networking/ntpd_simple.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 source tree.
   7  */
   8 #include "libbb.h"
   9 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
  10 #include <sys/resource.h> /* setpriority */
  11 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
  12 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
  13 #endif
  14 #ifndef IP_PKTINFO
  15 # error "Sorry, your kernel has to support IP_PKTINFO"
  16 #endif
  17
  18
  19 /* Sync to peers every N secs */
  20 #define INTERVAL_QUERY_NORMAL    30
  21 #define INTERVAL_QUERY_PATHETIC  60
  22 #define INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE  5
  23
  24 /* Bad if *less than* TRUSTLEVEL_BADPEER */
  25 #define TRUSTLEVEL_BADPEER        6
  26 #define TRUSTLEVEL_PATHETIC       2
  27 #define TRUSTLEVEL_AGRESSIVE      8
  28 #define TRUSTLEVEL_MAX           10
  29
  30 #define QSCALE_OFF_MIN         0.05
  31 #define QSCALE_OFF_MAX         0.50
  32
  33 /* Single query might take N secs max */
  34 #define QUERYTIME_MAX            15
  35 /* Min offset for settime at start. "man ntpd" says it's 128 ms */
  36 #define STEPTIME_MIN_OFFSET   0.128
  37
  38 typedef struct {
  39         uint32_t int_partl;
  40         uint32_t fractionl;
  41 } l_fixedpt_t;
  42
  43 typedef struct {
  44         uint16_t int_parts;
  45         uint16_t fractions;
  46 } s_fixedpt_t;
  47
  48 enum {
  49         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
  50         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
  51         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
  52 };
  53
  54 typedef struct {
  55         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
  56         uint8_t     m_stratum;    /* stratum level */
  57         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
  58         int8_t      m_precision_exp;
  59         s_fixedpt_t m_rootdelay;
  60         s_fixedpt_t m_dispersion;
  61         uint32_t    m_refid;
  62         l_fixedpt_t m_reftime;
  63         l_fixedpt_t m_orgtime;
  64         l_fixedpt_t m_rectime;
  65         l_fixedpt_t m_xmttime;
  66         uint32_t    m_keyid;
  67         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
  68 } msg_t;
  69
  70 enum {
  71         NTP_VERSION     = 4,
  72         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
  73
  74         /* Status Masks */
  75         MODE_MASK       = (7 << 0),
  76         VERSION_MASK    = (7 << 3),
  77         VERSION_SHIFT   = 3,
  78         LI_MASK         = (3 << 6),
  79
  80         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
  81         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
  82         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
  83         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
  84         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
  85
  86         /* Mode values */
  87         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
  88         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
  89         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
  90         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
  91         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
  92         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
  93         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
  94         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
  95 };
  96
  97 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
  98
  99 typedef struct {
 100         double   d_offset;
 101         double   d_delay;
 102         //UNUSED: double d_error;
 103         time_t   d_rcv_time;
 104         uint32_t d_refid4;
 105         uint8_t  d_leap;
 106         uint8_t  d_stratum;
 107         uint8_t  d_good;
 108 } datapoint_t;
 109
 110 #define NUM_DATAPOINTS  8
 111 typedef struct {
 112         len_and_sockaddr *p_lsa;
 113         char             *p_dotted;
 114         /* When to send new query (if p_fd == -1)
 115          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
 116         time_t           next_action_time;
 117         int              p_fd;
 118         uint8_t          p_datapoint_idx;
 119         uint8_t          p_trustlevel;
 120         double           p_xmttime;
 121         datapoint_t      update;
 122         datapoint_t      p_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
 123         msg_t            p_xmt_msg;
 124 } peer_t;
 125
 126 enum {
 127         OPT_n = (1 << 0),
 128         OPT_q = (1 << 1),
 129         OPT_N = (1 << 2),
 130         OPT_x = (1 << 3),
 131         /* Insert new options above this line. */
 132         /* Non-compat options: */
 133         OPT_p = (1 << 4),
 134         OPT_l = (1 << 5) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
 135 };
 136
 137
 138 struct globals {
 139         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
 140         double   rootdelay;
 141         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
 142         double   reftime;
 143         llist_t  *ntp_peers;
 144 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 145         int      listen_fd;
 146 #endif
 147         unsigned verbose;
 148         unsigned peer_cnt;
 149         unsigned scale;
 150         uint32_t refid;
 151         uint32_t refid4;
 152         uint8_t  synced;
 153         uint8_t  leap;
 154 #define G_precision_exp -6
 155 //      int8_t   precision_exp;
 156         uint8_t  stratum;
 157         uint8_t  time_was_stepped;
 158         uint8_t  first_adj_done;
 159 };
 160 #define G (*ptr_to_globals)
 161
 162 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
 163
 164
 165 static void
 166 set_next(peer_t *p, unsigned t)
 167 {
 168         p->next_action_time = time(NULL) + t;
 169 }
 170
 171 static void
 172 add_peers(char *s)
 173 {
 174         peer_t *p;
 175
 176         p = xzalloc(sizeof(*p));
 177         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
 178         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
 179         p->p_fd = -1;
 180         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 181         p->p_trustlevel = TRUSTLEVEL_PATHETIC;
 182         p->next_action_time = time(NULL); /* = set_next(p, 0); */
 183
 184         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
 185         G.peer_cnt++;
 186 }
 187
 188 static double
 189 gettime1900d(void)
 190 {
 191         struct timeval tv;
 192         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 193         return (tv.tv_sec + 1.0e-6 * tv.tv_usec + OFFSET_1900_1970);
 194 }
 195
 196 static void
 197 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
 198 {
 199         tv->tv_sec = (long)d;
 200         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
 201 }
 202
 203 static double
 204 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
 205 {
 206         double ret;
 207         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
 208         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
 209         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
 210         return ret;
 211 }
 212
 213 #if 0 //UNUSED
 214 static double
 215 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
 216 {
 217         double ret;
 218         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
 219         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
 220         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
 221         return ret;
 222 }
 223 #endif
 224
 225 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 226 static l_fixedpt_t
 227 d_to_lfp(double d)
 228 {
 229         l_fixedpt_t lfp;
 230         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
 231         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
 232         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
 233         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
 234         return lfp;
 235 }
 236
 237 static s_fixedpt_t
 238 d_to_sfp(double d)
 239 {
 240         s_fixedpt_t sfp;
 241         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
 242         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
 243         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
 244         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
 245         return sfp;
 246 }
 247 #endif
 248
 249 static unsigned
 250 error_interval(void)
 251 {
 252         unsigned interval, r;
 253         interval = INTERVAL_QUERY_PATHETIC * QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 254         r = (unsigned)random() % (unsigned)(interval / 10);
 255         return (interval + r);
 256 }
 257
 258 static int
 259 do_sendto(int fd,
 260                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
 261                 msg_t *msg, ssize_t len)
 262 {
 263         ssize_t ret;
 264
 265         errno = 0;
 266         if (!from) {
 267                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
 268         } else {
 269                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
 270         }
 271         if (ret != len) {
 272                 bb_perror_msg("send failed");
 273                 return -1;
 274         }
 275         return 0;
 276 }
 277
 278 static int
 279 send_query_to_peer(peer_t *p)
 280 {
 281         // Why do we need to bind()?
 282         // See what happens when we don't bind:
 283         //
 284         // socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
 285         // setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
 286         // gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
 287         // sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
 288         // ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
 289         // time(NULL)              = 1259071266
 290         // write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
 291         // poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
 292         // recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
 293         // ^^^ this recv will receive packets to any local port!
 294         //
 295         // Uncomment this and use strace to see it in action:
 296 #define PROBE_LOCAL_ADDR // { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); }
 297
 298         if (p->p_fd == -1) {
 299                 int fd, family;
 300                 len_and_sockaddr *local_lsa;
 301
 302                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
 303                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
 304                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
 305                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
 306                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
 307                  * receives only packets sent to this port.
 308                  */
 309                 PROBE_LOCAL_ADDR
 310                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
 311                 PROBE_LOCAL_ADDR
 312 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 313                 if (family == AF_INET)
 314 #endif
 315                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 316                 free(local_lsa);
 317         }
 318
 319         /*
 320          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 321          * server will copy said number into the originate field on the
 322          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 323          *
 324          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 325          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 326          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 327          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 328          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 329          *
 330          * Save the real transmit timestamp locally.
 331          */
 332         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = random();
 333         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = random();
 334         p->p_xmttime = gettime1900d();
 335
 336         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
 337                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
 338         ) {
 339                 close(p->p_fd);
 340                 p->p_fd = -1;
 341                 set_next(p, INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 342                 return -1;
 343         }
 344
 345         if (G.verbose)
 346                 bb_error_msg("sent query to %s", p->p_dotted);
 347         set_next(p, QUERYTIME_MAX);
 348
 349         return 0;
 350 }
 351
 352
 353 /* Time is stepped only once, when the first packet from a peer is received.
 354  */
 355 static void
 356 step_time_once(double offset)
 357 {
 358         double dtime;
 359         llist_t *item;
 360         struct timeval tv;
 361         char buf[80];
 362         time_t tval;
 363
 364         if (G.time_was_stepped)
 365                 goto bail;
 366         G.time_was_stepped = 1;
 367
 368         /* if the offset is small, don't step, slew (later) */
 369         if (offset < STEPTIME_MIN_OFFSET && offset > -STEPTIME_MIN_OFFSET)
 370                 goto bail;
 371
 372         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 373         dtime = offset + tv.tv_sec;
 374         dtime += 1.0e-6 * tv.tv_usec;
 375         d_to_tv(dtime, &tv);
 376
 377         if (settimeofday(&tv, NULL) == -1)
 378                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
 379
 380         tval = tv.tv_sec;
 381         strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
 382
 383         bb_error_msg("setting clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 384
 385         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 386                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
 387                 p->next_action_time -= (time_t)offset;
 388         }
 389
 390  bail:
 391         if (option_mask32 & OPT_q)
 392                 exit(0);
 393 }
 394
 395
 396 /* Time is periodically slewed when we collect enough
 397  * good data points.
 398  */
 399 static int
 400 compare_offsets(const void *aa, const void *bb)
 401 {
 402         const peer_t *const *a = aa;
 403         const peer_t *const *b = bb;
 404         if ((*a)->update.d_offset < (*b)->update.d_offset)
 405                 return -1;
 406         return ((*a)->update.d_offset > (*b)->update.d_offset);
 407 }
 408 static unsigned
 409 updated_scale(double offset)
 410 {
 411         if (offset < 0)
 412                 offset = -offset;
 413         if (offset > QSCALE_OFF_MAX)
 414                 return 1;
 415         if (offset < QSCALE_OFF_MIN)
 416                 return QSCALE_OFF_MAX / QSCALE_OFF_MIN;
 417         return QSCALE_OFF_MAX / offset;
 418 }
 419 static void
 420 slew_time(void)
 421 {
 422         llist_t *item;
 423         double offset_median;
 424         struct timeval tv;
 425
 426         {
 427                 peer_t **peers = xzalloc(sizeof(peers[0]) * G.peer_cnt);
 428                 unsigned goodpeer_cnt = 0;
 429                 unsigned middle;
 430
 431                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 432                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
 433                         if (p->p_trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 434                                 continue;
 435                         if (!p->update.d_good) {
 436                                 free(peers);
 437                                 return;
 438                         }
 439                         peers[goodpeer_cnt++] = p;
 440                 }
 441
 442                 if (goodpeer_cnt == 0) {
 443                         free(peers);
 444                         goto clear_good;
 445                 }
 446
 447                 qsort(peers, goodpeer_cnt, sizeof(peers[0]), compare_offsets);
 448
 449                 middle = goodpeer_cnt / 2;
 450                 if (middle != 0 && (goodpeer_cnt & 1) == 0) {
 451                         offset_median = (peers[middle-1]->update.d_offset + peers[middle]->update.d_offset) / 2;
 452                         G.rootdelay = (peers[middle-1]->update.d_delay + peers[middle]->update.d_delay) / 2;
 453                         G.stratum = 1 + MAX(peers[middle-1]->update.d_stratum, peers[middle]->update.d_stratum);
 454                 } else {
 455                         offset_median = peers[middle]->update.d_offset;
 456                         G.rootdelay = peers[middle]->update.d_delay;
 457                         G.stratum = 1 + peers[middle]->update.d_stratum;
 458                 }
 459                 G.leap = peers[middle]->update.d_leap;
 460                 G.refid4 = peers[middle]->update.d_refid4;
 461                 G.refid =
 462 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 463                         peers[middle]->p_lsa->u.sa.sa_family != AF_INET ?
 464                                 G.refid4 :
 465 #endif
 466                                 peers[middle]->p_lsa->u.sin.sin_addr.s_addr;
 467                 free(peers);
 468         }
 469 //TODO: if (offset_median > BIG) step_time(offset_median)?
 470
 471         G.scale = updated_scale(offset_median);
 472
 473         bb_error_msg("adjusting clock by %fs, our stratum is %u, time scale %u",
 474                         offset_median, G.stratum, G.scale);
 475
 476         errno = 0;
 477         d_to_tv(offset_median, &tv);
 478         if (adjtime(&tv, &tv) == -1)
 479                 bb_perror_msg_and_die("adjtime failed");
 480         if (G.verbose >= 2)
 481                 bb_error_msg("old adjust: %d.%06u", (int)tv.tv_sec, (unsigned)tv.tv_usec);
 482
 483         if (G.first_adj_done) {
 484                 uint8_t synced = (tv.tv_sec == 0 && tv.tv_usec == 0);
 485                 if (synced != G.synced) {
 486                         G.synced = synced;
 487                         bb_error_msg("clock is %ssynced", synced ? "" : "un");
 488                 }
 489         }
 490         G.first_adj_done = 1;
 491
 492         G.reftime = gettime1900d();
 493
 494  clear_good:
 495         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 496                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
 497                 p->update.d_good = 0;
 498         }
 499 }
 500
 501 static void
 502 update_peer_data(peer_t *p)
 503 {
 504         /* Clock filter.
 505          * Find the datapoint with the lowest delay.
 506          * Use that as the peer update.
 507          * Invalidate it and all older ones.
 508          */
 509         int i;
 510         int best = -1;
 511         int good = 0;
 512
 513         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 514                 if (p->p_datapoint[i].d_good) {
 515                         good++;
 516                         if (best < 0 || p->p_datapoint[i].d_delay < p->p_datapoint[best].d_delay)
 517                                 best = i;
 518                 }
 519         }
 520
 521         if (good < 8) //FIXME: was it meant to be NUM_DATAPOINTS, not 8?
 522                 return;
 523
 524         p->update = p->p_datapoint[best]; /* struct copy */
 525         slew_time();
 526
 527         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++)
 528                 if (p->p_datapoint[i].d_rcv_time <= p->p_datapoint[best].d_rcv_time)
 529                         p->p_datapoint[i].d_good = 0;
 530 }
 531
 532 static unsigned
 533 scale_interval(unsigned requested)
 534 {
 535         unsigned interval, r;
 536         interval = requested * G.scale;
 537         r = (unsigned)random() % (unsigned)(MAX(5, interval / 10));
 538         return (interval + r);
 539 }
 540 static void
 541 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
 542 {
 543         ssize_t     size;
 544         msg_t       msg;
 545         double      T1, T2, T3, T4;
 546         unsigned    interval;
 547         datapoint_t *datapoint;
 548
 549         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
 550          * ntp servers reply from their *other IP*.
 551          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
 552          */
 553         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
 554         if (size == -1) {
 555                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->p_dotted);
 556                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
 557                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
 558                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
 559                  || errno == EAGAIN
 560                 ) {
 561 //TODO: always do this?
 562                         set_next(p, error_interval());
 563                         goto close_sock;
 564                 }
 565                 xfunc_die();
 566         }
 567
 568         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 569                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
 570                 goto bail;
 571         }
 572
 573         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
 574          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
 575         ) {
 576                 goto bail;
 577         }
 578
 579         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
 580          || msg.m_stratum == 0
 581          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
 582         ) {
 583 // TODO: stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
 584 // "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all
 585 // "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq
 586                 interval = error_interval();
 587                 bb_error_msg("reply from %s: not synced, next query in %us", p->p_dotted, interval);
 588                 goto close_sock;
 589         }
 590
 591         /*
 592          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
 593          *
 594          * Timestamp Name          ID   When Generated
 595          * ------------------------------------------------------------
 596          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
 597          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
 598          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
 599          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
 600          *
 601          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
 602          *
 603          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
 604          */
 605         T1 = p->p_xmttime;
 606         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
 607         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
 608         T4 = gettime1900d();
 609
 610         datapoint = &p->p_datapoint[p->p_datapoint_idx];
 611
 612         datapoint->d_offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
 613         datapoint->d_delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
 614         if (datapoint->d_delay < 0) {
 615                 bb_error_msg("reply from %s: negative delay %f", p->p_dotted, datapoint->d_delay);
 616                 interval = error_interval();
 617                 set_next(p, interval);
 618                 goto close_sock;
 619         }
 620         //UNUSED: datapoint->d_error = (T2 - T1) - (T3 - T4);
 621         datapoint->d_rcv_time = (time_t)(T4 - OFFSET_1900_1970); /* = time(NULL); */
 622         datapoint->d_good = 1;
 623
 624         datapoint->d_leap = (msg.m_status & LI_MASK);
 625         //UNUSED: datapoint->o_precision = msg.m_precision_exp;
 626         //UNUSED: datapoint->o_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
 627         //UNUSED: datapoint->o_rootdispersion = sfp_to_d(msg.m_dispersion);
 628         //UNUSED: datapoint->d_refid = ntohl(msg.m_refid);
 629         datapoint->d_refid4 = msg.m_xmttime.fractionl;
 630         //UNUSED: datapoint->o_reftime = lfp_to_d(msg.m_reftime);
 631         //UNUSED: datapoint->o_poll = msg.m_ppoll;
 632         datapoint->d_stratum = msg.m_stratum;
 633
 634         if (p->p_trustlevel < TRUSTLEVEL_PATHETIC)
 635                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_PATHETIC);
 636         else if (p->p_trustlevel < TRUSTLEVEL_AGRESSIVE)
 637                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_AGRESSIVE);
 638         else
 639                 interval = scale_interval(INTERVAL_QUERY_NORMAL);
 640
 641         set_next(p, interval);
 642
 643         /* Every received reply which we do not discard increases trust */
 644         if (p->p_trustlevel < TRUSTLEVEL_MAX) {
 645                 p->p_trustlevel++;
 646                 if (p->p_trustlevel == TRUSTLEVEL_BADPEER)
 647                         bb_error_msg("peer %s now valid", p->p_dotted);
 648         }
 649
 650         if (G.verbose)
 651                 bb_error_msg("reply from %s: offset %f delay %f, next query in %us", p->p_dotted,
 652                         datapoint->d_offset, datapoint->d_delay, interval);
 653
 654         update_peer_data(p);
 655 //TODO: do it after all peers had a chance to return at least one reply?
 656         step_time_once(datapoint->d_offset);
 657
 658         p->p_datapoint_idx++;
 659         if (p->p_datapoint_idx >= NUM_DATAPOINTS)
 660                 p->p_datapoint_idx = 0;
 661
 662  close_sock:
 663         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
 664          * Closing the socket informs kernel about it.
 665          * We open a new socket when we send a new query.
 666          */
 667         close(p->p_fd);
 668         p->p_fd = -1;
 669  bail:
 670         return;
 671 }
 672
 673 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 674 static void
 675 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
 676 {
 677         ssize_t          size;
 678         uint8_t          version;
 679         double           rectime;
 680         len_and_sockaddr *to;
 681         struct sockaddr  *from;
 682         msg_t            msg;
 683         uint8_t          query_status;
 684         uint8_t          query_ppoll;
 685         l_fixedpt_t      query_xmttime;
 686
 687         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
 688         from = xzalloc(to->len);
 689
 690         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
 691         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
 692                 char *addr;
 693                 if (size < 0) {
 694                         if (errno == EAGAIN)
 695                                 goto bail;
 696                         bb_perror_msg_and_die("recv");
 697                 }
 698                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
 699                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
 700                 free(addr);
 701                 goto bail;
 702         }
 703
 704         query_status = msg.m_status;
 705         query_ppoll = msg.m_ppoll;
 706         query_xmttime = msg.m_xmttime;
 707
 708         /* Build a reply packet */
 709         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 710         msg.m_status = G.synced ? G.leap : LI_ALARM;
 711         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
 712         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
 713                         MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
 714         msg.m_stratum = G.stratum;
 715         msg.m_ppoll = query_ppoll;
 716         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
 717         rectime = gettime1900d();
 718         msg.m_xmttime = msg.m_rectime = d_to_lfp(rectime);
 719         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
 720         //msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); // = msg.m_rectime
 721         msg.m_orgtime = query_xmttime;
 722         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
 723         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
 724         msg.m_refid = (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid4 : G.refid;
 725
 726         /* We reply from the local address packet was sent to,
 727          * this makes to/from look swapped here: */
 728         do_sendto(G.listen_fd,
 729                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
 730                 &msg, size);
 731
 732  bail:
 733         free(to);
 734         free(from);
 735 }
 736 #endif
 737
 738 /* Upstream ntpd's options:
 739  *
 740  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
 741  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
 742  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
 743  *      multicast client and symmetric passive associations.
 744  *      This is the default.
 745  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
 746  *      multicast client and symmetric passive associations.
 747  *      This is almost never a good idea.
 748  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
 749  * -c conffile
 750  *      Specify the name and path of the configuration file,
 751  *      default /etc/ntp.conf
 752  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
 753  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
 754  * -D level
 755  *      Specify debugging level directly.
 756  * -f driftfile
 757  *      Specify the name and path of the frequency file.
 758  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
 759  *      configuration command.
 760  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
 761  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
 762  *      by default. This option allows the time to be set to any value
 763  *      without restriction; however, this can happen only once.
 764  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
 765  *      with a message to the system log. This option can be used
 766  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
 767  * -i jaildir
 768  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
 769  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
 770  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
 771  *      You may need to also specify a -u option.
 772  * -k keyfile
 773  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
 774  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
 775  *      as the "keys FILE" configuration command.
 776  * -l logfile
 777  *      Specify the name and path of the log file. The default
 778  *      is the system log file. This is the same operation as
 779  *      the "logfile FILE" configuration command.
 780  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
 781  * -n   Don't fork.
 782  * -N   To the extent permitted by the operating system,
 783  *      run the ntpd at the highest priority.
 784  * -p pidfile
 785  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
 786  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
 787  *      configuration command.
 788  * -P priority
 789  *      To the extent permitted by the operating system,
 790  *      run the ntpd at the specified priority.
 791  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
 792  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
 793  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
 794  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 795  * -r broadcastdelay
 796  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
 797  *      server to this client. This is necessary only if the delay
 798  *      cannot be computed automatically by the protocol.
 799  * -s statsdir
 800  *      Specify the directory path for files created by the statistics
 801  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
 802  *      configuration command.
 803  * -t key
 804  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
 805  *      more than once.
 806  * -u user[:group]
 807  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
 808  * -v variable
 809  * -V variable
 810  *      Add a system variable listed by default.
 811  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
 812  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
 813  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
 814  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
 815  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
 816  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
 817  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
 818  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
 819  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
 820  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
 821  */
 822
 823 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
 824  * in main loop.
 825  */
 826 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
 827 {
 828         unsigned opts;
 829         llist_t *peers;
 830
 831         srandom(getpid());
 832
 833         if (getuid())
 834                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
 835
 836         peers = NULL;
 837         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
 838         opts = getopt32(argv,
 839                         "nqNx" /* compat */
 840                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
 841                         "d" /* compat */
 842                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
 843                         &peers, &G.verbose);
 844         if (!(opts & (OPT_p|OPT_l)))
 845                 bb_show_usage();
 846         if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
 847                 G.time_was_stepped = 1;
 848         while (peers)
 849                 add_peers(llist_pop(&peers));
 850         if (!(opts & OPT_n)) {
 851                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
 852                 logmode = LOGMODE_NONE;
 853         }
 854 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 855         G.listen_fd = -1;
 856         if (opts & OPT_l) {
 857                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
 858                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
 859                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 860         }
 861 #endif
 862         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
 863         if (opts & OPT_N)
 864                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
 865
 866         /* Set some globals */
 867 #if 0
 868         /* With constant b = 100, G.precision_exp is also constant -6.
 869          * Uncomment this and you'll see */
 870         {
 871                 int prec = 0;
 872                 int b;
 873 # if 0
 874                 struct timespec tp;
 875                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
 876                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
 877                 tp.tv_sec = 0;
 878                 tp.tv_nsec = 10000000;
 879                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;  /* convert to Hz */
 880 # else
 881                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
 882 # endif
 883                 while (b > 1)
 884                         prec--, b >>= 1;
 885                 //G.precision_exp = prec;
 886                 bb_error_msg("G.precision_exp:%d", prec); /* -6 */
 887         }
 888 #endif
 889         G.scale = 1;
 890
 891         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
 892         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
 893 }
 894
 895 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
 896 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
 897 {
 898         struct globals g;
 899         struct pollfd *pfd;
 900         peer_t **idx2peer;
 901
 902         memset(&g, 0, sizeof(g));
 903         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
 904
 905         ntp_init(argv);
 906
 907         {
 908                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
 909                 unsigned cnt = g.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
 910                 idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
 911                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
 912         }
 913
 914         while (!bb_got_signal) {
 915                 llist_t *item;
 916                 unsigned i, j;
 917                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
 918                 int nfds, timeout;
 919                 time_t cur_time, nextaction;
 920
 921                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
 922
 923                 cur_time = time(NULL);
 924                 nextaction = cur_time + 3600;
 925
 926                 i = 0;
 927 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 928                 if (g.listen_fd != -1) {
 929                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
 930                         pfd[0].events = POLLIN;
 931                         i++;
 932                 }
 933 #endif
 934                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
 935                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
 936                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 937                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
 938
 939                         /* Overflow-safe "if (p->next_action_time <= cur_time) ..." */
 940                         if ((int)(cur_time - p->next_action_time) >= 0) {
 941                                 if (p->p_fd == -1) {
 942                                         /* Time to send new req */
 943                                         trial_cnt++;
 944                                         if (send_query_to_peer(p) == 0)
 945                                                 sent_cnt++;
 946                                 } else {
 947                                         /* Timed out waiting for reply */
 948                                         close(p->p_fd);
 949                                         p->p_fd = -1;
 950                                         timeout = error_interval();
 951                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, "
 952                                                         "next query in %us", p->p_dotted, timeout);
 953                                         if (p->p_trustlevel >= TRUSTLEVEL_BADPEER) {
 954                                                 p->p_trustlevel /= 2;
 955                                                 if (p->p_trustlevel < TRUSTLEVEL_BADPEER)
 956                                                         bb_error_msg("peer %s now invalid", p->p_dotted);
 957                                         }
 958                                         set_next(p, timeout);
 959                                 }
 960                         }
 961
 962                         if (p->next_action_time < nextaction)
 963                                 nextaction = p->next_action_time;
 964
 965                         if (p->p_fd >= 0) {
 966                                 /* Wait for reply from this peer */
 967                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
 968                                 pfd[i].events = POLLIN;
 969                                 idx2peer[i] = p;
 970                                 i++;
 971                         }
 972                 }
 973
 974                 if ((trial_cnt > 0 && sent_cnt == 0) || g.peer_cnt == 0)
 975                         step_time_once(0); /* no good peers, don't wait */
 976
 977                 timeout = nextaction - cur_time;
 978                 if (timeout < 1)
 979                         timeout = 1;
 980
 981                 /* Here we may block */
 982                 if (g.verbose >= 2)
 983                         bb_error_msg("poll %us, sockets:%u", timeout, i);
 984                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
 985                 if (nfds <= 0)
 986                         continue;
 987
 988                 /* Process any received packets */
 989                 j = 0;
 990 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 991                 if (g.listen_fd != -1) {
 992                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
 993                                 nfds--;
 994                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
 995                         }
 996                         j = 1;
 997                 }
 998 #endif
 999                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1000                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1001                                 nfds--;
1002                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1003                         }
1004                 }
1005         } /* while (!bb_got_signal) */
1006
1007         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1008 }