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 #define INTERVAL_QUERY_NORMAL           30      /* sync to peers every n secs */
  18 #define INTERVAL_QUERY_PATHETIC         60
  19 #define INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE        5
  20
  21 #define TRUSTLEVEL_BADPEER              6       /* bad if *less than* TRUSTLEVEL_BADPEER */
  22 #define TRUSTLEVEL_PATHETIC             2
  23 #define TRUSTLEVEL_AGRESSIVE            8
  24 #define TRUSTLEVEL_MAX                  10
  25
  26 #define QSCALE_OFF_MIN                  0.05
  27 #define QSCALE_OFF_MAX                  0.50
  28
  29 #define QUERYTIME_MAX           15      /* single query might take n secs max */
  30 #define OFFSET_ARRAY_SIZE       8
  31 #define SETTIME_MIN_OFFSET      180     /* min offset for settime at start */
  32 #define SETTIME_TIMEOUT         15      /* max seconds to wait with -s */
  33
  34 /* Style borrowed from NTP ref/tcpdump and updated for SNTPv4 (RFC2030). */
  35
  36 /*
  37  * RFC Section 3
  38  *
  39  *    0                   1                   2                   3
  40  *    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
  41  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  42  *   |                         Integer Part                          |
  43  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  44  *   |                         Fraction Part                         |
  45  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  46  *
  47  *    0                   1                   2                   3
  48  *    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
  49  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  50  *   |            Integer Part       |     Fraction Part             |
  51  *   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  52 */
  53 typedef struct {
  54         uint32_t int_partl;
  55         uint32_t fractionl;
  56 } l_fixedpt_t;
  57
  58 typedef struct {
  59         uint16_t int_parts;
  60         uint16_t fractions;
  61 } s_fixedpt_t;
  62
  63 enum {
  64         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
  65         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
  66         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
  67 };
  68
  69 typedef struct {
  70         uint8_t     status;     /* status of local clock and leap info */
  71         uint8_t     stratum;    /* stratum level */
  72         uint8_t     ppoll;      /* poll value */
  73         int8_t      precision;
  74         s_fixedpt_t rootdelay;
  75         s_fixedpt_t dispersion;
  76         uint32_t    refid;
  77         l_fixedpt_t reftime;
  78         l_fixedpt_t orgtime;
  79         l_fixedpt_t rectime;
  80         l_fixedpt_t xmttime;
  81         uint32_t    keyid;
  82         uint8_t     digest[NTP_DIGESTSIZE];
  83 } ntp_msg_t;
  84
  85 typedef struct {
  86         int       fd;
  87         ntp_msg_t msg;
  88         double    xmttime;
  89 } ntp_query_t;
  90
  91 enum {
  92         NTP_VERSION     = 4,
  93         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
  94         /* Leap Second Codes (high order two bits) */
  95         LI_NOWARNING    = (0 << 6),     /* no warning */
  96         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),     /* add a second (61 seconds) */
  97         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),     /* minus a second (59 seconds) */
  98         LI_ALARM        = (3 << 6),     /* alarm condition */
  99
 100         /* Status Masks */
 101         MODE_MASK       = (7 << 0),
 102         VERSION_MASK    = (7 << 3),
 103         VERSION_SHIFT   = 3,
 104         LI_MASK         = (3 << 6),
 105
 106         /* Mode values */
 107         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
 108         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
 109         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
 110         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
 111         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
 112         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
 113         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
 114         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
 115 };
 116
 117 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
 118
 119 enum client_state {
 120         STATE_NONE,
 121         STATE_QUERY_SENT,
 122         STATE_REPLY_RECEIVED,
 123 };
 124
 125 typedef struct {
 126         double          rootdelay;
 127         double          rootdispersion;
 128         double          reftime;
 129         uint32_t        refid;
 130         uint32_t        refid4;
 131         uint8_t         synced;
 132         uint8_t         leap;
 133         int8_t          precision;
 134         uint8_t         poll;
 135         uint8_t         stratum;
 136 } ntp_status_t;
 137
 138 typedef struct {
 139         ntp_status_t    status;
 140         double          offset;
 141         double          delay;
 142         double          error;
 143         time_t          rcvd;
 144         uint8_t         good;
 145 } ntp_offset_t;
 146
 147 typedef struct {
 148 //TODO:
 149 // (1) store dotted addr str, to avoid constant translations
 150 // (2) periodically re-resolve DNS names
 151         len_and_sockaddr        *lsa;
 152         ntp_query_t             query;
 153         ntp_offset_t            reply[OFFSET_ARRAY_SIZE];
 154         ntp_offset_t            update;
 155         enum client_state       state;
 156         time_t                  next;
 157         time_t                  deadline;
 158         uint8_t                 shift;
 159         uint8_t                 trustlevel;
 160 } ntp_peer_t;
 161
 162 enum {
 163         OPT_n = (1 << 0),
 164         OPT_g = (1 << 1),
 165         OPT_q = (1 << 2),
 166         OPT_N = (1 << 3),
 167         /* Insert new options above this line. */
 168         /* Non-compat options: */
 169         OPT_p = (1 << 4),
 170         OPT_l = (1 << 5) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
 171 };
 172
 173
 174 struct globals {
 175         unsigned        verbose;
 176 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 177         int             listen_fd;
 178 #endif
 179         unsigned        peer_cnt;
 180         llist_t         *ntp_peers;
 181         ntp_status_t    status;
 182         uint32_t        scale;
 183         uint8_t         settime;
 184         uint8_t         firstadj;
 185 };
 186 #define G (*ptr_to_globals)
 187
 188
 189 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
 190
 191
 192 static void
 193 set_next(ntp_peer_t *p, time_t t)
 194 {
 195         p->next = time(NULL) + t;
 196         p->deadline = 0;
 197 }
 198
 199 static void
 200 add_peers(const char *s)
 201 {
 202         ntp_peer_t *p;
 203
 204         p = xzalloc(sizeof(*p));
 205 //TODO: big ntpd uses all IPs, not just 1st, do we need to mimic that?
 206         p->lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
 207         p->query.fd = -1;
 208         p->query.msg.status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 209         if (STATE_NONE != 0)
 210                 p->state = STATE_NONE;
 211         p->trustlevel = TRUSTLEVEL_PATHETIC;
 212         p->query.fd = -1;
 213         set_next(p, 0);
 214
 215         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
 216         G.peer_cnt++;
 217 }
 218
 219 static double
 220 gettime1900fp(void)
 221 {
 222         struct timeval tv;
 223         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 224         return (tv.tv_sec + 1.0e-6 * tv.tv_usec + OFFSET_1900_1970);
 225 }
 226
 227 static void
 228 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
 229 {
 230         tv->tv_sec = (long)d;
 231         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
 232 }
 233
 234 static double
 235 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
 236 {
 237         double ret;
 238         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
 239         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
 240         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
 241         return ret;
 242 }
 243
 244 static double
 245 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
 246 {
 247         double ret;
 248         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
 249         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
 250         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
 251         return ret;
 252 }
 253
 254 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 255 static l_fixedpt_t
 256 d_to_lfp(double d)
 257 {
 258         l_fixedpt_t lfp;
 259         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
 260         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
 261         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
 262         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
 263         return lfp;
 264 }
 265
 266 static s_fixedpt_t
 267 d_to_sfp(double d)
 268 {
 269         s_fixedpt_t sfp;
 270         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
 271         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
 272         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
 273         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
 274         return sfp;
 275 }
 276 #endif
 277
 278 static void
 279 set_deadline(ntp_peer_t *p, time_t t)
 280 {
 281         p->deadline = time(NULL) + t;
 282         p->next = 0;
 283 }
 284
 285 static time_t
 286 error_interval(void)
 287 {
 288         time_t interval, r;
 289         interval = INTERVAL_QUERY_PATHETIC * QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 290         r = (unsigned)random() % (unsigned long)(interval / 10);
 291         return (interval + r);
 292 }
 293
 294 static int
 295 sendmsg_wrap(int fd,
 296                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
 297                 ntp_msg_t *msg, ssize_t len)
 298 {
 299         ssize_t ret;
 300
 301         errno = 0;
 302         if (!from) {
 303                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
 304         } else {
 305                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
 306         }
 307         if (ret != len) {
 308                 bb_perror_msg("send failed");
 309                 return -1;
 310         }
 311         return 0;
 312 }
 313
 314 static int
 315 send_query_to_peer(ntp_peer_t *p)
 316 {
 317         // Why do we need to bind()?
 318         // See what happens when we don't bind:
 319         //
 320         // socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
 321         // setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
 322         // gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
 323         // sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
 324         // ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
 325         // time(NULL)              = 1259071266
 326         // write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
 327         // poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
 328         // recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
 329         // ^^^ this recv will receive packets to any local port!
 330         //
 331         // Uncomment this and use strace to see it in action:
 332 #define PROBE_LOCAL_ADDR // { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); }
 333
 334         if (p->query.fd == -1) {
 335                 int fd, family;
 336                 len_and_sockaddr *local_lsa;
 337
 338                 family = p->lsa->u.sa.sa_family;
 339                 //was: p->query.fd = xsocket(family, SOCK_DGRAM, 0);
 340                 p->query.fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
 341                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
 342                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
 343                  * and remembered in p->query.fd, thus later recv(p->query.fd)
 344                  * receives only packets sent to this port.
 345                  */
 346                 PROBE_LOCAL_ADDR
 347                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
 348                 PROBE_LOCAL_ADDR
 349 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 350                 if (family == AF_INET)
 351 #endif
 352                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 353                 free(local_lsa);
 354         }
 355
 356         /*
 357          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 358          * server will copy said number into the originate field on the
 359          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 360          *
 361          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 362          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 363          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 364          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 365          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 366          *
 367          * Save the real transmit timestamp locally.
 368          */
 369
 370         p->query.msg.xmttime.int_partl = random();
 371         p->query.msg.xmttime.fractionl = random();
 372         p->query.xmttime = gettime1900fp();
 373
 374         if (sendmsg_wrap(p->query.fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->lsa->len,
 375                         &p->query.msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1) {
 376                 set_next(p, INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 377                 return -1;
 378         }
 379
 380         p->state = STATE_QUERY_SENT;
 381         set_deadline(p, QUERYTIME_MAX);
 382
 383         return 0;
 384 }
 385
 386 static int
 387 offset_compare(const void *aa, const void *bb)
 388 {
 389         const ntp_peer_t *const *a = aa;
 390         const ntp_peer_t *const *b = bb;
 391         if ((*a)->update.offset < (*b)->update.offset)
 392                 return -1;
 393         return ((*a)->update.offset > (*b)->update.offset);
 394 }
 395
 396 static uint32_t
 397 updated_scale(double offset)
 398 {
 399         if (offset < 0)
 400                 offset = -offset;
 401         if (offset > QSCALE_OFF_MAX)
 402                 return 1;
 403         if (offset < QSCALE_OFF_MIN)
 404                 return QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 405         return QSCALE_OFF_MAX / offset;
 406 }
 407
 408 static void
 409 adjtime_wrap(void)
 410 {
 411         ntp_peer_t       *p;
 412         unsigned          offset_cnt;
 413         unsigned          middle;
 414         int               i = 0;
 415         ntp_peer_t      **peers;
 416         double            offset_median;
 417         llist_t          *item;
 418         len_and_sockaddr *lsa;
 419         struct timeval    tv, olddelta;
 420
 421         offset_cnt = 0;
 422         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 423                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 424                 if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 425                         continue;
 426                 if (!p->update.good)
 427                         return;
 428                 offset_cnt++;
 429         }
 430
 431         if (offset_cnt == 0)
 432                 goto clear_good;
 433
 434         peers = xzalloc(sizeof(peers[0]) * offset_cnt);
 435         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 436                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 437                 if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 438                         continue;
 439                 peers[i++] = p;
 440         }
 441
 442         qsort(peers, offset_cnt, sizeof(peers[0]), offset_compare);
 443
 444         middle = offset_cnt / 2;
 445         if ((offset_cnt & 1) == 0 && middle != 0) {
 446                 offset_median = (peers[middle-1]->update.offset + peers[middle]->update.offset) / 2;
 447                 G.status.rootdelay = (peers[middle-1]->update.delay + peers[middle]->update.delay) / 2;
 448                 G.status.stratum = MAX(peers[middle-1]->update.status.stratum, peers[middle]->update.status.stratum);
 449         } else {
 450                 offset_median = peers[middle]->update.offset;
 451                 G.status.rootdelay = peers[middle]->update.delay;
 452                 G.status.stratum = peers[middle]->update.status.stratum;
 453         }
 454         G.status.leap = peers[middle]->update.status.leap;
 455
 456         bb_info_msg("adjusting local clock by %fs", offset_median);
 457
 458         d_to_tv(offset_median, &tv);
 459         if (adjtime(&tv, &olddelta) == -1)
 460                 bb_error_msg("adjtime failed");
 461         else if (!G.firstadj
 462          && olddelta.tv_sec == 0
 463          && olddelta.tv_usec == 0
 464          && !G.status.synced
 465         ) {
 466                 bb_info_msg("clock synced");
 467                 G.status.synced = 1;
 468         } else if (G.status.synced) {
 469                 bb_info_msg("clock unsynced");
 470                 G.status.synced = 0;
 471         }
 472
 473         G.firstadj = 0;
 474         G.status.reftime = gettime1900fp();
 475         G.status.stratum++;     /* one more than selected peer */
 476         G.scale = updated_scale(offset_median);
 477
 478         G.status.refid4 = peers[middle]->update.status.refid4;
 479
 480         lsa = peers[middle]->lsa;
 481         G.status.refid =
 482 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 483                 lsa->u.sa.sa_family != AF_INET ?
 484                         G.status.refid4 :
 485 #endif
 486                         lsa->u.sin.sin_addr.s_addr;
 487
 488         free(peers);
 489
 490  clear_good:
 491         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 492                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 493                 p->update.good = 0;
 494         }
 495 }
 496
 497 static void
 498 settime(double offset)
 499 {
 500         ntp_peer_t *p;
 501         llist_t         *item;
 502         struct timeval  tv, curtime;
 503         char            buf[80];
 504         time_t          tval;
 505
 506         if (!G.settime)
 507                 goto bail;
 508
 509         G.settime = 0;
 510
 511         /* if the offset is small, don't call settimeofday */
 512         if (offset < SETTIME_MIN_OFFSET && offset > -SETTIME_MIN_OFFSET)
 513                 goto bail;
 514
 515         gettimeofday(&curtime, NULL); /* never fails */
 516
 517         d_to_tv(offset, &tv);
 518         curtime.tv_usec += tv.tv_usec + 1000000;
 519         curtime.tv_sec += tv.tv_sec - 1 + (curtime.tv_usec / 1000000);
 520         curtime.tv_usec %= 1000000;
 521
 522         if (settimeofday(&curtime, NULL) == -1) {
 523                 bb_error_msg("settimeofday");
 524                 goto bail;
 525         }
 526
 527         tval = curtime.tv_sec;
 528         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
 529
 530         /* Do we want to print message below to system log when daemonized? */
 531         bb_info_msg("set local clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 532
 533         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 534                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 535                 if (p->next)
 536                         p->next -= offset;
 537                 if (p->deadline)
 538                         p->deadline -= offset;
 539         }
 540
 541  bail:
 542         if (option_mask32 & OPT_q)
 543                 exit(0);
 544 }
 545
 546 static void
 547 update_peer_data(ntp_peer_t *p)
 548 {
 549         int i, best = 0, good = 0;
 550
 551         /*
 552          * clock filter
 553          * find the offset which arrived with the lowest delay
 554          * use that as the peer update
 555          * invalidate it and all older ones
 556          */
 557
 558         for (i = 0; good == 0 && i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 559                 if (p->reply[i].good) {
 560                         good++;
 561                         best = i;
 562                 }
 563         }
 564
 565         for (; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 566                 if (p->reply[i].good) {
 567                         good++;
 568                         if (p->reply[i].delay < p->reply[best].delay)
 569                                 best = i;
 570                 }
 571         }
 572
 573         if (good < 8)
 574                 return;
 575
 576         memcpy(&p->update, &p->reply[best], sizeof(p->update));
 577         adjtime_wrap();
 578
 579         for (i = 0; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++)
 580                 if (p->reply[i].rcvd <= p->reply[best].rcvd)
 581                         p->reply[i].good = 0;
 582 }
 583
 584 static time_t
 585 scale_interval(time_t requested)
 586 {
 587         time_t interval, r;
 588         interval = requested * G.scale;
 589         r = (unsigned)random() % (unsigned long)(MAX(5, interval / 10));
 590         return (interval + r);
 591 }
 592
 593 static void
 594 recv_and_process_peer_pkt(ntp_peer_t *p)
 595 {
 596         char                     *addr;
 597         ssize_t                  size;
 598         ntp_msg_t                msg;
 599         double                   T1, T2, T3, T4;
 600         time_t                   interval;
 601         ntp_offset_t            *offset;
 602
 603         addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->lsa->u.sa);
 604
 605         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
 606          * ntp servers reply from their *other IP*.
 607          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
 608          */
 609         size = recv(p->query.fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
 610         if (size == -1) {
 611                 bb_perror_msg("recv(%s) error", addr);
 612                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
 613                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
 614                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
 615                  || errno == EAGAIN
 616                 ) {
 617 //TODO: always do this?
 618                         set_next(p, error_interval());
 619                         goto bail;
 620                 }
 621                 xfunc_die();
 622         }
 623
 624         T4 = gettime1900fp();
 625
 626         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 627                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", addr);
 628                 goto bail;
 629         }
 630
 631         if (msg.orgtime.int_partl != p->query.msg.xmttime.int_partl
 632          || msg.orgtime.fractionl != p->query.msg.xmttime.fractionl
 633         ) {
 634                 goto bail;
 635         }
 636
 637         if ((msg.status & LI_ALARM) == LI_ALARM
 638          || msg.stratum == 0
 639          || msg.stratum > NTP_MAXSTRATUM
 640         ) {
 641                 interval = error_interval();
 642                 bb_info_msg("reply from %s: not synced, next query %ds", addr, (int) interval);
 643                 goto bail;
 644         }
 645
 646         /*
 647          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
 648          *
 649          *     Timestamp Name          ID   When Generated
 650          *     ------------------------------------------------------------
 651          *     Originate Timestamp     T1   time request sent by client
 652          *     Receive Timestamp       T2   time request received by server
 653          *     Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
 654          *     Destination Timestamp   T4   time reply received by client
 655          *
 656          *  The roundtrip delay d and local clock offset t are defined as
 657          *
 658          *    d = (T4 - T1) - (T3 - T2)     t = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2.
 659          */
 660
 661         T1 = p->query.xmttime;
 662         T2 = lfp_to_d(msg.rectime);
 663         T3 = lfp_to_d(msg.xmttime);
 664
 665         offset = &p->reply[p->shift];
 666
 667         offset->offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
 668         offset->delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
 669         if (offset->delay < 0) {
 670                 interval = error_interval();
 671                 set_next(p, interval);
 672                 bb_info_msg("reply from %s: negative delay %f", addr, p->reply[p->shift].delay);
 673                 goto bail;
 674         }
 675         offset->error = (T2 - T1) - (T3 - T4);
 676 // Can we use (T4 - OFFSET_1900_1970) instead of time(NULL)?
 677         offset->rcvd = time(NULL);
 678         offset->good = 1;
 679
 680         offset->status.leap = (msg.status & LI_MASK);
 681         offset->status.precision = msg.precision;
 682         offset->status.rootdelay = sfp_to_d(msg.rootdelay);
 683         offset->status.rootdispersion = sfp_to_d(msg.dispersion);
 684         offset->status.refid = ntohl(msg.refid);
 685         offset->status.refid4 = msg.xmttime.fractionl;
 686         offset->status.reftime = lfp_to_d(msg.reftime);
 687         offset->status.poll = msg.ppoll;
 688         offset->status.stratum = msg.stratum;
 689
 690         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_PATHETIC)
 691                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 692         else if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_AGRESSIVE)
 693                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE);
 694         else
 695                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_NORMAL);
 696
 697         set_next(p, interval);
 698         p->state = STATE_REPLY_RECEIVED;
 699
 700         /* every received reply which we do not discard increases trust */
 701         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_MAX) {
 702                 p->trustlevel++;
 703                 if (p->trustlevel == TRUSTLEVEL_BADPEER)
 704                         bb_info_msg("peer %s now valid", addr);
 705         }
 706
 707         bb_info_msg("reply from %s: offset %f delay %f, next query %ds", addr,
 708                         offset->offset, offset->delay, (int) interval);
 709
 710         update_peer_data(p);
 711         settime(offset->offset);
 712
 713         p->shift++;
 714         if (p->shift >= OFFSET_ARRAY_SIZE)
 715                 p->shift = 0;
 716
 717  bail:
 718         free(addr);
 719 }
 720
 721 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 722 static void
 723 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
 724 {
 725         ssize_t          size;
 726         uint8_t          version;
 727         double           rectime;
 728         len_and_sockaddr *to;
 729         struct sockaddr  *from;
 730         ntp_msg_t        msg;
 731         uint8_t          query_status;
 732         uint8_t          query_ppoll;
 733         l_fixedpt_t      query_xmttime;
 734
 735         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
 736         from = xzalloc(to->len);
 737
 738         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
 739         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 740                 char *addr;
 741                 if (size < 0) {
 742                         if (errno == EAGAIN)
 743                                 goto bail;
 744                         bb_perror_msg_and_die("recv_from_to");
 745                 }
 746                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
 747                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", addr);
 748                 free(addr);
 749                 goto bail;
 750         }
 751
 752         query_status = msg.status;
 753         query_ppoll = msg.ppoll;
 754         query_xmttime = msg.xmttime;
 755
 756         /* Build a reply packet */
 757         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 758         msg.status = G.status.synced ? G.status.leap : LI_ALARM;
 759         msg.status |= (query_status & VERSION_MASK);
 760         msg.status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
 761                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
 762         msg.stratum = G.status.stratum;
 763         msg.ppoll = query_ppoll;
 764         msg.precision = G.status.precision;
 765         rectime = gettime1900fp();
 766         msg.xmttime = msg.rectime = d_to_lfp(rectime);
 767         msg.reftime = d_to_lfp(G.status.reftime);
 768         //msg.xmttime = d_to_lfp(gettime1900fp()); // = msg.rectime
 769         msg.orgtime = query_xmttime;
 770         msg.rootdelay = d_to_sfp(G.status.rootdelay);
 771         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
 772         msg.refid = (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.status.refid4 : G.status.refid;
 773
 774         /* We reply from the local address packet was sent to,
 775          * this makes to/from look swapped here: */
 776         sendmsg_wrap(G.listen_fd,
 777                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
 778                 &msg, size);
 779
 780  bail:
 781         free(to);
 782         free(from);
 783 }
 784 #endif
 785
 786 /* Upstream ntpd's options:
 787  *
 788  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
 789  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
 790  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
 791  *      multicast client and symmetric passive associations.
 792  *      This is the default.
 793  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
 794  *      multicast client and symmetric passive associations.
 795  *      This is almost never a good idea.
 796  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
 797  * -c conffile
 798  *      Specify the name and path of the configuration file,
 799  *      default /etc/ntp.conf
 800  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
 801  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
 802  * -D level
 803  *      Specify debugging level directly.
 804  * -f driftfile
 805  *      Specify the name and path of the frequency file.
 806  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
 807  *      configuration command.
 808  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
 809  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
 810  *      by default. This option allows the time to be set to any value
 811  *      without restriction; however, this can happen only once.
 812  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
 813  *      with a message to the system log. This option can be used
 814  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
 815  * -i jaildir
 816  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
 817  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
 818  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
 819  *      You may need to also specify a -u option.
 820  * -k keyfile
 821  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
 822  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
 823  *      as the "keys FILE" configuration command.
 824  * -l logfile
 825  *      Specify the name and path of the log file. The default
 826  *      is the system log file. This is the same operation as
 827  *      the "logfile FILE" configuration command.
 828  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
 829  * -n   Don't fork.
 830  * -N   To the extent permitted by the operating system,
 831  *      run the ntpd at the highest priority.
 832  * -p pidfile
 833  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
 834  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
 835  *      configuration command.
 836  * -P priority
 837  *      To the extent permitted by the operating system,
 838  *      run the ntpd at the specified priority.
 839  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
 840  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
 841  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
 842  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 843  * -r broadcastdelay
 844  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
 845  *      server to this client. This is necessary only if the delay
 846  *      cannot be computed automatically by the protocol.
 847  * -s statsdir
 848  *      Specify the directory path for files created by the statistics
 849  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
 850  *      configuration command.
 851  * -t key
 852  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
 853  *      more than once.
 854  * -u user[:group]
 855  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
 856  * -v variable
 857  * -V variable
 858  *      Add a system variable listed by default.
 859  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
 860  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
 861  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
 862  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
 863  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
 864  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
 865  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
 866  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
 867  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
 868  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 869  */
 870
 871 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
 872  * in main loop.
 873  */
 874 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
 875 {
 876         unsigned opts;
 877         llist_t *peers;
 878
 879         srandom(getpid());
 880         /* tzset(); - why? it's called automatically when needed, no? */
 881
 882         if (getuid())
 883                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
 884
 885         peers = NULL;
 886         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
 887         opts = getopt32(argv,
 888                         "ngqN" /* compat */
 889                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
 890                         "d" /* compat */
 891                         "46aAbLx", /* compat, ignored */
 892                         &peers, &G.verbose);
 893         if (!(opts & (OPT_p|OPT_l)))
 894                 bb_show_usage();
 895 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 896         G.listen_fd = -1;
 897         if (opts & OPT_l) {
 898                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
 899                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
 900                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 901         }
 902 #endif
 903         if (opts & OPT_g)
 904                 G.settime = 1;
 905         while (peers)
 906                 add_peers(llist_pop(&peers));
 907         if (!(opts & OPT_n)) {
 908                 logmode = LOGMODE_NONE;
 909                 bb_daemonize(DAEMON_DEVNULL_STDIO);
 910         }
 911         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
 912         if (opts & OPT_N)
 913                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
 914
 915         /* Set some globals */
 916         {
 917                 int prec = 0;
 918                 int b;
 919 #if 0
 920                 struct timespec tp;
 921                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
 922                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
 923                 tp.tv_sec = 0;
 924                 tp.tv_nsec = 10000000;
 925                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;    /* convert to Hz */
 926 #else
 927                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
 928 #endif
 929                 while (b > 1)
 930                         prec--, b >>= 1;
 931                 G.status.precision = prec;
 932         }
 933         G.scale = 1;
 934         G.firstadj = 1;
 935
 936         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
 937         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
 938 }
 939
 940 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
 941 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
 942 {
 943         struct globals g;
 944         struct pollfd *pfd;
 945         ntp_peer_t **idx2peer;
 946
 947         memset(&g, 0, sizeof(g));
 948         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
 949
 950         ntp_init(argv);
 951
 952         {
 953                 unsigned cnt = g.peer_cnt;
 954                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
 955                 idx2peer = xzalloc(sizeof(void *) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 956                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 957         }
 958
 959         while (!bb_got_signal) {
 960                 llist_t *item;
 961                 unsigned i, j;
 962                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
 963                 int nfds, timeout;
 964                 time_t cur_time, nextaction;
 965
 966                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
 967
 968                 cur_time = time(NULL);
 969                 nextaction = cur_time + 3600;
 970
 971                 i = 0;
 972 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 973                 if (g.listen_fd != -1) {
 974                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
 975                         pfd[0].events = POLLIN;
 976                         i++;
 977                 }
 978 #endif
 979                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
 980                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
 981                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 982                         ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 983
 984                         if (p->next != 0 && p->next <= cur_time) {
 985                                 /* Time to send new req */
 986                                 trial_cnt++;
 987                                 if (send_query_to_peer(p) == 0)
 988                                         sent_cnt++;
 989                         }
 990                         if (p->deadline != 0 && p->deadline <= cur_time) {
 991                                 /* Timed out waiting for reply */
 992                                 char *addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->lsa->u.sa);
 993
 994                                 timeout = error_interval();
 995                                 bb_info_msg("no reply from %s received in time, "
 996                                                 "next query %ds", addr, timeout);
 997                                 if (p->trustlevel >= TRUSTLEVEL_BADPEER) {
 998                                         p->trustlevel /= 2;
 999                                         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
1000                                                 bb_info_msg("peer %s now invalid", addr);
1001                                 }
1002                                 free(addr);
1003
1004                                 set_next(p, timeout);
1005                         }
1006
1007                         if (p->next != 0 && p->next < nextaction)
1008                                 nextaction = p->next;
1009                         if (p->deadline != 0 && p->deadline < nextaction)
1010                                 nextaction = p->deadline;
1011
1012                         if (p->state == STATE_QUERY_SENT) {
1013                                 /* Wait for reply from this peer */
1014                                 pfd[i].fd = p->query.fd;
1015                                 pfd[i].events = POLLIN;
1016                                 idx2peer[i] = p;
1017                                 i++;
1018                         }
1019                 }
1020
1021                 if ((trial_cnt > 0 && sent_cnt == 0) || g.peer_cnt == 0)
1022                         settime(0); /* no good peers, don't wait */
1023
1024                 timeout = nextaction - cur_time;
1025                 if (timeout < 0)
1026                         timeout = 0;
1027
1028                 /* Here we may block */
1029                 if (g.verbose)
1030                         bb_error_msg("entering poll %u secs", timeout);
1031                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
1032                 if (nfds <= 0)
1033                         continue;
1034
1035                 /* Process any received packets */
1036                 j = 0;
1037 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1038                 if (g.listen_fd != -1) {
1039                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1040                                 nfds--;
1041                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
1042                         }
1043                         j = 1;
1044                 }
1045 #endif
1046                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1047                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1048                                 nfds--;
1049                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1050                         }
1051                 }
1052         } /* while (!bb_got_signal) */
1053
1054         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1055 }