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     m_status;     /* status of local clock and leap info */
  71         uint8_t     m_stratum;    /* stratum level */
  72         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
  73         int8_t      m_precision;
  74         s_fixedpt_t m_rootdelay;
  75         s_fixedpt_t m_dispersion;
  76         uint32_t    m_refid;
  77         l_fixedpt_t m_reftime;
  78         l_fixedpt_t m_orgtime;
  79         l_fixedpt_t m_rectime;
  80         l_fixedpt_t m_xmttime;
  81         uint32_t    m_keyid;
  82         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
  83 } ntp_msg_t;
  84
  85 enum {
  86         NTP_VERSION     = 4,
  87         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
  88         /* Leap Second Codes (high order two bits) */
  89         LI_NOWARNING    = (0 << 6),     /* no warning */
  90         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),     /* add a second (61 seconds) */
  91         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),     /* minus a second (59 seconds) */
  92         LI_ALARM        = (3 << 6),     /* alarm condition */
  93
  94         /* Status Masks */
  95         MODE_MASK       = (7 << 0),
  96         VERSION_MASK    = (7 << 3),
  97         VERSION_SHIFT   = 3,
  98         LI_MASK         = (3 << 6),
  99
 100         /* Mode values */
 101         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
 102         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
 103         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
 104         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
 105         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
 106         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
 107         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
 108         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
 109 };
 110
 111 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
 112
 113 typedef struct {
 114         double          o_offset;
 115         double          o_delay;
 116         //UNUSED: double o_error;
 117         time_t          o_rcvd;
 118         uint32_t        o_refid4;
 119         uint8_t         o_leap;
 120         uint8_t         o_stratum;
 121         uint8_t         o_good;
 122 } ntp_offset_t;
 123
 124 typedef struct {
 125 //TODO: periodically re-resolve DNS names?
 126         len_and_sockaddr        *lsa;
 127         char                    *dotted;
 128         double                  xmttime;
 129         time_t                  next;
 130         time_t                  deadline;
 131         int                     fd;
 132         uint8_t                 state;
 133         uint8_t                 shift;
 134         uint8_t                 trustlevel;
 135         ntp_msg_t               msg;
 136         ntp_offset_t            update;
 137         ntp_offset_t            reply[OFFSET_ARRAY_SIZE];
 138 } ntp_peer_t;
 139 /* for ntp_peer_t::state */
 140 enum {
 141         STATE_NONE,
 142         STATE_QUERY_SENT,
 143         STATE_REPLY_RECEIVED,
 144 };
 145
 146 enum {
 147         OPT_n = (1 << 0),
 148         OPT_g = (1 << 1),
 149         OPT_q = (1 << 2),
 150         OPT_N = (1 << 3),
 151         /* Insert new options above this line. */
 152         /* Non-compat options: */
 153         OPT_p = (1 << 4),
 154         OPT_l = (1 << 5) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
 155 };
 156
 157
 158 struct globals {
 159         double          rootdelay;
 160         double          reftime;
 161         llist_t         *ntp_peers;
 162 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 163         int             listen_fd;
 164 #endif
 165         unsigned        verbose;
 166         unsigned        peer_cnt;
 167         uint32_t        refid;
 168         uint32_t        refid4;
 169         uint32_t        scale;
 170         uint8_t         synced;
 171         uint8_t         leap;
 172         int8_t          precision;
 173         uint8_t         stratum;
 174         uint8_t         time_is_stepped;
 175         uint8_t         first_adj_done;
 176 };
 177 #define G (*ptr_to_globals)
 178
 179
 180 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
 181
 182
 183 static void
 184 set_next(ntp_peer_t *p, unsigned t)
 185 {
 186         p->next = time(NULL) + t;
 187         p->deadline = 0;
 188 }
 189
 190 static void
 191 add_peers(const char *s)
 192 {
 193         ntp_peer_t *p;
 194
 195         p = xzalloc(sizeof(*p));
 196 //TODO: big ntpd uses all IPs, not just 1st, do we need to mimic that?
 197         p->lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
 198         p->dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->lsa->u.sa);
 199         p->fd = -1;
 200         p->msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 201         if (STATE_NONE != 0)
 202                 p->state = STATE_NONE;
 203         p->trustlevel = TRUSTLEVEL_PATHETIC;
 204         set_next(p, 0);
 205
 206         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
 207         G.peer_cnt++;
 208 }
 209
 210 static double
 211 gettime1900fp(void)
 212 {
 213         struct timeval tv;
 214         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 215         return (tv.tv_sec + 1.0e-6 * tv.tv_usec + OFFSET_1900_1970);
 216 }
 217
 218 static void
 219 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
 220 {
 221         tv->tv_sec = (long)d;
 222         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
 223 }
 224
 225 static double
 226 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
 227 {
 228         double ret;
 229         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
 230         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
 231         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
 232         return ret;
 233 }
 234
 235 #if 0 //UNUSED
 236 static double
 237 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
 238 {
 239         double ret;
 240         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
 241         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
 242         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
 243         return ret;
 244 }
 245 #endif
 246
 247 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 248 static l_fixedpt_t
 249 d_to_lfp(double d)
 250 {
 251         l_fixedpt_t lfp;
 252         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
 253         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
 254         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
 255         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
 256         return lfp;
 257 }
 258
 259 static s_fixedpt_t
 260 d_to_sfp(double d)
 261 {
 262         s_fixedpt_t sfp;
 263         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
 264         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
 265         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
 266         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
 267         return sfp;
 268 }
 269 #endif
 270
 271 static void
 272 set_deadline(ntp_peer_t *p, time_t t)
 273 {
 274         p->deadline = time(NULL) + t;
 275         p->next = 0;
 276 }
 277
 278 static unsigned
 279 error_interval(void)
 280 {
 281         unsigned interval, r;
 282         interval = INTERVAL_QUERY_PATHETIC * QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 283         r = (unsigned)random() % (unsigned)(interval / 10);
 284         return (interval + r);
 285 }
 286
 287 static int
 288 do_sendto(int fd,
 289                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
 290                 ntp_msg_t *msg, ssize_t len)
 291 {
 292         ssize_t ret;
 293
 294         errno = 0;
 295         if (!from) {
 296                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
 297         } else {
 298                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
 299         }
 300         if (ret != len) {
 301                 bb_perror_msg("send failed");
 302                 return -1;
 303         }
 304         return 0;
 305 }
 306
 307 static int
 308 send_query_to_peer(ntp_peer_t *p)
 309 {
 310         // Why do we need to bind()?
 311         // See what happens when we don't bind:
 312         //
 313         // socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
 314         // setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
 315         // gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
 316         // sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
 317         // ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
 318         // time(NULL)              = 1259071266
 319         // write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
 320         // poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
 321         // recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
 322         // ^^^ this recv will receive packets to any local port!
 323         //
 324         // Uncomment this and use strace to see it in action:
 325 #define PROBE_LOCAL_ADDR // { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); }
 326
 327         if (p->fd == -1) {
 328                 int fd, family;
 329                 len_and_sockaddr *local_lsa;
 330
 331                 family = p->lsa->u.sa.sa_family;
 332                 //was: p->fd = xsocket(family, SOCK_DGRAM, 0);
 333                 p->fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
 334                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
 335                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
 336                  * and remembered in p->fd, thus later recv(p->fd)
 337                  * receives only packets sent to this port.
 338                  */
 339                 PROBE_LOCAL_ADDR
 340                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
 341                 PROBE_LOCAL_ADDR
 342 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 343                 if (family == AF_INET)
 344 #endif
 345                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 346                 free(local_lsa);
 347         }
 348
 349         /*
 350          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 351          * server will copy said number into the originate field on the
 352          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 353          *
 354          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 355          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 356          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 357          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 358          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 359          *
 360          * Save the real transmit timestamp locally.
 361          */
 362
 363         p->msg.m_xmttime.int_partl = random();
 364         p->msg.m_xmttime.fractionl = random();
 365         p->xmttime = gettime1900fp();
 366
 367         if (do_sendto(p->fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->lsa->len,
 368                         &p->msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
 369         ) {
 370                 set_next(p, INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 371                 return -1;
 372         }
 373
 374         if (G.verbose)
 375                 bb_error_msg("sent query to %s", p->dotted);
 376         p->state = STATE_QUERY_SENT;
 377         set_deadline(p, QUERYTIME_MAX);
 378
 379         return 0;
 380 }
 381
 382 static int
 383 compare_offsets(const void *aa, const void *bb)
 384 {
 385         const ntp_peer_t *const *a = aa;
 386         const ntp_peer_t *const *b = bb;
 387         if ((*a)->update.o_offset < (*b)->update.o_offset)
 388                 return -1;
 389         return ((*a)->update.o_offset > (*b)->update.o_offset);
 390 }
 391
 392 static uint32_t
 393 updated_scale(double offset)
 394 {
 395         if (offset < 0)
 396                 offset = -offset;
 397         if (offset > QSCALE_OFF_MAX)
 398                 return 1;
 399         if (offset < QSCALE_OFF_MIN)
 400                 return QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 401         return QSCALE_OFF_MAX / offset;
 402 }
 403
 404 static void
 405 slew_time(void)
 406 {
 407         llist_t *item;
 408         double offset_median;
 409         struct timeval tv;
 410
 411         {
 412                 len_and_sockaddr *lsa;
 413                 ntp_peer_t **peers = xzalloc(sizeof(peers[0]) * G.peer_cnt);
 414                 unsigned goodpeer_cnt = 0;
 415                 unsigned middle;
 416
 417                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 418                         ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 419                         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 420                                 continue;
 421                         if (!p->update.o_good)
 422                                 return;
 423                         peers[goodpeer_cnt++] = p;
 424                 }
 425
 426                 if (goodpeer_cnt == 0) {
 427                         free(peers);
 428                         goto clear_good;
 429                 }
 430
 431                 qsort(peers, goodpeer_cnt, sizeof(peers[0]), compare_offsets);
 432
 433                 middle = goodpeer_cnt / 2;
 434                 if (middle != 0 && (goodpeer_cnt & 1) == 0) {
 435                         offset_median = (peers[middle-1]->update.o_offset + peers[middle]->update.o_offset) / 2;
 436                         G.rootdelay = (peers[middle-1]->update.o_delay + peers[middle]->update.o_delay) / 2;
 437                         G.stratum = 1 + MAX(peers[middle-1]->update.o_stratum, peers[middle]->update.o_stratum);
 438                 } else {
 439                         offset_median = peers[middle]->update.o_offset;
 440                         G.rootdelay = peers[middle]->update.o_delay;
 441                         G.stratum = 1 + peers[middle]->update.o_stratum;
 442                 }
 443                 G.leap = peers[middle]->update.o_leap;
 444                 G.refid4 = peers[middle]->update.o_refid4;
 445                 lsa = peers[middle]->lsa;
 446                 G.refid =
 447 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 448                         lsa->u.sa.sa_family != AF_INET ?
 449                                 G.refid4 :
 450 #endif
 451                                 lsa->u.sin.sin_addr.s_addr;
 452                 free(peers);
 453         }
 454
 455         bb_error_msg("adjusting clock by %fs, our stratum is %u", offset_median, G.stratum);
 456
 457         errno = 0;
 458         d_to_tv(offset_median, &tv);
 459         if (adjtime(&tv, &tv) == -1) {
 460                 bb_perror_msg("adjtime failed"); //TODO: maybe _and_die?
 461         } else {
 462                 if (G.verbose >= 2)
 463                         bb_error_msg("old adjust: %d.%06u", (int)tv.tv_sec, (unsigned)tv.tv_usec);
 464                 if (G.first_adj_done) {
 465                         uint8_t synced = (tv.tv_sec == 0 && tv.tv_usec == 0);
 466                         if (synced != G.synced) {
 467                                 G.synced = synced;
 468                                 bb_error_msg("clock is %ssynced", synced ? "" : "un");
 469                         }
 470                 }
 471                 G.first_adj_done = 1;
 472         }
 473
 474         G.reftime = gettime1900fp();
 475 //TODO: log if G.scale changed?
 476         G.scale = updated_scale(offset_median);
 477
 478  clear_good:
 479         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 480                 ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 481                 p->update.o_good = 0;
 482         }
 483 }
 484
 485 static void
 486 step_time_once(double offset)
 487 {
 488         ntp_peer_t *p;
 489         llist_t *item;
 490         struct timeval tv;
 491         char buf[80];
 492         time_t tval;
 493
 494         if (G.time_is_stepped)
 495                 goto bail;
 496         G.time_is_stepped = 1;
 497
 498         /* if the offset is small, don't call settimeofday */
 499         if (offset < SETTIME_MIN_OFFSET && offset > -SETTIME_MIN_OFFSET)
 500                 goto bail;
 501
 502         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 503         offset += tv.tv_sec;
 504         offset += 1.0e-6 * tv.tv_usec;
 505         d_to_tv(offset, &tv);
 506
 507         if (settimeofday(&tv, NULL) == -1) {
 508                 bb_perror_msg("settimeofday");
 509                 goto bail;
 510         }
 511
 512         tval = tv.tv_sec;
 513         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
 514
 515 // Do we want to print message below to system log when daemonized?
 516         bb_error_msg("setting clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 517
 518         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 519                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 520                 if (p->next)
 521                         p->next -= offset;
 522                 if (p->deadline)
 523                         p->deadline -= offset;
 524         }
 525
 526  bail:
 527         if (option_mask32 & OPT_q)
 528                 exit(0);
 529 }
 530
 531 static void
 532 update_peer_data(ntp_peer_t *p)
 533 {
 534         /* Clock filter.
 535          * Find the offset which arrived with the lowest delay.
 536          * Use that as the peer update.
 537          * Invalidate it and all older ones.
 538          */
 539         int i;
 540         int best = -1;
 541         int good = 0;
 542
 543         for (i = 0; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 544                 if (p->reply[i].o_good) {
 545                         good++;
 546                         if (best < 0 || p->reply[i].o_delay < p->reply[best].o_delay)
 547                                 best = i;
 548                 }
 549         }
 550
 551         if (good < 8) //FIXME: was it meant to be OFFSET_ARRAY_SIZE, not 8?
 552                 return;
 553
 554         memcpy(&p->update, &p->reply[best], sizeof(p->update));
 555         slew_time();
 556
 557         for (i = 0; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++)
 558                 if (p->reply[i].o_rcvd <= p->reply[best].o_rcvd)
 559                         p->reply[i].o_good = 0;
 560 }
 561
 562 static unsigned
 563 scale_interval(unsigned requested)
 564 {
 565         unsigned interval, r;
 566         interval = requested * G.scale;
 567         r = (unsigned)random() % (unsigned)(MAX(5, interval / 10));
 568         return (interval + r);
 569 }
 570
 571 static void
 572 recv_and_process_peer_pkt(ntp_peer_t *p)
 573 {
 574         ssize_t                  size;
 575         ntp_msg_t                msg;
 576         double                   T1, T2, T3, T4;
 577         unsigned                 interval;
 578         ntp_offset_t            *offset;
 579
 580         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
 581          * ntp servers reply from their *other IP*.
 582          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
 583          */
 584         size = recv(p->fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
 585         if (size == -1) {
 586                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->dotted);
 587                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
 588                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
 589                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
 590                  || errno == EAGAIN
 591                 ) {
 592 //TODO: always do this?
 593                         set_next(p, error_interval());
 594                         goto close_sock;
 595                 }
 596                 xfunc_die();
 597         }
 598
 599         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 600                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->dotted);
 601                 goto bail;
 602         }
 603
 604         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->msg.m_xmttime.int_partl
 605          || msg.m_orgtime.fractionl != p->msg.m_xmttime.fractionl
 606         ) {
 607                 goto bail;
 608         }
 609
 610         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
 611          || msg.m_stratum == 0
 612          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
 613         ) {
 614                 interval = error_interval();
 615                 bb_error_msg("reply from %s: not synced, next query in %us", p->dotted, interval);
 616                 goto close_sock;
 617         }
 618
 619         /*
 620          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
 621          *
 622          *     Timestamp Name          ID   When Generated
 623          *     ------------------------------------------------------------
 624          *     Originate Timestamp     T1   time request sent by client
 625          *     Receive Timestamp       T2   time request received by server
 626          *     Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
 627          *     Destination Timestamp   T4   time reply received by client
 628          *
 629          *  The roundtrip delay d and local clock offset t are defined as
 630          *
 631          *    d = (T4 - T1) - (T3 - T2)     t = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2.
 632          */
 633
 634         T4 = gettime1900fp();
 635         T1 = p->xmttime;
 636         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
 637         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
 638
 639         offset = &p->reply[p->shift];
 640
 641         offset->o_offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
 642         offset->o_delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
 643         if (offset->o_delay < 0) {
 644                 bb_error_msg("reply from %s: negative delay %f", p->dotted, offset->o_delay);
 645                 interval = error_interval();
 646                 set_next(p, interval);
 647                 goto close_sock;
 648         }
 649         //UNUSED: offset->o_error = (T2 - T1) - (T3 - T4);
 650         offset->o_rcvd = time(NULL); /* can use (time_t)(T4 - OFFSET_1900_1970) too */
 651         offset->o_good = 1;
 652
 653         offset->o_leap = (msg.m_status & LI_MASK);
 654         //UNUSED: offset->o_precision = msg.m_precision;
 655         //UNUSED: offset->o_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
 656         //UNUSED: offset->o_rootdispersion = sfp_to_d(msg.m_dispersion);
 657         //UNUSED: offset->o_refid = ntohl(msg.m_refid);
 658         offset->o_refid4 = msg.m_xmttime.fractionl;
 659         //UNUSED: offset->o_reftime = lfp_to_d(msg.m_reftime);
 660         //UNUSED: offset->o_poll = msg.m_ppoll;
 661         offset->o_stratum = msg.m_stratum;
 662
 663         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_PATHETIC)
 664                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 665         else if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_AGRESSIVE)
 666                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE);
 667         else
 668                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_NORMAL);
 669
 670         set_next(p, interval);
 671         p->state = STATE_REPLY_RECEIVED;
 672
 673         /* every received reply which we do not discard increases trust */
 674         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_MAX) {
 675                 p->trustlevel++;
 676                 if (p->trustlevel == TRUSTLEVEL_BADPEER)
 677                         bb_error_msg("peer %s now valid", p->dotted);
 678         }
 679
 680         if (G.verbose)
 681                 bb_error_msg("reply from %s: offset %f delay %f, next query in %us", p->dotted,
 682                         offset->o_offset, offset->o_delay, interval);
 683
 684         update_peer_data(p);
 685 //TODO: do it after all peers had a chance to return at least one reply?
 686         step_time_once(offset->o_offset);
 687
 688         p->shift++;
 689         if (p->shift >= OFFSET_ARRAY_SIZE)
 690                 p->shift = 0;
 691
 692  close_sock:
 693         /* We do not expect any more packets for now.
 694          * Closing the socket informs kernel about it.
 695          * We open a new socket when we send a new query.
 696          */
 697         close(p->fd);
 698         p->fd = -1;
 699  bail:
 700         return;
 701 }
 702
 703 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 704 static void
 705 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
 706 {
 707         ssize_t          size;
 708         uint8_t          version;
 709         double           rectime;
 710         len_and_sockaddr *to;
 711         struct sockaddr  *from;
 712         ntp_msg_t        msg;
 713         uint8_t          query_status;
 714         uint8_t          query_ppoll;
 715         l_fixedpt_t      query_xmttime;
 716
 717         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
 718         from = xzalloc(to->len);
 719
 720         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
 721         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 722                 char *addr;
 723                 if (size < 0) {
 724                         if (errno == EAGAIN)
 725                                 goto bail;
 726                         bb_perror_msg_and_die("recv_from_to");
 727                 }
 728                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
 729                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", addr);
 730                 free(addr);
 731                 goto bail;
 732         }
 733
 734         query_status = msg.m_status;
 735         query_ppoll = msg.m_ppoll;
 736         query_xmttime = msg.m_xmttime;
 737
 738         /* Build a reply packet */
 739         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 740         msg.m_status = G.synced ? G.leap : LI_ALARM;
 741         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
 742         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
 743                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
 744         msg.m_stratum = G.stratum;
 745         msg.m_ppoll = query_ppoll;
 746         msg.m_precision = G.precision;
 747         rectime = gettime1900fp();
 748         msg.m_xmttime = msg.m_rectime = d_to_lfp(rectime);
 749         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
 750         //msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900fp()); // = msg.m_rectime
 751         msg.m_orgtime = query_xmttime;
 752         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
 753         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
 754         msg.m_refid = (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid4 : G.refid;
 755
 756         /* We reply from the local address packet was sent to,
 757          * this makes to/from look swapped here: */
 758         do_sendto(G.listen_fd,
 759                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
 760                 &msg, size);
 761
 762  bail:
 763         free(to);
 764         free(from);
 765 }
 766 #endif
 767
 768 /* Upstream ntpd's options:
 769  *
 770  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
 771  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
 772  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
 773  *      multicast client and symmetric passive associations.
 774  *      This is the default.
 775  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
 776  *      multicast client and symmetric passive associations.
 777  *      This is almost never a good idea.
 778  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
 779  * -c conffile
 780  *      Specify the name and path of the configuration file,
 781  *      default /etc/ntp.conf
 782  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
 783  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
 784  * -D level
 785  *      Specify debugging level directly.
 786  * -f driftfile
 787  *      Specify the name and path of the frequency file.
 788  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
 789  *      configuration command.
 790  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
 791  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
 792  *      by default. This option allows the time to be set to any value
 793  *      without restriction; however, this can happen only once.
 794  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
 795  *      with a message to the system log. This option can be used
 796  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
 797  * -i jaildir
 798  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
 799  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
 800  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
 801  *      You may need to also specify a -u option.
 802  * -k keyfile
 803  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
 804  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
 805  *      as the "keys FILE" configuration command.
 806  * -l logfile
 807  *      Specify the name and path of the log file. The default
 808  *      is the system log file. This is the same operation as
 809  *      the "logfile FILE" configuration command.
 810  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
 811  * -n   Don't fork.
 812  * -N   To the extent permitted by the operating system,
 813  *      run the ntpd at the highest priority.
 814  * -p pidfile
 815  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
 816  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
 817  *      configuration command.
 818  * -P priority
 819  *      To the extent permitted by the operating system,
 820  *      run the ntpd at the specified priority.
 821  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
 822  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
 823  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
 824  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 825  * -r broadcastdelay
 826  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
 827  *      server to this client. This is necessary only if the delay
 828  *      cannot be computed automatically by the protocol.
 829  * -s statsdir
 830  *      Specify the directory path for files created by the statistics
 831  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
 832  *      configuration command.
 833  * -t key
 834  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
 835  *      more than once.
 836  * -u user[:group]
 837  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
 838  * -v variable
 839  * -V variable
 840  *      Add a system variable listed by default.
 841  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
 842  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
 843  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
 844  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
 845  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
 846  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
 847  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
 848  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
 849  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
 850  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 851  */
 852
 853 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
 854  * in main loop.
 855  */
 856 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
 857 {
 858         unsigned opts;
 859         llist_t *peers;
 860
 861         srandom(getpid());
 862         /* tzset(); - why? it's called automatically when needed, no? */
 863
 864         if (getuid())
 865                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
 866
 867         peers = NULL;
 868         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
 869         opts = getopt32(argv,
 870                         "ngqN" /* compat */
 871                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
 872                         "d" /* compat */
 873                         "46aAbLx", /* compat, ignored */
 874                         &peers, &G.verbose);
 875         if (!(opts & (OPT_p|OPT_l)))
 876                 bb_show_usage();
 877 //WRONG
 878 //      if (opts & OPT_g)
 879 //              G.time_is_stepped = 1;
 880         while (peers)
 881                 add_peers(llist_pop(&peers));
 882         if (!(opts & OPT_n)) {
 883                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
 884                 logmode = LOGMODE_NONE;
 885         }
 886 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 887         G.listen_fd = -1;
 888         if (opts & OPT_l) {
 889                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
 890                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
 891                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 892         }
 893 #endif
 894         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
 895         if (opts & OPT_N)
 896                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
 897
 898         /* Set some globals */
 899         {
 900                 int prec = 0;
 901                 int b;
 902 #if 0
 903                 struct timespec tp;
 904                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
 905                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
 906                 tp.tv_sec = 0;
 907                 tp.tv_nsec = 10000000;
 908                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;    /* convert to Hz */
 909 #else
 910                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
 911 #endif
 912                 while (b > 1)
 913                         prec--, b >>= 1;
 914                 G.precision = prec;
 915         }
 916         G.scale = 1;
 917
 918         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
 919         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
 920 }
 921
 922 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
 923 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
 924 {
 925         struct globals g;
 926         struct pollfd *pfd;
 927         ntp_peer_t **idx2peer;
 928
 929         memset(&g, 0, sizeof(g));
 930         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
 931
 932         ntp_init(argv);
 933
 934         {
 935                 unsigned cnt = g.peer_cnt;
 936                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
 937                 idx2peer = xzalloc(sizeof(void *) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 938                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 939         }
 940
 941         while (!bb_got_signal) {
 942                 llist_t *item;
 943                 unsigned i, j;
 944                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
 945                 int nfds, timeout;
 946                 time_t cur_time, nextaction;
 947
 948                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
 949
 950                 cur_time = time(NULL);
 951                 nextaction = cur_time + 3600;
 952
 953                 i = 0;
 954 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 955                 if (g.listen_fd != -1) {
 956                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
 957                         pfd[0].events = POLLIN;
 958                         i++;
 959                 }
 960 #endif
 961                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
 962                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
 963                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 964                         ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 965
 966                         if (p->next != 0 && p->next <= cur_time) {
 967                                 /* Time to send new req */
 968                                 trial_cnt++;
 969                                 if (send_query_to_peer(p) == 0)
 970                                         sent_cnt++;
 971                         }
 972                         if (p->deadline != 0 && p->deadline <= cur_time) {
 973                                 /* Timed out waiting for reply */
 974                                 timeout = error_interval();
 975                                 bb_error_msg("timed out waiting for %s, "
 976                                                 "next query in %us", p->dotted, timeout);
 977                                 if (p->trustlevel >= TRUSTLEVEL_BADPEER) {
 978                                         p->trustlevel /= 2;
 979                                         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 980                                                 bb_error_msg("peer %s now invalid", p->dotted);
 981                                 }
 982                                 set_next(p, timeout);
 983                         }
 984
 985                         if (p->next != 0 && p->next < nextaction)
 986                                 nextaction = p->next;
 987                         if (p->deadline != 0 && p->deadline < nextaction)
 988                                 nextaction = p->deadline;
 989
 990                         if (p->state == STATE_QUERY_SENT) {
 991                                 /* Wait for reply from this peer */
 992                                 pfd[i].fd = p->fd;
 993                                 pfd[i].events = POLLIN;
 994                                 idx2peer[i] = p;
 995                                 i++;
 996                         }
 997                 }
 998
 999                 if ((trial_cnt > 0 && sent_cnt == 0) || g.peer_cnt == 0)
1000                         step_time_once(0); /* no good peers, don't wait */
1001
1002                 timeout = nextaction - cur_time;
1003                 if (timeout < 1)
1004                         timeout = 1;
1005
1006                 /* Here we may block */
1007                 if (g.verbose >= 2)
1008                         bb_error_msg("poll %u sec, sockets:%u", timeout, i);
1009                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
1010                 if (nfds <= 0)
1011                         continue;
1012
1013                 /* Process any received packets */
1014                 j = 0;
1015 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1016                 if (g.listen_fd != -1) {
1017                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1018                                 nfds--;
1019                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
1020                         }
1021                         j = 1;
1022                 }
1023 #endif
1024                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1025                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1026                                 nfds--;
1027                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1028                         }
1029                 }
1030         } /* while (!bb_got_signal) */
1031
1032         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1033 }