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 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
  11 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
  12 #endif
  13 #ifndef IP_PKTINFO
  14 # error "Sorry, your kernel has to support IP_PKTINFO"
  15 #endif
  16
  17
  18 /* Sync to peers every N secs */
  19 #define INTERVAL_QUERY_NORMAL           30
  20 #define INTERVAL_QUERY_PATHETIC         60
  21 #define INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE        5
  22
  23 /* Bad if *less than* TRUSTLEVEL_BADPEER */
  24 #define TRUSTLEVEL_BADPEER              6
  25 #define TRUSTLEVEL_PATHETIC             2
  26 #define TRUSTLEVEL_AGRESSIVE            8
  27 #define TRUSTLEVEL_MAX                  10
  28
  29 #define QSCALE_OFF_MIN                  0.05
  30 #define QSCALE_OFF_MAX                  0.50
  31
  32 /* Single query might take n secs max */
  33 #define QUERYTIME_MAX           15
  34 /* Min offset for settime at start. "man ntpd" says it's 128 ms */
  35 #define STEPTIME_MIN_OFFSET     0.128
  36
  37 typedef struct {
  38         uint32_t int_partl;
  39         uint32_t fractionl;
  40 } l_fixedpt_t;
  41
  42 typedef struct {
  43         uint16_t int_parts;
  44         uint16_t fractions;
  45 } s_fixedpt_t;
  46
  47 enum {
  48         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
  49         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
  50         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
  51 };
  52
  53 typedef struct {
  54         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
  55         uint8_t     m_stratum;    /* stratum level */
  56         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
  57         int8_t      m_precision;
  58         s_fixedpt_t m_rootdelay;
  59         s_fixedpt_t m_dispersion;
  60         uint32_t    m_refid;
  61         l_fixedpt_t m_reftime;
  62         l_fixedpt_t m_orgtime;
  63         l_fixedpt_t m_rectime;
  64         l_fixedpt_t m_xmttime;
  65         uint32_t    m_keyid;
  66         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
  67 } ntp_msg_t;
  68
  69 enum {
  70         NTP_VERSION     = 4,
  71         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
  72         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
  73         LI_NOWARNING    = (0 << 6),     /* no warning */
  74         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),     /* add a second (61 seconds) */
  75         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),     /* minus a second (59 seconds) */
  76         LI_ALARM        = (3 << 6),     /* alarm condition */
  77
  78         /* Status Masks */
  79         MODE_MASK       = (7 << 0),
  80         VERSION_MASK    = (7 << 3),
  81         VERSION_SHIFT   = 3,
  82         LI_MASK         = (3 << 6),
  83
  84         /* Mode values */
  85         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
  86         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
  87         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
  88         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
  89         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
  90         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
  91         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
  92         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
  93 };
  94
  95 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
  96
  97 typedef struct {
  98         double          o_offset;
  99         double          o_delay;
 100         //UNUSED: double o_error;
 101         time_t          o_rcvd;
 102         uint32_t        o_refid4;
 103         uint8_t         o_leap;
 104         uint8_t         o_stratum;
 105         uint8_t         o_good;
 106 } ntp_offset_t;
 107
 108 #define OFFSET_ARRAY_SIZE  8
 109 typedef struct {
 110         len_and_sockaddr        *lsa;
 111         char                    *hostname;
 112         char                    *dotted;
 113         /* When to send new query (if fd == -1)
 114          * or when receive times out (if fd >= 0): */
 115         time_t                  next_action_time;
 116         int                     fd;
 117         uint8_t                 shift;
 118         uint8_t                 trustlevel;
 119         ntp_msg_t               msg;
 120         double                  xmttime;
 121         ntp_offset_t            update;
 122         ntp_offset_t            reply[OFFSET_ARRAY_SIZE];
 123 } ntp_peer_t;
 124
 125 enum {
 126         OPT_n = (1 << 0),
 127         OPT_q = (1 << 1),
 128         OPT_N = (1 << 2),
 129         OPT_x = (1 << 3),
 130         /* Insert new options above this line. */
 131         /* Non-compat options: */
 132         OPT_p = (1 << 4),
 133         OPT_l = (1 << 5) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
 134 };
 135
 136
 137 struct globals {
 138         double          rootdelay;
 139         double          reftime;
 140         llist_t         *ntp_peers;
 141 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 142         int             listen_fd;
 143 #endif
 144         unsigned        verbose;
 145         unsigned        peer_cnt;
 146         unsigned        scale;
 147         uint32_t        refid;
 148         uint32_t        refid4;
 149         uint8_t         synced;
 150         uint8_t         leap;
 151 #define G_precision -6
 152 //      int8_t          precision;
 153         uint8_t         stratum;
 154         uint8_t         time_is_stepped;
 155         uint8_t         first_adj_done;
 156 };
 157 #define G (*ptr_to_globals)
 158
 159
 160 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
 161
 162
 163 static void
 164 set_next(ntp_peer_t *p, unsigned t)
 165 {
 166         p->next_action_time = time(NULL) + t;
 167 }
 168
 169 static len_and_sockaddr*
 170 resolve_hostname(ntp_peer_t *p)
 171 {
 172         p->lsa = host2sockaddr(p->hostname, 123);
 173         if (p->lsa)
 174                 p->dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->lsa->u.sa);
 175         return p->lsa;
 176 }
 177
 178 static void
 179 add_peers(char *s)
 180 {
 181         ntp_peer_t *p;
 182
 183         p = xzalloc(sizeof(*p));
 184         p->hostname = s;
 185         p->dotted = s;
 186         resolve_hostname(p);
 187         p->fd = -1;
 188         p->msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 189         p->trustlevel = TRUSTLEVEL_PATHETIC;
 190         p->next_action_time = time(NULL); /* = set_next(p, 0); */
 191
 192         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
 193         G.peer_cnt++;
 194 }
 195
 196 static double
 197 gettime1900d(void)
 198 {
 199         struct timeval tv;
 200         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 201         return (tv.tv_sec + 1.0e-6 * tv.tv_usec + OFFSET_1900_1970);
 202 }
 203
 204 static void
 205 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
 206 {
 207         tv->tv_sec = (long)d;
 208         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
 209 }
 210
 211 static double
 212 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
 213 {
 214         double ret;
 215         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
 216         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
 217         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
 218         return ret;
 219 }
 220
 221 #if 0 //UNUSED
 222 static double
 223 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
 224 {
 225         double ret;
 226         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
 227         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
 228         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
 229         return ret;
 230 }
 231 #endif
 232
 233 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 234 static l_fixedpt_t
 235 d_to_lfp(double d)
 236 {
 237         l_fixedpt_t lfp;
 238         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
 239         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
 240         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
 241         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
 242         return lfp;
 243 }
 244
 245 static s_fixedpt_t
 246 d_to_sfp(double d)
 247 {
 248         s_fixedpt_t sfp;
 249         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
 250         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
 251         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
 252         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
 253         return sfp;
 254 }
 255 #endif
 256
 257 static unsigned
 258 error_interval(void)
 259 {
 260         unsigned interval, r;
 261         interval = INTERVAL_QUERY_PATHETIC * QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 262         r = (unsigned)random() % (unsigned)(interval / 10);
 263         return (interval + r);
 264 }
 265
 266 static int
 267 do_sendto(int fd,
 268                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
 269                 ntp_msg_t *msg, ssize_t len)
 270 {
 271         ssize_t ret;
 272
 273         errno = 0;
 274         if (!from) {
 275                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
 276         } else {
 277                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
 278         }
 279         if (ret != len) {
 280                 bb_perror_msg("send failed");
 281                 return -1;
 282         }
 283         return 0;
 284 }
 285
 286 static int
 287 send_query_to_peer(ntp_peer_t *p)
 288 {
 289         // Why do we need to bind()?
 290         // See what happens when we don't bind:
 291         //
 292         // socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
 293         // setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
 294         // gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
 295         // sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
 296         // ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
 297         // time(NULL)              = 1259071266
 298         // write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
 299         // poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
 300         // recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
 301         // ^^^ this recv will receive packets to any local port!
 302         //
 303         // Uncomment this and use strace to see it in action:
 304 #define PROBE_LOCAL_ADDR // { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); }
 305
 306         if (p->fd == -1) {
 307                 int fd, family;
 308                 len_and_sockaddr *local_lsa;
 309
 310 //TODO: big ntpd uses all IPs, not just 1st, do we need to mimic that?
 311 //TODO: periodically re-resolve DNS names?
 312                 if (!p->lsa) {
 313                         if (!resolve_hostname(p)) {
 314                                 set_next(p, INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 315                                 return -1;
 316                         }
 317                 }
 318
 319                 family = p->lsa->u.sa.sa_family;
 320                 p->fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
 321                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
 322                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
 323                  * and remembered in p->fd, thus later recv(p->fd)
 324                  * receives only packets sent to this port.
 325                  */
 326                 PROBE_LOCAL_ADDR
 327                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
 328                 PROBE_LOCAL_ADDR
 329 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 330                 if (family == AF_INET)
 331 #endif
 332                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 333                 free(local_lsa);
 334         }
 335
 336         /*
 337          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 338          * server will copy said number into the originate field on the
 339          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 340          *
 341          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 342          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 343          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 344          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 345          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 346          *
 347          * Save the real transmit timestamp locally.
 348          */
 349
 350         p->msg.m_xmttime.int_partl = random();
 351         p->msg.m_xmttime.fractionl = random();
 352         p->xmttime = gettime1900d();
 353
 354         if (do_sendto(p->fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->lsa->len,
 355                         &p->msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
 356         ) {
 357                 close(p->fd);
 358                 p->fd = -1;
 359                 set_next(p, INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 360                 return -1;
 361         }
 362
 363         if (G.verbose)
 364                 bb_error_msg("sent query to %s", p->dotted);
 365         set_next(p, QUERYTIME_MAX);
 366
 367         return 0;
 368 }
 369
 370
 371 /* Time is stepped only once, when the first packet from a peer is received.
 372  */
 373 static void
 374 step_time_once(double offset)
 375 {
 376         llist_t *item;
 377         struct timeval tv;
 378         char buf[80];
 379         time_t tval;
 380
 381         if (G.time_is_stepped)
 382                 goto bail;
 383         G.time_is_stepped = 1;
 384
 385         /* if the offset is small, don't step, slew (later) */
 386         if (offset < STEPTIME_MIN_OFFSET && offset > -STEPTIME_MIN_OFFSET)
 387                 goto bail;
 388
 389         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 390         offset += tv.tv_sec;
 391         offset += 1.0e-6 * tv.tv_usec;
 392         d_to_tv(offset, &tv);
 393
 394         if (settimeofday(&tv, NULL) == -1)
 395                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
 396
 397         tval = tv.tv_sec;
 398         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
 399
 400         bb_error_msg("setting clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 401
 402         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 403                 ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 404                 p->next_action_time -= offset;
 405         }
 406
 407  bail:
 408         if (option_mask32 & OPT_q)
 409                 exit(0);
 410 }
 411
 412
 413 /* Time is periodically slewed when we collect enough
 414  * good data points.
 415  */
 416 static int
 417 compare_offsets(const void *aa, const void *bb)
 418 {
 419         const ntp_peer_t *const *a = aa;
 420         const ntp_peer_t *const *b = bb;
 421         if ((*a)->update.o_offset < (*b)->update.o_offset)
 422                 return -1;
 423         return ((*a)->update.o_offset > (*b)->update.o_offset);
 424 }
 425 static unsigned
 426 updated_scale(double offset)
 427 {
 428         if (offset < 0)
 429                 offset = -offset;
 430         if (offset > QSCALE_OFF_MAX)
 431                 return 1;
 432         if (offset < QSCALE_OFF_MIN)
 433                 return QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 434         return QSCALE_OFF_MAX / offset;
 435 }
 436 static void
 437 slew_time(void)
 438 {
 439         llist_t *item;
 440         double offset_median;
 441         struct timeval tv;
 442
 443         {
 444                 ntp_peer_t **peers = xzalloc(sizeof(peers[0]) * G.peer_cnt);
 445                 unsigned goodpeer_cnt = 0;
 446                 unsigned middle;
 447
 448                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 449                         ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 450                         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 451                                 continue;
 452                         if (!p->update.o_good) {
 453                                 free(peers);
 454                                 return;
 455                         }
 456                         peers[goodpeer_cnt++] = p;
 457                 }
 458
 459                 if (goodpeer_cnt == 0) {
 460                         free(peers);
 461                         goto clear_good;
 462                 }
 463
 464                 qsort(peers, goodpeer_cnt, sizeof(peers[0]), compare_offsets);
 465
 466                 middle = goodpeer_cnt / 2;
 467                 if (middle != 0 && (goodpeer_cnt & 1) == 0) {
 468                         offset_median = (peers[middle-1]->update.o_offset + peers[middle]->update.o_offset) / 2;
 469                         G.rootdelay = (peers[middle-1]->update.o_delay + peers[middle]->update.o_delay) / 2;
 470                         G.stratum = 1 + MAX(peers[middle-1]->update.o_stratum, peers[middle]->update.o_stratum);
 471                 } else {
 472                         offset_median = peers[middle]->update.o_offset;
 473                         G.rootdelay = peers[middle]->update.o_delay;
 474                         G.stratum = 1 + peers[middle]->update.o_stratum;
 475                 }
 476                 G.leap = peers[middle]->update.o_leap;
 477                 G.refid4 = peers[middle]->update.o_refid4;
 478                 G.refid =
 479 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 480                         peers[middle]->lsa->u.sa.sa_family != AF_INET ?
 481                                 G.refid4 :
 482 #endif
 483                                 peers[middle]->lsa->u.sin.sin_addr.s_addr;
 484                 free(peers);
 485         }
 486 //TODO: if (offset_median > BIG) step_time(offset_median)?
 487
 488         G.scale = updated_scale(offset_median);
 489
 490         bb_error_msg("adjusting clock by %fs, our stratum is %u, time scale %u",
 491                         offset_median, G.stratum, G.scale);
 492
 493         errno = 0;
 494         d_to_tv(offset_median, &tv);
 495         if (adjtime(&tv, &tv) == -1)
 496                 bb_perror_msg_and_die("adjtime failed");
 497         if (G.verbose >= 2)
 498                 bb_error_msg("old adjust: %d.%06u", (int)tv.tv_sec, (unsigned)tv.tv_usec);
 499
 500         if (G.first_adj_done) {
 501                 uint8_t synced = (tv.tv_sec == 0 && tv.tv_usec == 0);
 502                 if (synced != G.synced) {
 503                         G.synced = synced;
 504                         bb_error_msg("clock is %ssynced", synced ? "" : "un");
 505                 }
 506         }
 507         G.first_adj_done = 1;
 508
 509         G.reftime = gettime1900d();
 510
 511  clear_good:
 512         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 513                 ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 514                 p->update.o_good = 0;
 515         }
 516 }
 517
 518 static void
 519 update_peer_data(ntp_peer_t *p)
 520 {
 521         /* Clock filter.
 522          * Find the offset which arrived with the lowest delay.
 523          * Use that as the peer update.
 524          * Invalidate it and all older ones.
 525          */
 526         int i;
 527         int best = -1;
 528         int good = 0;
 529
 530         for (i = 0; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 531                 if (p->reply[i].o_good) {
 532                         good++;
 533                         if (best < 0 || p->reply[i].o_delay < p->reply[best].o_delay)
 534                                 best = i;
 535                 }
 536         }
 537
 538         if (good < 8) //FIXME: was it meant to be OFFSET_ARRAY_SIZE, not 8?
 539                 return;
 540
 541         memcpy(&p->update, &p->reply[best], sizeof(p->update));
 542         slew_time();
 543
 544         for (i = 0; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++)
 545                 if (p->reply[i].o_rcvd <= p->reply[best].o_rcvd)
 546                         p->reply[i].o_good = 0;
 547 }
 548
 549 static unsigned
 550 scale_interval(unsigned requested)
 551 {
 552         unsigned interval, r;
 553         interval = requested * G.scale;
 554         r = (unsigned)random() % (unsigned)(MAX(5, interval / 10));
 555         return (interval + r);
 556 }
 557 static void
 558 recv_and_process_peer_pkt(ntp_peer_t *p)
 559 {
 560         ssize_t                  size;
 561         ntp_msg_t                msg;
 562         double                   T1, T2, T3, T4;
 563         unsigned                 interval;
 564         ntp_offset_t            *offset;
 565
 566         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
 567          * ntp servers reply from their *other IP*.
 568          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
 569          */
 570         size = recv(p->fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
 571         if (size == -1) {
 572                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->dotted);
 573                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
 574                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
 575                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
 576                  || errno == EAGAIN
 577                 ) {
 578 //TODO: always do this?
 579                         set_next(p, error_interval());
 580                         goto close_sock;
 581                 }
 582                 xfunc_die();
 583         }
 584
 585         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 586                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->dotted);
 587                 goto bail;
 588         }
 589
 590         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->msg.m_xmttime.int_partl
 591          || msg.m_orgtime.fractionl != p->msg.m_xmttime.fractionl
 592         ) {
 593                 goto bail;
 594         }
 595
 596         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
 597          || msg.m_stratum == 0
 598          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
 599         ) {
 600                 interval = error_interval();
 601                 bb_error_msg("reply from %s: not synced, next query in %us", p->dotted, interval);
 602                 goto close_sock;
 603         }
 604
 605         /*
 606          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
 607          *
 608          *     Timestamp Name          ID   When Generated
 609          *     ------------------------------------------------------------
 610          *     Originate Timestamp     T1   time request sent by client
 611          *     Receive Timestamp       T2   time request received by server
 612          *     Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
 613          *     Destination Timestamp   T4   time reply received by client
 614          *
 615          *  The roundtrip delay d and local clock offset t are defined as
 616          *
 617          *    d = (T4 - T1) - (T3 - T2)     t = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2.
 618          */
 619
 620         T4 = gettime1900d();
 621         T1 = p->xmttime;
 622         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
 623         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
 624
 625         offset = &p->reply[p->shift];
 626
 627         offset->o_offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
 628         offset->o_delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
 629         if (offset->o_delay < 0) {
 630                 bb_error_msg("reply from %s: negative delay %f", p->dotted, offset->o_delay);
 631                 interval = error_interval();
 632                 set_next(p, interval);
 633                 goto close_sock;
 634         }
 635         //UNUSED: offset->o_error = (T2 - T1) - (T3 - T4);
 636         offset->o_rcvd = time(NULL); /* can use (time_t)(T4 - OFFSET_1900_1970) too */
 637         offset->o_good = 1;
 638
 639         offset->o_leap = (msg.m_status & LI_MASK);
 640         //UNUSED: offset->o_precision = msg.m_precision;
 641         //UNUSED: offset->o_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
 642         //UNUSED: offset->o_rootdispersion = sfp_to_d(msg.m_dispersion);
 643         //UNUSED: offset->o_refid = ntohl(msg.m_refid);
 644         offset->o_refid4 = msg.m_xmttime.fractionl;
 645         //UNUSED: offset->o_reftime = lfp_to_d(msg.m_reftime);
 646         //UNUSED: offset->o_poll = msg.m_ppoll;
 647         offset->o_stratum = msg.m_stratum;
 648
 649         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_PATHETIC)
 650                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 651         else if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_AGRESSIVE)
 652                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE);
 653         else
 654                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_NORMAL);
 655
 656         set_next(p, interval);
 657
 658         /* every received reply which we do not discard increases trust */
 659         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_MAX) {
 660                 p->trustlevel++;
 661                 if (p->trustlevel == TRUSTLEVEL_BADPEER)
 662                         bb_error_msg("peer %s now valid", p->dotted);
 663         }
 664
 665         if (G.verbose)
 666                 bb_error_msg("reply from %s: offset %f delay %f, next query in %us", p->dotted,
 667                         offset->o_offset, offset->o_delay, interval);
 668
 669         update_peer_data(p);
 670 //TODO: do it after all peers had a chance to return at least one reply?
 671         step_time_once(offset->o_offset);
 672
 673         p->shift++;
 674         if (p->shift >= OFFSET_ARRAY_SIZE)
 675                 p->shift = 0;
 676
 677  close_sock:
 678         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
 679          * Closing the socket informs kernel about it.
 680          * We open a new socket when we send a new query.
 681          */
 682         close(p->fd);
 683         p->fd = -1;
 684  bail:
 685         return;
 686 }
 687
 688 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 689 static void
 690 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
 691 {
 692         ssize_t          size;
 693         uint8_t          version;
 694         double           rectime;
 695         len_and_sockaddr *to;
 696         struct sockaddr  *from;
 697         ntp_msg_t        msg;
 698         uint8_t          query_status;
 699         uint8_t          query_ppoll;
 700         l_fixedpt_t      query_xmttime;
 701
 702         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
 703         from = xzalloc(to->len);
 704
 705         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
 706         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 707                 char *addr;
 708                 if (size < 0) {
 709                         if (errno == EAGAIN)
 710                                 goto bail;
 711                         bb_perror_msg_and_die("recv");
 712                 }
 713                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
 714                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
 715                 free(addr);
 716                 goto bail;
 717         }
 718
 719         query_status = msg.m_status;
 720         query_ppoll = msg.m_ppoll;
 721         query_xmttime = msg.m_xmttime;
 722
 723         /* Build a reply packet */
 724         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 725         msg.m_status = G.synced ? G.leap : LI_ALARM;
 726         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
 727         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
 728                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
 729         msg.m_stratum = G.stratum;
 730         msg.m_ppoll = query_ppoll;
 731         msg.m_precision = G_precision;
 732         rectime = gettime1900d();
 733         msg.m_xmttime = msg.m_rectime = d_to_lfp(rectime);
 734         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
 735         //msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); // = msg.m_rectime
 736         msg.m_orgtime = query_xmttime;
 737         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
 738         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
 739         msg.m_refid = (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid4 : G.refid;
 740
 741         /* We reply from the local address packet was sent to,
 742          * this makes to/from look swapped here: */
 743         do_sendto(G.listen_fd,
 744                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
 745                 &msg, size);
 746
 747  bail:
 748         free(to);
 749         free(from);
 750 }
 751 #endif
 752
 753 /* Upstream ntpd's options:
 754  *
 755  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
 756  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
 757  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
 758  *      multicast client and symmetric passive associations.
 759  *      This is the default.
 760  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
 761  *      multicast client and symmetric passive associations.
 762  *      This is almost never a good idea.
 763  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
 764  * -c conffile
 765  *      Specify the name and path of the configuration file,
 766  *      default /etc/ntp.conf
 767  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
 768  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
 769  * -D level
 770  *      Specify debugging level directly.
 771  * -f driftfile
 772  *      Specify the name and path of the frequency file.
 773  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
 774  *      configuration command.
 775  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
 776  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
 777  *      by default. This option allows the time to be set to any value
 778  *      without restriction; however, this can happen only once.
 779  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
 780  *      with a message to the system log. This option can be used
 781  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
 782  * -i jaildir
 783  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
 784  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
 785  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
 786  *      You may need to also specify a -u option.
 787  * -k keyfile
 788  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
 789  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
 790  *      as the "keys FILE" configuration command.
 791  * -l logfile
 792  *      Specify the name and path of the log file. The default
 793  *      is the system log file. This is the same operation as
 794  *      the "logfile FILE" configuration command.
 795  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
 796  * -n   Don't fork.
 797  * -N   To the extent permitted by the operating system,
 798  *      run the ntpd at the highest priority.
 799  * -p pidfile
 800  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
 801  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
 802  *      configuration command.
 803  * -P priority
 804  *      To the extent permitted by the operating system,
 805  *      run the ntpd at the specified priority.
 806  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
 807  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
 808  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
 809  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 810  * -r broadcastdelay
 811  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
 812  *      server to this client. This is necessary only if the delay
 813  *      cannot be computed automatically by the protocol.
 814  * -s statsdir
 815  *      Specify the directory path for files created by the statistics
 816  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
 817  *      configuration command.
 818  * -t key
 819  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
 820  *      more than once.
 821  * -u user[:group]
 822  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
 823  * -v variable
 824  * -V variable
 825  *      Add a system variable listed by default.
 826  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
 827  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
 828  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
 829  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
 830  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
 831  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
 832  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
 833  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
 834  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
 835  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 836  */
 837
 838 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
 839  * in main loop.
 840  */
 841 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
 842 {
 843         unsigned opts;
 844         llist_t *peers;
 845
 846         srandom(getpid());
 847
 848         if (getuid())
 849                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
 850
 851         peers = NULL;
 852         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
 853         opts = getopt32(argv,
 854                         "nqNx" /* compat */
 855                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
 856                         "d" /* compat */
 857                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
 858                         &peers, &G.verbose);
 859         if (!(opts & (OPT_p|OPT_l)))
 860                 bb_show_usage();
 861         if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
 862                 G.time_is_stepped = 1;
 863         while (peers)
 864                 add_peers(llist_pop(&peers));
 865         if (!(opts & OPT_n)) {
 866                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
 867                 logmode = LOGMODE_NONE;
 868         }
 869 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 870         G.listen_fd = -1;
 871         if (opts & OPT_l) {
 872                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
 873                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
 874                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 875         }
 876 #endif
 877         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
 878         if (opts & OPT_N)
 879                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
 880
 881         /* Set some globals */
 882 #if 0
 883         /* With constant b = 100, G.precision is also constant -6.
 884          * Uncomment this and you'll see */
 885         {
 886                 int prec = 0;
 887                 int b;
 888 # if 0
 889                 struct timespec tp;
 890                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
 891                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
 892                 tp.tv_sec = 0;
 893                 tp.tv_nsec = 10000000;
 894                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;    /* convert to Hz */
 895 # else
 896                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
 897 # endif
 898                 while (b > 1)
 899                         prec--, b >>= 1;
 900                 //G.precision = prec;
 901                 bb_error_msg("G.precision:%d", prec); /* -6 */
 902         }
 903 #endif
 904         G.scale = 1;
 905
 906         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
 907         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
 908 }
 909
 910 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
 911 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
 912 {
 913         struct globals g;
 914         struct pollfd *pfd;
 915         ntp_peer_t **idx2peer;
 916
 917         memset(&g, 0, sizeof(g));
 918         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
 919
 920         ntp_init(argv);
 921
 922         {
 923                 unsigned cnt = g.peer_cnt;
 924                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
 925                 idx2peer = xzalloc(sizeof(void *) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 926                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 927         }
 928
 929         while (!bb_got_signal) {
 930                 llist_t *item;
 931                 unsigned i, j;
 932                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
 933                 int nfds, timeout;
 934                 time_t cur_time, nextaction;
 935
 936                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
 937
 938                 cur_time = time(NULL);
 939                 nextaction = cur_time + 3600;
 940
 941                 i = 0;
 942 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 943                 if (g.listen_fd != -1) {
 944                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
 945                         pfd[0].events = POLLIN;
 946                         i++;
 947                 }
 948 #endif
 949                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
 950                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
 951                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 952                         ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 953
 954                         /* Overflow-safe "if (p->next_action_time <= cur_time) ..." */
 955                         if ((int)(cur_time - p->next_action_time) >= 0) {
 956                                 if (p->fd == -1) {
 957                                         /* Time to send new req */
 958                                         trial_cnt++;
 959                                         if (send_query_to_peer(p) == 0)
 960                                                 sent_cnt++;
 961                                 } else {
 962                                         /* Timed out waiting for reply */
 963                                         close(p->fd);
 964                                         p->fd = -1;
 965                                         timeout = error_interval();
 966                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, "
 967                                                         "next query in %us", p->dotted, timeout);
 968                                         if (p->trustlevel >= TRUSTLEVEL_BADPEER) {
 969                                                 p->trustlevel /= 2;
 970                                                 if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 971                                                         bb_error_msg("peer %s now invalid", p->dotted);
 972                                         }
 973                                         set_next(p, timeout);
 974                                 }
 975                         }
 976
 977                         if (p->next_action_time < nextaction)
 978                                 nextaction = p->next_action_time;
 979
 980                         if (p->fd >= 0) {
 981                                 /* Wait for reply from this peer */
 982                                 pfd[i].fd = p->fd;
 983                                 pfd[i].events = POLLIN;
 984                                 idx2peer[i] = p;
 985                                 i++;
 986                         }
 987                 }
 988
 989                 if ((trial_cnt > 0 && sent_cnt == 0) || g.peer_cnt == 0)
 990                         step_time_once(0); /* no good peers, don't wait */
 991
 992                 timeout = nextaction - cur_time;
 993                 if (timeout < 1)
 994                         timeout = 1;
 995
 996                 /* Here we may block */
 997                 if (g.verbose >= 2)
 998                         bb_error_msg("poll %us, sockets:%u", timeout, i);
 999                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
1000                 if (nfds <= 0)
1001                         continue;
1002
1003                 /* Process any received packets */
1004                 j = 0;
1005 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1006                 if (g.listen_fd != -1) {
1007                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1008                                 nfds--;
1009                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
1010                         }
1011                         j = 1;
1012                 }
1013 #endif
1014                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1015                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1016                                 nfds--;
1017                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1018                         }
1019                 }
1020         } /* while (!bb_got_signal) */
1021
1022         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1023 }