         if (STATE_NONE != 0)
 207                 p->state = STATE_NONE;
 208         p->trustlevel = TRUSTLEVEL_PATHETIC;
 209         p->query.fd = -1;
 210         set_next(p, 0);
 211
 212         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
 213         G.peer_cnt++;
 214 }
 215
 216 static double
 217 gettime1900fp(void)
 218 {
 219         struct timeval tv;
 220         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 221         return (tv.tv_sec + 1.0e-6 * tv.tv_usec + OFFSET_1900_1970);
 222 }
 223
 224 static void
 225 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
 226 {
 227         tv->tv_sec = (long)d;
 228         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
 229 }
 230
 231 static double
 232 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
 233 {
 234         double ret;
 235         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
 236         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
 237         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
 238         return ret;
 239 }
 240
 241 static double
 242 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
 243 {
 244         double ret;
 245         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
 246         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
 247         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
 248         return ret;
 249 }
 250
 251 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 252 static l_fixedpt_t
 253 d_to_lfp(double d)
 254 {
 255         l_fixedpt_t lfp;
 256         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
 257         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
 258         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
 259         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
 260         return lfp;
 261 }
 262
 263 static s_fixedpt_t
 264 d_to_sfp(double d)
 265 {
 266         s_fixedpt_t sfp;
 267         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
 268         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
 269         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
 270         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
 271         return sfp;
 272 }
 273 #endif
 274
 275 static void
 276 set_deadline(ntp_peer_t *p, time_t t)
 277 {
 278         p->deadline = time(NULL) + t;
 279         p->next = 0;
 280 }
 281
 282 static time_t
 283 error_interval(void)
 284 {
 285         time_t interval, r;
 286         interval = INTERVAL_QUERY_PATHETIC * QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 287         r = (unsigned)random() % (unsigned long)(interval / 10);
 288         return (interval + r);
 289 }
 290
 291 static int
 292 sendmsg_wrap(int fd,
 293                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
 294                 ntp_msg_t *msg, ssize_t len)
 295 {
 296         ssize_t ret;
 297
 298         errno = 0;
 299         if (!from) {
 300                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
 301         } else {
 302                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
 303         }
 304         if (ret != len) {
 305                 bb_perror_msg("send failed");
 306                 return -1;
 307         }
 308         return 0;
 309 }
 310
 311 static int
 312 send_query_to_peer(ntp_peer_t *p)
 313 {
 314         // Why do we need to bind()?
 315         // See what happens when we don't bind:
 316         //
 317         // socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
 318         // setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
 319         // gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
 320         // sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
 321         // ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
 322         // time(NULL)              = 1259071266
 323         // write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
 324         // poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
 325         // recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
 326         // ^^^ this recv will receive packets to any local port!
 327         //
 328         // Uncomment this and use strace to see it in action:
 329 #define PROBE_LOCAL_ADDR // { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); }
 330
 331         if (p->query.fd == -1) {
 332                 int fd, family;
 333                 len_and_sockaddr *local_lsa;
 334
 335                 family = p->lsa->u.sa.sa_family;
 336                 //was: p->query.fd = xsocket(family, SOCK_DGRAM, 0);
 337                 p->query.fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
 338                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
 339                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
 340                  * and remembered in p->query.fd, thus later recv(p->query.fd)
 341                  * receives only packets sent to this port.
 342                  */
 343                 PROBE_LOCAL_ADDR
 344                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
 345                 PROBE_LOCAL_ADDR
 346 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 347                 if (family == AF_INET)
 348 #endif
 349                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 350                 free(local_lsa);
 351         }
 352
 353         /*
 354          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 355          * server will copy said number into the originate field on the
 356          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 357          *
 358          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 359          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 360          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 361          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 362          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 363          *
 364          * Save the real transmit timestamp locally.
 365          */
 366
 367         p->query.msg.xmttime.int_partl = random();
 368         p->query.msg.xmttime.fractionl = random();
 369         p->query.xmttime = gettime1900fp();
 370
 371         if (sendmsg_wrap(p->query.fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->lsa->len,
 372                         &p->query.msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1) {
 373                 set_next(p, INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 374                 return -1;
 375         }
 376
 377         p->state = STATE_QUERY_SENT;
 378         set_deadline(p, QUERYTIME_MAX);
 379
 380         return 0;
 381 }
 382
 383 static int
 384 offset_compare(const void *aa, const void *bb)
 385 {
 386         const ntp_peer_t *const *a = aa;
 387         const ntp_peer_t *const *b = bb;
 388         if ((*a)->update.offset < (*b)->update.offset)
 389                 return -1;
 390         return ((*a)->update.offset > (*b)->update.offset);
 391 }
 392
 393 static uint32_t
 394 updated_scale(double offset)
 395 {
 396         if (offset < 0)
 397                 offset = -offset;
 398         if (offset > QSCALE_OFF_MAX)
 399                 return 1;
 400         if (offset < QSCALE_OFF_MIN)
 401                 return QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 402         return QSCALE_OFF_MAX / offset;
 403 }
 404
 405 static void
 406 adjtime_wrap(void)
 407 {
 408         ntp_peer_t       *p;
 409         unsigned          offset_cnt;
 410         unsigned          middle;
 411         int               i = 0;
 412         ntp_peer_t      **peers;
 413         double            offset_median;
 414         llist_t          *item;
 415         len_and_sockaddr *lsa;
 416         struct timeval    tv, olddelta;
 417
 418         offset_cnt = 0;
 419         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 420                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 421                 if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 422                         continue;
 423                 if (!p->update.good)
 424                         return;
 425                 offset_cnt++;
 426         }
 427
 428         if (offset_cnt == 0)
 429                 goto clear_good;
 430
 431         peers = xzalloc(sizeof(peers[0]) * offset_cnt);
 432         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 433                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 434                 if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 435                         continue;
 436                 peers[i++] = p;
 437         }
 438
 439         qsort(peers, offset_cnt, sizeof(peers[0]), offset_compare);
 440
 441         middle = offset_cnt / 2;
 442         if ((offset_cnt & 1) == 0 && middle != 0) {
 443                 offset_median = (peers[middle-1]->update.offset + peers[middle]->update.offset) / 2;
 444                 G.status.rootdelay = (peers[middle-1]->update.delay + peers[middle]->update.delay) / 2;
 445                 G.status.stratum = MAX(peers[middle-1]->update.status.stratum, peers[middle]->update.status.stratum);
 446         } else {
 447                 offset_median = peers[middle]->update.offset;
 448                 G.status.rootdelay = peers[middle]->update.delay;
 449                 G.status.stratum = peers[middle]->update.status.stratum;
 450         }
 451         G.status.leap = peers[middle]->update.status.leap;
 452
 453         bb_info_msg("adjusting local clock by %fs", offset_median);
 454
 455         d_to_tv(offset_median, &tv);
 456         if (adjtime(&tv, &olddelta) == -1)
 457                 bb_error_msg("adjtime failed");
 458         else if (!G.firstadj
 459          && olddelta.tv_sec == 0
 460          && olddelta.tv_usec == 0
 461          && !G.status.synced
 462         ) {
 463                 bb_info_msg("clock synced");
 464                 G.status.synced = 1;
 465         } else if (G.status.synced) {
 466                 bb_info_msg("clock unsynced");
 467                 G.status.synced = 0;
 468         }
 469
 470         G.firstadj = 0;
 471         G.status.reftime = gettime1900fp();
 472         G.status.stratum++;     /* one more than selected peer */
 473         G.scale = updated_scale(offset_median);
 474
 475         G.status.refid4 = peers[middle]->update.status.refid4;
 476
 477         lsa = peers[middle]->lsa;
 478         G.status.refid =
 479 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 480                 lsa->u.sa.sa_family != AF_INET ?
 481                         G.status.refid4 :
 482 #endif
 483                         lsa->u.sin.sin_addr.s_addr;
 484
 485         free(peers);
 486
 487  clear_good:
 488         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 489                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 490                 p->update.good = 0;
 491         }
 492 }
 493
 494 static void
 495 settime(double offset)
 496 {
 497         ntp_peer_t *p;
 498         llist_t         *item;
 499         struct timeval  tv, curtime;
 500         char            buf[80];
 501         time_t          tval;
 502
 503         if (!G.settime)
 504                 goto bail;
 505
 506         G.settime = 0;
 507
 508         /* if the offset is small, don't call settimeofday */
 509         if (offset < SETTIME_MIN_OFFSET && offset > -SETTIME_MIN_OFFSET)
 510                 goto bail;
 511
 512         gettimeofday(&curtime, NULL); /* never fails */
 513
 514         d_to_tv(offset, &tv);
 515         curtime.tv_usec += tv.tv_usec + 1000000;
 516         curtime.tv_sec += tv.tv_sec - 1 + (curtime.tv_usec / 1000000);
 517         curtime.tv_usec %= 1000000;
 518
 519         if (settimeofday(&curtime, NULL) == -1) {
 520                 bb_error_msg("settimeofday");
 521                 goto bail;
 522         }
 523
 524         tval = curtime.tv_sec;
 525         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
 526
 527         /* Do we want to print message below to system log when daemonized? */
 528         bb_info_msg("set local clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 529
 530         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 531                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 532                 if (p->next)
 533                         p->next -= offset;
 534                 if (p->deadline)
 535                         p->deadline -= offset;
 536         }
 537
 538  bail:
 539         if (option_mask32 & OPT_q)
 540                 exit(0);
 541 }
 542
 543 static void
 544 update_peer_data(ntp_peer_t *p)
 545 {
 546         int i, best = 0, good = 0;
 547
 548         /*
 549          * clock filter
 550          * find the offset which arrived with the lowest delay
 551          * use that as the peer update
 552          * invalidate it and all older ones
 553          */
 554
 555         for (i = 0; good == 0 && i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 556                 if (p->reply[i].good) {
 557                         good++;
 558                         best = i;
 559                 }
 560         }
 561
 562         for (; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 563                 if (p->reply[i].good) {
 564                         good++;
 565                         if (p->reply[i].delay < p->reply[best].delay)
 566                                 best = i;
 567                 }
 568         }
 569
 570         if (good < 8)
 571                 return;
 572
 573         memcpy(&p->update, &p->reply[best], sizeof(p->update));
 574         adjtime_wrap();
 575
 576         for (i = 0; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++)
 577                 if (p->reply[i].rcvd <= p->reply[best].rcvd)
 578                         p->reply[i].good = 0;
 579 }
 580
 581 static time_t
 582 scale_interval(time_t requested)
 583 {
 584         time_t interval, r;
 585         interval = requested * G.scale;
 586         r = (unsigned)random() % (unsigned long)(MAX(5, interval / 10));
 587         return (interval + r);
 588 }
 589
 590 static void
 591 recv_and_process_peer_pkt(ntp_peer_t *p)
 592 {
 593         char                     *addr;
 594         ssize_t                  size;
 595         ntp_msg_t                msg;
 596         double                   T1, T2, T3, T4;
 597         time_t                   interval;
 598         ntp_offset_t            *offset;
 599
 600         addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->lsa->u.sa);
 601
 602         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
 603          * ntp servers reply from their *other IP*.
 604          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
 605          */
 606         size = recv(p->query.fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
 607         if (size == -1) {
 608                 bb_perror_msg("recv(%s) error", addr);
 609                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
 610                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
 611                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
 612                  || errno == EAGAIN
 613                 ) {
 614 //TODO: always do this?
 615                         set_next(p, error_interval());
 616                         goto bail;
 617                 }
 618                 xfunc_die();
 619         }
 620
 621         T4 = gettime1900fp();
 622
 623         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 624                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", addr);
 625                 goto bail;
 626         }
 627
 628         if (msg.orgtime.int_partl != p->query.msg.xmttime.int_partl
 629          || msg.orgtime.fractionl != p->query.msg.xmttime.fractionl
 630         ) {
 631                 goto bail;
 632         }
 633
 634         if ((msg.status & LI_ALARM) == LI_ALARM
 635          || msg.stratum == 0
 636          || msg.stratum > NTP_MAXSTRATUM
 637         ) {
 638                 interval = error_interval();
 639                 bb_info_msg("reply from %s: not synced, next query %ds", addr, (int) interval);
 640                 goto bail;
 641         }
 642
 643         /*
 644          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
 645          *
 646          *     Timestamp Name          ID   When Generated
 647          *     ------------------------------------------------------------
 648          *     Originate Timestamp     T1   time request sent by client
 649          *     Receive Timestamp       T2   time request received by server
 650          *     Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
 651          *     Destination Timestamp   T4   time reply received by client
 652          *
 653          *  The roundtrip delay d and local clock offset t are defined as
 654          *
 655          *    d = (T4 - T1) - (T3 - T2)     t = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2.
 656          */
 657
 658         T1 = p->query.xmttime;
 659         T2 = lfp_to_d(msg.rectime);
 660         T3 = lfp_to_d(msg.xmttime);
 661
 662         offset = &p->reply[p->shift];
 663
 664         offset->offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
 665         offset->delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
 666         if (offset->delay < 0) {
 667                 interval = error_interval();
 668                 set_next(p, interval);
 669                 bb_info_msg("reply from %s: negative delay %f", addr, p->reply[p->shift].delay);
 670                 goto bail;
 671         }
 672         offset->error = (T2 - T1) - (T3 - T4);
 673 // Can we use (T4 - OFFSET_1900_1970) instead of time(NULL)?
 674         offset->rcvd = time(NULL);
 675         offset->good = 1;
 676
 677         offset->status.leap = (msg.status & LI_MASK);
 678         offset->status.precision = msg.precision;
 679         offset->status.rootdelay = sfp_to_d(msg.rootdelay);
 680         offset->status.rootdispersion = sfp_to_d(msg.dispersion);
 681         offset->status.refid = ntohl(msg.refid);
 682         offset->status.refid4 = msg.xmttime.fractionl;
 683         offset->status.reftime = lfp_to_d(msg.reftime);
 684         offset->status.poll = msg.ppoll;
 685         offset->status.stratum = msg.stratum;
 686
 687         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_PATHETIC)
 688                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 689         else if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_AGRESSIVE)
 690                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE);
 691         else
 692                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_NORMAL);
 693
 694         set_next(p, interval);
 695         p->state = STATE_REPLY_RECEIVED;
 696
 697         /* every received reply which we do not discard increases trust */
 698         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_MAX) {
 699                 p->trustlevel++;
 700                 if (p->trustlevel == TRUSTLEVEL_BADPEER)
 701                         bb_info_msg("peer %s now valid", addr);
 702         }
 703
 704         bb_info_msg("reply from %s: offset %f delay %f, next query %ds", addr,
 705                         offset->offset, offset->delay, (int) interval);
 706
 707         update_peer_data(p);
 708         settime(offset->offset);
 709
 710         p->shift++;
 711         if (p->shift >= OFFSET_ARRAY_SIZE)
 712                 p->shift = 0;
 713
 714  bail:
 715         free(addr);
 716 }
 717
 718 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 719 static void
 720 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
 721 {
 722         ssize_t          size;
 723         uint8_t          version;
 724         double           rectime;
 725         len_and_sockaddr *to;
 726         struct sockaddr  *from;
 727         ntp_msg_t        msg;
 728         uint8_t          query_status;
 729         uint8_t          query_ppoll;
 730         l_fixedpt_t      query_xmttime;
 731
 732         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
 733         from = xzalloc(to->len);
 734
 735         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
 736         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 737                 char *addr;
 738                 if (size < 0) {
 739                         if (errno == EAGAIN)
 740                                 goto bail;
 741                         bb_perror_msg_and_die("recv_from_to");
 742                 }
 743                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
 744                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", addr);
 745                 free(addr);
 746                 goto bail;
 747         }
 748
 749         query_status = msg.status;
 750         query_ppoll = msg.ppoll;
 751         query_xmttime = msg.xmttime;
 752
 753         /* Build a reply packet */
 754         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 755         msg.status = G.status.synced ? G.status.leap : LI_ALARM;
 756         msg.status |= (query_status & VERSION_MASK);
 757         msg.status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
 758                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
 759         msg.stratum = G.status.stratum;
 760         msg.ppoll = query_ppoll;
 761         msg.precision = G.status.precision;
 762         rectime = gettime1900fp();
 763         msg.xmttime = msg.rectime = d_to_lfp(rectime);
 764         msg.reftime = d_to_lfp(G.status.reftime);
 765         //msg.xmttime = d_to_lfp(gettime1900fp()); // = msg.rectime
 766         msg.orgtime = query_xmttime;
 767         msg.rootdelay = d_to_sfp(G.status.rootdelay);
 768         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
 769         msg.refid = (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.status.refid4 : G.status.refid;
 770
 771         /* We reply from the local address packet was sent to,
 772          * this makes to/from look swapped here: */
 773         sendmsg_wrap(G.listen_fd,
 774                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
 775                 &msg, size);
 776
 777  bail:
 778         free(to);
 779         free(from);
 780 }
 781 #endif
 782
 783 /* Upstream ntpd's options:
 784  *
 785  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
 786  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
 787  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
 788  *      multicast client and symmetric passive associations.
 789  *      This is the default.
 790  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
 791  *      multicast client and symmetric passive associations.
 792  *      This is almost never a good idea.
 793  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
 794  * -c conffile
 795  *      Specify the name and path of the configuration file,
 796  *      default /etc/ntp.conf
 797  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
 798  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
 799  * -D level
 800  *      Specify debugging level directly.
 801  * -f driftfile
 802  *      Specify the name and path of the frequency file.
 803  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
 804  *      configuration command.
 805  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
 806  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
 807  *      by default. This option allows the time to be set to any value
 808  *      without restriction; however, this can happen only once.
 809  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
 810  *      with a message to the system log. This option can be used
 811  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
 812  * -i jaildir
 813  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
 814  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
 815  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
 816  *      You may need to also specify a -u option.
 817  * -k keyfile
 818  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
 819  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
 820  *      as the "keys FILE" configuration command.
 821  * -l logfile
 822  *      Specify the name and path of the log file. The default
 823  *      is the system log file. This is the same operation as
 824  *      the "logfile FILE" configuration command.
 825  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
 826  * -n   Don't fork.
 827  * -N   To the extent permitted by the operating system,
 828  *      run the ntpd at the highest priority.
 829  * -p pidfile
 830  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
 831  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
 832  *      configuration command.
 833  * -P priority
 834  *      To the extent permitted by the operating system,
 835  *      run the ntpd at the specified priority.
 836  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
 837  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
 838  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
 839  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 840  * -r broadcastdelay
 841  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
 842  *      server to this client. This is necessary only if the delay
 843  *      cannot be computed automatically by the protocol.
 844  * -s statsdir
 845  *      Specify the directory path for files created by the statistics
 846  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
 847  *      configuration command.
 848  * -t key
 849  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
 850  *      more than once.
 851  * -u user[:group]
 852  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
 853  * -v variable
 854  * -V variable
 855  *      Add a system variable listed by default.
 856  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
 857  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
 858  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
 859  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
 860  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
 861  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
 862  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
 863  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
 864  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
 865  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 866  */
 867
 868 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
 869  * in main loop.
 870  */
 871 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
 872 {
 873         unsigned opts;
 874         llist_t *peers;
 875
 876         srandom(getpid());
 877         /* tzset(); - why? it's called automatically when needed, no? */
 878
 879         if (getuid())
 880                 bb_error_msg_and_die("need root privileges");
 881
 882         peers = NULL;
 883         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
 884         opts = getopt32(argv,
 885                         "ngq" /* compat */
 886                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
 887                         "d" /* compat */
 888                         "46aAbLNx", /* compat, ignored */
 889                         &peers, &G.verbose);
 890 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 891         G.listen_fd = -1;
 892         if (opts & OPT_l) {
 893                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
 894                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
 895                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 896         }
 897 #endif
 898         if (opts & OPT_g)
 899                 G.settime = 1;
 900         while (peers)
 901                 add_peers(llist_pop(&peers));
 902         if (!(opts & OPT_n)) {
 903                 logmode = LOGMODE_NONE;
 904                 bb_daemonize(DAEMON_DEVNULL_STDIO);
 905         }
 906
 907         /* Set some globals */
 908         {
 909                 int prec = 0;
 910                 int b;
 911 #if 0
 912                 struct timespec tp;
 913                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
 914                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
 915                 tp.tv_sec = 0;
 916                 tp.tv_nsec = 10000000;
 917                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;    /* convert to Hz */
 918 #else
 919                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
 920 #endif
 921                 while (b > 1)
 922                         prec--, b >>= 1;
 923                 G.status.precision = prec;
 924         }
 925         G.scale = 1;
 926         G.firstadj = 1;
 927
 928         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
 929         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
 930 }
 931
 932 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
 933 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
 934 {
 935         struct globals g;
 936         struct pollfd *pfd;
 937         ntp_peer_t **idx2peer;
 938
 939         memset(&g, 0, sizeof(g));
 940         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
 941
 942         ntp_init(argv);
 943
 944         {
 945                 unsigned cnt = g.peer_cnt;
 946                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
 947                 idx2peer = xzalloc(sizeof(void *) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 948                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 949         }
 950
 951         while (!bb_got_signal) {
 952                 llist_t *item;
 953                 unsigned i, j;
 954                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
 955                 int nfds, timeout;
 956                 time_t cur_time, nextaction;
 957
 958                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
 959
 960                 cur_time = time(NULL);
 961                 nextaction = cur_time + 3600;
 962
 963                 i = 0;
 964 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 965                 if (g.listen_fd != -1) {
 966                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
 967                         pfd[0].events = POLLIN;
 968                         i++;
 969                 }
 970 #endif
 971                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
 972                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
 973                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 974                         ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 975
 976                         if (p->next != 0 && p->next <= cur_time) {
 977                                 /* Time to send new req */
 978                                 trial_cnt++;
 979                                 if (send_query_to_peer(p) == 0)
 980                                         sent_cnt++;
 981                         }
 982                         if (p->deadline != 0 && p->deadline <= cur_time) {
 983                                 /* Timed out waiting for reply */
 984                                 char *addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->lsa->u.sa);
 985
 986                                 timeout = error_interval();
 987                                 bb_info_msg("no reply from %s received in time, "
 988                                                 "next query %ds", addr, timeout);
 989                                 if (p->trustlevel >= TRUSTLEVEL_BADPEER) {
 990                                         p->trustlevel /= 2;
 991                                         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 992                                                 bb_info_msg("peer %s now invalid", addr);
 993                                 }
 994                                 free(addr);
 995
 996                                 set_next(p, timeout);
 997                         }
 998
 999                         if (p->next != 0 && p->next < nextaction)
1000                                 nextaction = p->next;
1001                         if (p->deadline != 0 && p->deadline < nextaction)
1002                                 nextaction = p->deadline;
1003
1004                         if (p->state == STATE_QUERY_SENT) {
1005                                 /* Wait for reply from this peer */
1006                                 pfd[i].fd = p->query.fd;
1007                                 pfd[i].events = POLLIN;
1008                                 idx2peer[i] = p;
1009                                 i++;
1010                         }
1011                 }
1012
1013                 if ((trial_cnt > 0 && sent_cnt == 0) || g.peer_cnt == 0)
1014                         settime(0); /* no good peers, don't wait */
1015
1016                 timeout = nextaction - cur_time;
1017                 if (timeout < 0)
1018                         timeout = 0;
1019
1020                 /* Here we may block */
1021                 if (g.verbose)
1022                         bb_error_msg("entering poll %u secs", timeout);
1023                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
1024                 if (nfds <= 0)
1025                         continue;
1026
1027                 /* Process any received packets */
1028                 j = 0;
1029 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1030                 if (g.listen_fd != -1) {
1031                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1032                                 nfds--;
1033                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
1034                         }
1035                         j = 1;
1036                 }
1037 #endif
1038                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1039                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1040                                 nfds--;
1041                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1042                         }
1043                 }
1044         } /* while (!bb_got_signal) */
1045
1046         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1047 }