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         ntp_peer_t       *p;
 408         llist_t          *item;
 409         unsigned          offset_cnt;
 410         double            offset_median;
 411         struct timeval    tv;
 412
 413         offset_cnt = 0;
 414         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 415                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 416                 if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 417                         continue;
 418                 if (!p->update.o_good)
 419                         return;
 420                 offset_cnt++;
 421         }
 422
 423         if (offset_cnt == 0)
 424                 goto clear_good;
 425
 426         {
 427                 len_and_sockaddr *lsa;
 428                 unsigned middle;
 429                 unsigned i = 0;
 430                 ntp_peer_t **peers = xzalloc(sizeof(peers[0]) * offset_cnt);
 431
 432                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 433                         p = (ntp_peer_t *) item->data;
 434                         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 435                                 continue;
 436                         peers[i++] = p;
 437                 }
 438
 439                 qsort(peers, offset_cnt, sizeof(peers[0]), compare_offsets);
 440
 441                 middle = offset_cnt / 2;
 442                 if (middle != 0 && (offset_cnt & 1) == 0) {
 443                         offset_median = (peers[middle-1]->update.o_offset + peers[middle]->update.o_offset) / 2;
 444                         G.rootdelay = (peers[middle-1]->update.o_delay + peers[middle]->update.o_delay) / 2;
 445                         G.stratum = 1 + MAX(peers[middle-1]->update.o_stratum, peers[middle]->update.o_stratum);
 446                 } else {
 447                         offset_median = peers[middle]->update.o_offset;
 448                         G.rootdelay = peers[middle]->update.o_delay;
 449                         G.stratum = 1 + peers[middle]->update.o_stratum;
 450                 }
 451                 G.leap = peers[middle]->update.o_leap;
 452                 G.refid4 = peers[middle]->update.o_refid4;
 453                 lsa = peers[middle]->lsa;
 454                 G.refid =
 455 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 456                         lsa->u.sa.sa_family != AF_INET ?
 457                                 G.refid4 :
 458 #endif
 459                                 lsa->u.sin.sin_addr.s_addr;
 460                 free(peers);
 461         }
 462
 463         bb_error_msg("adjusting clock by %fs, our stratum is %u", offset_median, G.stratum);
 464
 465         errno = 0;
 466         d_to_tv(offset_median, &tv);
 467         if (adjtime(&tv, &tv) == -1) {
 468                 bb_perror_msg("adjtime failed"); //TODO: maybe _and_die?
 469         } else {
 470                 if (G.verbose >= 2)
 471                         bb_error_msg("old adjust: %d.%06u", (int)tv.tv_sec, (unsigned)tv.tv_usec);
 472                 if (G.first_adj_done
 473                  && tv.tv_sec == 0
 474                  && tv.tv_usec == 0 // TODO: allow for tiny values?
 475                  && !G.synced
 476                 ) {
 477                         G.synced = 1;
 478                         bb_error_msg("clock %ssynced", "");
 479                 } else
 480                 if (G.synced) {
 481                         G.synced = 0;
 482                         bb_error_msg("clock %ssynced", "un");
 483                 }
 484         }
 485
 486         G.first_adj_done = 1;
 487         G.reftime = gettime1900fp();
 488         G.scale = updated_scale(offset_median);
 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.o_good = 0;
 494         }
 495 }
 496
 497 static void
 498 step_time_once(double offset)
 499 {
 500         ntp_peer_t *p;
 501         llist_t *item;
 502         struct timeval tv;
 503         char buf[80];
 504         time_t tval;
 505
 506         if (G.time_is_stepped)
 507                 goto bail;
 508         G.time_is_stepped = 1;
 509
 510         /* if the offset is small, don't call settimeofday */
 511         if (offset < SETTIME_MIN_OFFSET && offset > -SETTIME_MIN_OFFSET)
 512                 goto bail;
 513
 514         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 515         offset += tv.tv_sec;
 516         offset += 1.0e-6 * tv.tv_usec;
 517         d_to_tv(offset, &tv);
 518
 519         if (settimeofday(&tv, NULL) == -1) {
 520                 bb_error_msg("settimeofday");
 521                 goto bail;
 522         }
 523
 524         tval = tv.tv_sec;
 525         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
 526
 527 // Do we want to print message below to system log when daemonized?
 528         bb_error_msg("setting clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 529
 530         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 531                 p = (ntp_peer_t *) item->data;
 532                 if (p->next)
 533                         p->next -= offset;
 534                 if (p->deadline)
 535                         p->deadline -= offset;
 536         }
 537
 538  bail:
 539         if (option_mask32 & OPT_q)
 540                 exit(0);
 541 }
 542
 543 static void
 544 update_peer_data(ntp_peer_t *p)
 545 {
 546         /* Clock filter.
 547          * Find the offset which arrived with the lowest delay.
 548          * Use that as the peer update.
 549          * Invalidate it and all older ones.
 550          */
 551         int i;
 552         int best = best; /* for compiler */
 553         int good;
 554
 555         good = 0;
 556         for (i = 0; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 557                 if (p->reply[i].o_good) {
 558                         good++;
 559                         best = i++;
 560                         break;
 561                 }
 562         }
 563
 564         for (; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++) {
 565                 if (p->reply[i].o_good) {
 566                         good++;
 567                         if (p->reply[i].o_delay < p->reply[best].o_delay)
 568                                 best = i;
 569                 }
 570         }
 571
 572         if (good < 8) //FIXME: was it meant to be OFFSET_ARRAY_SIZE, not 8?
 573                 return;
 574
 575         memcpy(&p->update, &p->reply[best], sizeof(p->update));
 576         slew_time();
 577
 578         for (i = 0; i < OFFSET_ARRAY_SIZE; i++)
 579                 if (p->reply[i].o_rcvd <= p->reply[best].o_rcvd)
 580                         p->reply[i].o_good = 0;
 581 }
 582
 583 static unsigned
 584 scale_interval(unsigned requested)
 585 {
 586         unsigned interval, r;
 587         interval = requested * G.scale;
 588         r = (unsigned)random() % (unsigned)(MAX(5, interval / 10));
 589         return (interval + r);
 590 }
 591
 592 static void
 593 recv_and_process_peer_pkt(ntp_peer_t *p)
 594 {
 595         ssize_t                  size;
 596         ntp_msg_t                msg;
 597         double                   T1, T2, T3, T4;
 598         unsigned                 interval;
 599         ntp_offset_t            *offset;
 600
 601         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
 602          * ntp servers reply from their *other IP*.
 603          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
 604          */
 605         size = recv(p->fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
 606         if (size == -1) {
 607                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->dotted);
 608                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
 609                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
 610                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
 611                  || errno == EAGAIN
 612                 ) {
 613 //TODO: always do this?
 614                         set_next(p, error_interval());
 615                         goto close_sock;
 616                 }
 617                 xfunc_die();
 618         }
 619
 620         T4 = gettime1900fp();
 621
 622         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 623                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->dotted);
 624                 goto bail;
 625         }
 626
 627         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->msg.m_xmttime.int_partl
 628          || msg.m_orgtime.fractionl != p->msg.m_xmttime.fractionl
 629         ) {
 630                 goto bail;
 631         }
 632
 633         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
 634          || msg.m_stratum == 0
 635          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
 636         ) {
 637                 interval = error_interval();
 638                 bb_error_msg("reply from %s: not synced, next query in %us", p->dotted, interval);
 639                 goto close_sock;
 640         }
 641
 642         /*
 643          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
 644          *
 645          *     Timestamp Name          ID   When Generated
 646          *     ------------------------------------------------------------
 647          *     Originate Timestamp     T1   time request sent by client
 648          *     Receive Timestamp       T2   time request received by server
 649          *     Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
 650          *     Destination Timestamp   T4   time reply received by client
 651          *
 652          *  The roundtrip delay d and local clock offset t are defined as
 653          *
 654          *    d = (T4 - T1) - (T3 - T2)     t = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2.
 655          */
 656
 657         T1 = p->xmttime;
 658         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
 659         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
 660
 661         offset = &p->reply[p->shift];
 662
 663         offset->o_offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
 664         offset->o_delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
 665         if (offset->o_delay < 0) {
 666                 interval = error_interval();
 667                 set_next(p, interval);
 668                 bb_error_msg("reply from %s: negative delay %f", p->dotted, p->reply[p->shift].o_delay);
 669                 goto close_sock;
 670         }
 671         //UNUSED: offset->o_error = (T2 - T1) - (T3 - T4);
 672 // Can we use (T4 - OFFSET_1900_1970) instead of time(NULL)?
 673         offset->o_rcvd = time(NULL);
 674         offset->o_good = 1;
 675
 676         offset->o_leap = (msg.m_status & LI_MASK);
 677         //UNUSED: offset->o_precision = msg.m_precision;
 678         //UNUSED: offset->o_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
 679         //UNUSED: offset->o_rootdispersion = sfp_to_d(msg.m_dispersion);
 680         //UNUSED: offset->o_refid = ntohl(msg.m_refid);
 681         offset->o_refid4 = msg.m_xmttime.fractionl;
 682         //UNUSED: offset->o_reftime = lfp_to_d(msg.m_reftime);
 683         //UNUSED: offset->o_poll = msg.m_ppoll;
 684         offset->o_stratum = msg.m_stratum;
 685
 686         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_PATHETIC)
 687                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 688         else if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_AGRESSIVE)
 689                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE);
 690         else
 691                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_NORMAL);
 692
 693         set_next(p, interval);
 694         p->state = STATE_REPLY_RECEIVED;
 695
 696         /* every received reply which we do not discard increases trust */
 697         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_MAX) {
 698                 p->trustlevel++;
 699                 if (p->trustlevel == TRUSTLEVEL_BADPEER)
 700                         bb_error_msg("peer %s now valid", p->dotted);
 701         }
 702
 703         if (G.verbose)
 704                 bb_error_msg("reply from %s: offset %f delay %f, next query in %us", p->dotted,
 705                         offset->o_offset, offset->o_delay, interval);
 706
 707         update_peer_data(p);
 708 //TODO: do it after all peers had a chance to return at least one reply?
 709         step_time_once(offset->o_offset);
 710
 711         p->shift++;
 712         if (p->shift >= OFFSET_ARRAY_SIZE)
 713                 p->shift = 0;
 714
 715  close_sock:
 716         /* We do not expect any more packets for now.
 717          * Closing the socket informs kernel about it.
 718          * We open a new socket when we send a new query.
 719          */
 720         close(p->fd);
 721         p->fd = -1;
 722  bail:
 723         return;
 724 }
 725
 726 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 727 static void
 728 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
 729 {
 730         ssize_t          size;
 731         uint8_t          version;
 732         double           rectime;
 733         len_and_sockaddr *to;
 734         struct sockaddr  *from;
 735         ntp_msg_t        msg;
 736         uint8_t          query_status;
 737         uint8_t          query_ppoll;
 738         l_fixedpt_t      query_xmttime;
 739
 740         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
 741         from = xzalloc(to->len);
 742
 743         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
 744         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 745                 char *addr;
 746                 if (size < 0) {
 747                         if (errno == EAGAIN)
 748                                 goto bail;
 749                         bb_perror_msg_and_die("recv_from_to");
 750                 }
 751                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
 752                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", addr);
 753                 free(addr);
 754                 goto bail;
 755         }
 756
 757         query_status = msg.m_status;
 758         query_ppoll = msg.m_ppoll;
 759         query_xmttime = msg.m_xmttime;
 760
 761         /* Build a reply packet */
 762         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 763         msg.m_status = G.synced ? G.leap : LI_ALARM;
 764         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
 765         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
 766                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
 767         msg.m_stratum = G.stratum;
 768         msg.m_ppoll = query_ppoll;
 769         msg.m_precision = G.precision;
 770         rectime = gettime1900fp();
 771         msg.m_xmttime = msg.m_rectime = d_to_lfp(rectime);
 772         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
 773         //msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900fp()); // = msg.m_rectime
 774         msg.m_orgtime = query_xmttime;
 775         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
 776         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
 777         msg.m_refid = (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid4 : G.refid;
 778
 779         /* We reply from the local address packet was sent to,
 780          * this makes to/from look swapped here: */
 781         do_sendto(G.listen_fd,
 782                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
 783                 &msg, size);
 784
 785  bail:
 786         free(to);
 787         free(from);
 788 }
 789 #endif
 790
 791 /* Upstream ntpd's options:
 792  *
 793  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
 794  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
 795  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
 796  *      multicast client and symmetric passive associations.
 797  *      This is the default.
 798  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
 799  *      multicast client and symmetric passive associations.
 800  *      This is almost never a good idea.
 801  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
 802  * -c conffile
 803  *      Specify the name and path of the configuration file,
 804  *      default /etc/ntp.conf
 805  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
 806  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
 807  * -D level
 808  *      Specify debugging level directly.
 809  * -f driftfile
 810  *      Specify the name and path of the frequency file.
 811  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
 812  *      configuration command.
 813  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
 814  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
 815  *      by default. This option allows the time to be set to any value
 816  *      without restriction; however, this can happen only once.
 817  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
 818  *      with a message to the system log. This option can be used
 819  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
 820  * -i jaildir
 821  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
 822  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
 823  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
 824  *      You may need to also specify a -u option.
 825  * -k keyfile
 826  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
 827  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
 828  *      as the "keys FILE" configuration command.
 829  * -l logfile
 830  *      Specify the name and path of the log file. The default
 831  *      is the system log file. This is the same operation as
 832  *      the "logfile FILE" configuration command.
 833  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
 834  * -n   Don't fork.
 835  * -N   To the extent permitted by the operating system,
 836  *      run the ntpd at the highest priority.
 837  * -p pidfile
 838  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
 839  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
 840  *      configuration command.
 841  * -P priority
 842  *      To the extent permitted by the operating system,
 843  *      run the ntpd at the specified priority.
 844  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
 845  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
 846  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
 847  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 848  * -r broadcastdelay
 849  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
 850  *      server to this client. This is necessary only if the delay
 851  *      cannot be computed automatically by the protocol.
 852  * -s statsdir
 853  *      Specify the directory path for files created by the statistics
 854  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
 855  *      configuration command.
 856  * -t key
 857  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
 858  *      more than once.
 859  * -u user[:group]
 860  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
 861  * -v variable
 862  * -V variable
 863  *      Add a system variable listed by default.
 864  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
 865  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
 866  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
 867  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
 868  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
 869  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
 870  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
 871  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
 872  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
 873  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 874  */
 875
 876 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
 877  * in main loop.
 878  */
 879 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
 880 {
 881         unsigned opts;
 882         llist_t *peers;
 883
 884         srandom(getpid());
 885         /* tzset(); - why? it's called automatically when needed, no? */
 886
 887         if (getuid())
 888                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
 889
 890         peers = NULL;
 891         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
 892         opts = getopt32(argv,
 893                         "ngqN" /* compat */
 894                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
 895                         "d" /* compat */
 896                         "46aAbLx", /* compat, ignored */
 897                         &peers, &G.verbose);
 898         if (!(opts & (OPT_p|OPT_l)))
 899                 bb_show_usage();
 900 //WRONG
 901 //      if (opts & OPT_g)
 902 //              G.time_is_stepped = 1;
 903         while (peers)
 904                 add_peers(llist_pop(&peers));
 905         if (!(opts & OPT_n)) {
 906                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
 907                 logmode = LOGMODE_NONE;
 908         }
 909 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 910         G.listen_fd = -1;
 911         if (opts & OPT_l) {
 912                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
 913                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
 914                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 915         }
 916 #endif
 917         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
 918         if (opts & OPT_N)
 919                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
 920
 921         /* Set some globals */
 922         {
 923                 int prec = 0;
 924                 int b;
 925 #if 0
 926                 struct timespec tp;
 927                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
 928                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
 929                 tp.tv_sec = 0;
 930                 tp.tv_nsec = 10000000;
 931                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;    /* convert to Hz */
 932 #else
 933                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
 934 #endif
 935                 while (b > 1)
 936                         prec--, b >>= 1;
 937                 G.precision = prec;
 938         }
 939         G.scale = 1;
 940
 941         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
 942         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
 943 }
 944
 945 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
 946 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
 947 {
 948         struct globals g;
 949         struct pollfd *pfd;
 950         ntp_peer_t **idx2peer;
 951
 952         memset(&g, 0, sizeof(g));
 953         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
 954
 955         ntp_init(argv);
 956
 957         {
 958                 unsigned cnt = g.peer_cnt;
 959                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
 960                 idx2peer = xzalloc(sizeof(void *) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 961                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * (cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER));
 962         }
 963
 964         while (!bb_got_signal) {
 965                 llist_t *item;
 966                 unsigned i, j;
 967                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
 968                 int nfds, timeout;
 969                 time_t cur_time, nextaction;
 970
 971                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
 972
 973                 cur_time = time(NULL);
 974                 nextaction = cur_time + 3600;
 975
 976                 i = 0;
 977 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 978                 if (g.listen_fd != -1) {
 979                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
 980                         pfd[0].events = POLLIN;
 981                         i++;
 982                 }
 983 #endif
 984                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
 985                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
 986                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 987                         ntp_peer_t *p = (ntp_peer_t *) item->data;
 988
 989                         if (p->next != 0 && p->next <= cur_time) {
 990                                 /* Time to send new req */
 991                                 trial_cnt++;
 992                                 if (send_query_to_peer(p) == 0)
 993                                         sent_cnt++;
 994                         }
 995                         if (p->deadline != 0 && p->deadline <= cur_time) {
 996                                 /* Timed out waiting for reply */
 997                                 timeout = error_interval();
 998                                 bb_error_msg("timed out waiting for %s, "
 999                                                 "next query in %us", p->dotted, timeout);
1000                                 if (p->trustlevel >= TRUSTLEVEL_BADPEER) {
1001                                         p->trustlevel /= 2;
1002                                         if (p->trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
1003                                                 bb_error_msg("peer %s now invalid", p->dotted);
1004                                 }
1005                                 set_next(p, timeout);
1006                         }
1007
1008                         if (p->next != 0 && p->next < nextaction)
1009                                 nextaction = p->next;
1010                         if (p->deadline != 0 && p->deadline < nextaction)
1011                                 nextaction = p->deadline;
1012
1013                         if (p->state == STATE_QUERY_SENT) {
1014                                 /* Wait for reply from this peer */
1015                                 pfd[i].fd = p->fd;
1016                                 pfd[i].events = POLLIN;
1017                                 idx2peer[i] = p;
1018                                 i++;
1019                         }
1020                 }
1021
1022                 if ((trial_cnt > 0 && sent_cnt == 0) || g.peer_cnt == 0)
1023                         step_time_once(0); /* no good peers, don't wait */
1024
1025                 timeout = nextaction - cur_time;
1026                 if (timeout < 1)
1027                         timeout = 1;
1028
1029                 /* Here we may block */
1030                 if (g.verbose >= 2)
1031                         bb_error_msg("poll %u sec, sockets:%u", timeout, i);
1032                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
1033                 if (nfds <= 0)
1034                         continue;
1035
1036                 /* Process any received packets */
1037                 j = 0;
1038 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1039                 if (g.listen_fd != -1) {
1040                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1041                                 nfds--;
1042                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
1043                         }
1044                         j = 1;
1045                 }
1046 #endif
1047                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1048                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1049                                 nfds--;
1050                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1051                         }
1052                 }
1053         } /* while (!bb_got_signal) */
1054
1055         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1056 }