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 JAN_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         llist_t         *ntp_peers;
 177         ntp_status_t    status;
 178         uint32_t        scale;
 179         uint8_t         settime;
 180         uint8_t         firstadj;
 181         smallint        peer_cnt;
 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 gettime_fp(void)
 218 {
 219         struct timeval tv;
 220         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 221         return (tv.tv_sec + 1.0e-6 * tv.tv_usec + JAN_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         if (p->query.fd == -1) {
 315                 p->query.fd = xsocket(p->lsa->u.sa.sa_family, SOCK_DGRAM, 0);
 316 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 317                 if (p->lsa->u.sa.sa_family == AF_INET)
 318 #endif
 319                         setsockopt(p->query.fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 320         }
 321
 322         /*
 323          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 324          * server will copy said number into the originate field on the
 325          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 326          *
 327          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 328          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 329          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 330          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 331          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 332          *
 333          * Save the real transmit timestamp locally.
 334          */
 335
 336         p->query.msg.xmttime.int_partl = random();
 337         p->query.msg.xmttime.fractionl = random();
 338         p->query.xmttime = gettime_fp();
 339
 340         if (sendmsg_wrap(p->query.fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->lsa->len,
 341                         &p->query.msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1) {
 342                 set_next(p, INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 343                 return -1;
 344         }
 345
 346         p->state = STATE_QUERY_SENT;
 347         set_deadline(p, QUERYTIME_MAX);
 348
 349         return 0;
 350 }
 351
 352 static int
 353 offset_compare(const void *aa, const void *bb)
 354 {
 355         const ntp_peer_t *const *a = aa;
 356         const ntp_peer_t *const *b = bb;
 357         if ((*a)->update.offset < (*b)->update.offset)
 358                 return -1;
 359         return ((*a)->update.offset > (*b)->update.offset);
 360 }
 361
 362 static uint32_t
 363 updated_scale(double offset)
 364 {
 365         if (offset < 0)
 366                 offset = -offset;
 367         if (offset > QSCALE_OFF_MAX)
 368                 return 1;
 369         if (offset < QSCALE_OFF_MIN)
 370                 return QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 371         return QSCALE_OFF_MAX / offset;
 372 }
 373
 374 static void
 375 adjtime_wrap(void)
 376 {
 377         ntp_peer_t       *p;
 378         unsigned          offset_cnt;
 379         unsigned          middle;
 380         int               i = 0;
 381         ntp_peer_t      **peers;
 382         double            offset_median;
 383         llist_t          *item;
 384         len_and_sockaddr *lsa;
 385         struct timeval    tv, olddelta;
 386
 387         offset_cnt = 0;
 388         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 389                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 390                 if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 391                         continue;
 392                 if (!p->update.good)
 393                         return;
 394                 offset_cnt++;
 395         }
 396
 397         if (offset_cnt == 0)
 398                 goto clear_good;
 399
 400         peers = xzalloc(sizeof(peers[0]) * offset_cnt);
 401         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 402                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 403                 if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 404                         continue;
 405                 peers[i++] = p;
 406         }
 407
 408         qsort(peers, offset_cnt, sizeof(peers[0]), offset_compare);
 409
 410         middle = offset_cnt / 2;
 411         if ((offset_cnt & 1) == 0 && middle != 0) {
 412                 offset_median = (peers[middle-1]->update.offset + peers[middle]->update.offset) / 2;
 413                 G.status.rootdelay = (peers[middle-1]->update.delay + peers[middle]->update.delay) / 2;
 414                 G.status.stratum = MAX(peers[middle-1]->update.status.stratum, peers[middle]->update.status.stratum);
 415         } else {
 416                 offset_median = peers[middle]->update.offset;
 417                 G.status.rootdelay = peers[middle]->update.delay;
 418                 G.status.stratum = peers[middle]->update.status.stratum;
 419         }
 420         G.status.leap = peers[middle]->update.status.leap;
 421
 422         bb_info_msg("adjusting local clock by %fs", offset_median);
 423
 424         d_to_tv(offset_median, &tv);
 425         if (adjtime(&tv, &olddelta) == -1)
 426                 bb_error_msg("adjtime failed");
 427         else if (!G.firstadj
 428          && olddelta.tv_sec == 0
 429          && olddelta.tv_usec == 0
 430          && !G.status.synced
 431         ) {
 432                 bb_info_msg("clock synced");
 433                 G.status.synced = 1;
 434         } else if (G.status.synced) {
 435                 bb_info_msg("clock unsynced");
 436                 G.status.synced = 0;
 437         }
 438
 439         G.firstadj = 0;
 440         G.status.reftime = gettime_fp();
 441         G.status.stratum++;     /* one more than selected peer */
 442         G.scale = updated_scale(offset_median);
 443
 444         G.status.refid4 = peers[middle]->update.status.refid4;
 445
 446         lsa = peers[middle]->lsa;
 447         G.status.refid =
 448 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 449                 lsa->u.sa.sa_family != AF_INET ?
 450                         G.status.refid4 :
 451 #endif
 452                         lsa->u.sin.sin_addr.s_addr;
 453
 454         free(peers);
 455
 456  clear_good:
 457         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 458                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 459                 p->update.good = 0;
 460         }
 461 }
 462
 463 static void
 464 settime(double offset)
 465 {
 466         ntp_peer_t *p;
 467         llist_t         *item;
 468         struct timeval  tv, curtime;
 469         char            buf[80];
 470         time_t          tval;
 471
 472         if (!G.settime)
 473                 goto bail;
 474
 475         G.settime = 0;
 476
 477         /* if the offset is small, don't call settimeofday */
 478         if (offset < SETTIME_MIN_OFFSET && offset > -SETTIME_MIN_OFFSET)
 479                 goto bail;
 480
 481         gettimeofday(&curtime, NULL); /* never fails */
 482
 483         d_to_tv(offset, &tv);
 484         curtime.tv_usec += tv.tv_usec + 1000000;
 485         curtime.tv_sec += tv.tv_sec - 1 + (curtime.tv_usec / 1000000);
 486         curtime.tv_usec %= 1000000;
 487
 488         if (settimeofday(&curtime, NULL) == -1) {
 489                 bb_error_msg("settimeofday");
 490                 goto bail;
 491         }
 492
 493         tval = curtime.tv_sec;
 494         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
 495
 496         /* Do we want to print message below to system log when daemonized? */
 497         bb_info_msg("set local clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 498
 499         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 500                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 501                 if (p->next)
 502                         p->next -= offset;
 503                 if (p->deadline)
 504                         p->deadline -= offset;
 505         }
 506
 507  bail:
 508         if (option_mask32 & OPT_q)
 509                 exit(0);
 510 }
 511
 512 static void
 513 update_peer_data(ntp_peer_t *p)
 514 {
 515         int i, best = 0, good = 0;
 516
 517         /*
 518          * clock filter
 519          * find the offset which arrived with the lowest delay
 520          * use that as the peer update
 521          * invalidate it and all older ones
 522          */
 523
 524         for (i = 0; good == 0 && i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 525                 if (p->reply[i].good) {
 526                         good++;
 527                         best = i;
 528                 }
 529         }
 530
 531         for (; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 532                 if (p->reply[i].good) {
 533                         good++;
 534                         if (p->reply[i].delay < p->reply[best].delay)
 535                                 best = i;
 536                 }
 537         }
 538
 539         if (good < 8)
 540                 return;
 541
 542         memcpy(&p->update, &p->reply[best], sizeof(p->update));
 543         adjtime_wrap();
 544
 545         for (i = 0; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++)
 546                 if (p->reply[i].rcvd <= p->reply[best].rcvd)
 547                         p->reply[i].good = 0;
 548 }
 549
 550 static time_t
 551 scale_interval(time_t requested)
 552 {
 553         time_t interval, r;
 554         interval = requested * G.scale;
 555         r = (unsigned)random() % (unsigned long)(MAX(5, interval / 10));
 556         return (interval + r);
 557 }
 558
 559 static void
 560 recv_and_process_peer_pkt(ntp_peer_t *p)
 561 {
 562         char                     *addr;
 563         ssize_t                  size;
 564         ntp_msg_t                msg;
 565         double                   T1, T2, T3, T4;
 566         time_t                   interval;
 567         ntp_offset_t            *offset;
 568
 569         addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->lsa->u.sa);
 570
 571         size = recv(p->query.fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
 572         if (size == -1) {
 573                 bb_perror_msg("recv(%s) error", addr);
 574                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
 575                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
 576                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
 577                  || errno == EAGAIN
 578                 ) {
 579 //TODO: always do this?
 580                         set_next(p, error_interval());
 581                         goto bail;
 582                 }
 583                 xfunc_die();
 584         }
 585
 586         T4 = gettime_fp();
 587
 588         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 589                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", addr);
 590                 goto bail;
 591         }
 592
 593         if (msg.orgtime.int_partl != p->query.msg.xmttime.int_partl
 594          || msg.orgtime.fractionl != p->query.msg.xmttime.fractionl
 595         ) {
 596                 goto bail;
 597         }
 598
 599         if ((msg.status & LI_ALARM) == LI_ALARM
 600          || msg.stratum == 0
 601          || msg.stratum > NTP_MAXSTRATUM
 602         ) {
 603                 interval = error_interval();
 604                 bb_info_msg("reply from %s: not synced, next query %ds", addr, (int) interval);
 605                 goto bail;
 606         }
 607
 608         /*
 609          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
 610          *
 611          *     Timestamp Name          ID   When Generated
 612          *     ------------------------------------------------------------
 613          *     Originate Timestamp     T1   time request sent by client
 614          *     Receive Timestamp       T2   time request received by server
 615          *     Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
 616          *     Destination Timestamp   T4   time reply received by client
 617          *
 618          *  The roundtrip delay d and local clock offset t are defined as
 619          *
 620          *    d = (T4 - T1) - (T3 - T2)     t = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2.
 621          */
 622
 623         T1 = p->query.xmttime;
 624         T2 = lfp_to_d(msg.rectime);
 625         T3 = lfp_to_d(msg.xmttime);
 626
 627         offset = &p->reply[p->shift];
 628
 629         offset->offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
 630         offset->delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
 631         if (offset->delay < 0) {
 632                 interval = error_interval();
 633                 set_next(p, interval);
 634                 bb_info_msg("reply from %s: negative delay %f", addr, p->reply[p->shift].delay);
 635                 goto bail;
 636         }
 637         offset->error = (T2 - T1) - (T3 - T4);
 638 // Can we use (T4 - JAN_1970) instead of time(NULL)?
 639         offset->rcvd = time(NULL);
 640         offset->good = 1;
 641
 642         offset->status.leap = (msg.status & LI_MASK);
 643         offset->status.precision = msg.precision;
 644         offset->status.rootdelay = sfp_to_d(msg.rootdelay);
 645         offset->status.rootdispersion = sfp_to_d(msg.dispersion);
 646         offset->status.refid = ntohl(msg.refid);
 647         offset->status.refid4 = msg.xmttime.fractionl;
 648         offset->status.reftime = lfp_to_d(msg.reftime);
 649         offset->status.poll = msg.ppoll;
 650         offset->status.stratum = msg.stratum;
 651
 652         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_PATHETIC)
 653                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 654         else if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_AGRESSIVE)
 655                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE);
 656         else
 657                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_NORMAL);
 658
 659         set_next(p, interval);
 660         p->state = STATE_REPLY_RECEIVED;
 661
 662         /* every received reply which we do not discard increases trust */
 663         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_MAX) {
 664                 p->trustlevel++;
 665                 if (p->trustlevel == TRUSTLEVEL_BADPEER)
 666                         bb_info_msg("peer %s now valid", addr);
 667         }
 668
 669         bb_info_msg("reply from %s: offset %f delay %f, next query %ds", addr,
 670                         offset->offset, offset->delay, (int) interval);
 671
 672         update_peer_data(p);
 673         settime(offset->offset);
 674
 675         p->shift++;
 676         if (p->shift >= OFFSET_ARRAY_SIZE)
 677                 p->shift = 0;
 678
 679  bail:
 680         free(addr);
 681 }
 682
 683 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 684 static void
 685 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
 686 {
 687         ssize_t          size;
 688         uint8_t          version;
 689         double           rectime;
 690         len_and_sockaddr *to;
 691         struct sockaddr  *from;
 692         ntp_msg_t        msg;
 693         uint8_t          query_status;
 694         uint8_t          query_ppoll;
 695         l_fixedpt_t      query_xmttime;
 696
 697         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
 698         from = xzalloc(to->len);
 699
 700         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
 701         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 702                 char *addr;
 703                 if (size < 0) {
 704                         if (errno == EAGAIN)
 705                                 goto bail;
 706                         bb_perror_msg_and_die("recv_from_to");
 707                 }
 708                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
 709                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", addr);
 710                 free(addr);
 711                 goto bail;
 712         }
 713
 714         query_status = msg.status;
 715         query_ppoll = msg.ppoll;
 716         query_xmttime = msg.xmttime;
 717
 718         /* Build a reply packet */
 719         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 720         msg.status = G.status.synced ? G.status.leap : LI_ALARM;
 721         msg.status |= (query_status & VERSION_MASK);
 722         msg.status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
 723                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
 724         msg.stratum = G.status.stratum;
 725         msg.ppoll = query_ppoll;
 726         msg.precision = G.status.precision;
 727         rectime = gettime_fp();
 728         msg.xmttime = msg.rectime = d_to_lfp(rectime);
 729         msg.reftime = d_to_lfp(G.status.reftime);
 730         //msg.xmttime = d_to_lfp(gettime_fp()); // = msg.rectime
 731         msg.orgtime = query_xmttime;
 732         msg.rootdelay = d_to_sfp(G.status.rootdelay);
 733         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
 734         msg.refid = (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.status.refid4 : G.status.refid;
 735
 736         /* We reply from the local address packet was sent to,
 737          * this makes to/from look swapped here: */
 738         sendmsg_wrap(G.listen_fd,
 739                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
 740                 &msg, size);
 741
 742  bail:
 743         free(to);
 744         free(from);
 745 }
 746 #endif
 747
 748 /* Upstream ntpd's options:
 749  *
 750  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
 751  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
 752  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
 753  *      multicast client and symmetric passive associations.
 754  *      This is the default.
 755  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
 756  *      multicast client and symmetric passive associations.
 757  *      This is almost never a good idea.
 758  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
 759  * -c conffile
 760  *      Specify the name and path of the configuration file,
 761  *      default /etc/ntp.conf
 762  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
 763  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
 764  * -D level
 765  *      Specify debugging level directly.
 766  * -f driftfile
 767  *      Specify the name and path of the frequency file.
 768  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
 769  *      configuration command.
 770  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
 771  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
 772  *      by default. This option allows the time to be set to any value
 773  *      without restriction; however, this can happen only once.
 774  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
 775  *      with a message to the system log. This option can be used
 776  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
 777  * -i jaildir
 778  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
 779  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
 780  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
 781  *      You may need to also specify a -u option.
 782  * -k keyfile
 783  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
 784  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
 785  *      as the "keys FILE" configuration command.
 786  * -l logfile
 787  *      Specify the name and path of the log file. The default
 788  *      is the system log file. This is the same operation as
 789  *      the "logfile FILE" configuration command.
 790  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
 791  * -n   Don't fork.
 792  * -N   To the extent permitted by the operating system,
 793  *      run the ntpd at the highest priority.
 794  * -p pidfile
 795  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
 796  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
 797  *      configuration command.
 798  * -P priority
 799  *      To the extent permitted by the operating system,
 800  *      run the ntpd at the specified priority.
 801  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
 802  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
 803  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
 804  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 805  * -r broadcastdelay
 806  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
 807  *      server to this client. This is necessary only if the delay
 808  *      cannot be computed automatically by the protocol.
 809  * -s statsdir
 810  *      Specify the directory path for files created by the statistics
 811  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
 812  *      configuration command.
 813  * -t key
 814  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
 815  *      more than once.
 816  * -u user[:group]
 817  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
 818  * -v variable
 819  * -V variable
 820  *      Add a system variable listed by default.
 821  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
 822  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
 823  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
 824  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
 825  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
 826  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
 827  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
 828  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
 829  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
 830  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 831  */
 832
 833 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
 834  * in main loop.
 835  */
 836 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
 837 {
 838         unsigned opts;
 839         llist_t *peers;
 840
 841         srandom(getpid());
 842         /* tzset(); - why? it's called automatically when needed, no? */
 843
 844         if (getuid())
 845                 bb_error_msg_and_die("need root privileges");
 846
 847         peers = NULL;
 848         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
 849         opts = getopt32(argv,
 850                         "ngq" /* compat */
 851                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
 852                         "d" /* compat */
 853                         "46aAbLNx", /* compat, ignored */
 854                         &peers, &G.verbose);
 855 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 856         G.listen_fd = -1;
 857         if (opts & OPT_l) {
 858                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
 859                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
 860                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 861         }
 862 #endif
 863         if (opts & OPT_g)
 864                 G.settime = 1;
 865         while (peers)
 866                 add_peers(llist_pop(&peers));
 867         if (!(opts & OPT_n)) {
 868                 logmode = LOGMODE_NONE;
 869                 bb_daemonize(DAEMON_DEVNULL_STDIO);
 870         }
 871
 872         /* Set some globals */
 873         {
 874                 int prec = 0;
 875                 int b;
 876 #if 0
 877                 struct timespec tp;
 878                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
 879                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
 880                 tp.tv_sec = 0;
 881                 tp.tv_nsec = 10000000;
 882                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;    /* convert to Hz */
 883 #else
 884                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
 885 #endif
 886                 while (b > 1)
 887                         prec--, b >>= 1;
 888                 G.status.precision = prec;
 889         }
 890         G.scale = 1;
 891         G.firstadj = 1;
 892
 893         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
 894         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
 895 }
 896
 897 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
 898 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
 899 {
 900         struct globals g;
 901         struct pollfd *pfd;
 902         ntp_peer_t **idx2peer;
 903
 904         memset(&g, 0, sizeof(g));
 905         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
 906
 907         ntp_init(argv);
 908
 909         {
 910                 unsigned cnt = g.peer_cnt;
 911                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
 912                 idx2peer = xzalloc(sizeof(void *) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 913                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 914         }
 915
 916         while (!bb_got_signal) {
 917                 llist_t *item;
 918                 unsigned i, j;
 919                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
 920                 int nfds, timeout;
 921                 time_t cur_time, nextaction;
 922
 923                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
 924
 925                 cur_time = time(NULL);
 926                 nextaction = cur_time + 3600;
 927
 928                 i = 0;
 929 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 930                 if (g.listen_fd != -1) {
 931                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
 932                         pfd[0].events = POLLIN;
 933                         i++;
 934                 }
 935 #endif
 936                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
 937                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
 938                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 939                         ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 940
 941                         if (p->next != 0 && p->next <= cur_time) {
 942                                 /* Time to send new req */
 943                                 trial_cnt++;
 944                                 if (send_query_to_peer(p) == 0)
 945                                         sent_cnt++;
 946                         }
 947                         if (p->deadline != 0 && p->deadline <= cur_time) {
 948                                 /* Timed out waiting for reply */
 949                                 char *addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->lsa->u.sa);
 950
 951                                 timeout = error_interval();
 952                                 bb_info_msg("no reply from %s received in time, "
 953                                                 "next query %ds", addr, timeout);
 954                                 if (p->trustlevel >= TRUSTLEVEL_BADPEER) {
 955                                         p->trustlevel /= 2;
 956                                         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 957                                                 bb_info_msg("peer %s now invalid", addr);
 958                                 }
 959                                 free(addr);
 960
 961                                 set_next(p, timeout);
 962                         }
 963
 964                         if (p->next != 0 && p->next < nextaction)
 965                                 nextaction = p->next;
 966                         if (p->deadline != 0 && p->deadline < nextaction)
 967                                 nextaction = p->deadline;
 968
 969                         if (p->state == STATE_QUERY_SENT) {
 970                                 /* Wait for reply from this peer */
 971                                 pfd[i].fd = p->query.fd;
 972                                 pfd[i].events = POLLIN;
 973                                 idx2peer[i] = p;
 974                                 i++;
 975                         }
 976                 }
 977
 978                 if ((trial_cnt > 0 && sent_cnt == 0) || g.peer_cnt == 0)
 979                         settime(0); /* no good peers, don't wait */
 980
 981                 timeout = nextaction - cur_time;
 982                 if (timeout < 0)
 983                         timeout = 0;
 984
 985                 /* Here we may block */
 986                 if (g.verbose)
 987                         bb_error_msg("entering poll %u secs", timeout);
 988                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
 989                 if (nfds <= 0)
 990                         continue;
 991
 992                 /* Process any received packets */
 993                 j = 0;
 994 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 995                 if (g.listen_fd != -1) {
 996                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
 997                                 nfds--;
 998                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
 999                         }
1000                         j = 1;
1001                 }
1002 #endif
1003                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1004                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1005                                 nfds--;
1006                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1007                         }
1008                 }
1009         } /* while (!bb_got_signal) */
1010
1011         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1012 }