RaspberrPi project source code
Guo Wenxue
6 days ago f7889e2ceddbc3e15ea4b5377d831f4432169f76
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
/*
 * coreSNTP v1.2.0
 * Copyright (C) 2021 Amazon.com, Inc. or its affiliates.  All Rights Reserved.
 *
 * SPDX-License-Identifier: MIT
 *
 * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of
 * this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in
 * the Software without restriction, including without limitation the rights to
 * use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of
 * the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so,
 * subject to the following conditions:
 *
 * The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
 * copies or substantial portions of the Software.
 *
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
 * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS
 * FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR
 * COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER
 * IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
 * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
 */
 
/**
 * @file core_sntp_serializer.c
 * @brief Implementation of the Serializer API of the coreSNTP library.
 */
 
/* Standard includes. */
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <assert.h>
 
/* Include API header. */
#include "core_sntp_serializer.h"
 
#include "core_sntp_config_defaults.h"
 
/**
 * @brief The version of SNTP supported by the coreSNTP library by complying
 * with the SNTPv4 specification defined in [RFC 4330](https://tools.ietf.org/html/rfc4330).
 */
#define SNTP_VERSION                        ( 4U )
 
/**
 * @brief The bit mask for the "Mode" information in the first byte of an SNTP packet.
 * The "Mode" field occupies bits 0-2 of the byte.
 * @note Refer to the [RFC 4330 Section 4](https://tools.ietf.org/html/rfc4330#section-4)
 * for more information.
 */
#define SNTP_MODE_BITS_MASK                 ( 0x07U )
 
/**
 * @brief The value indicating a "client" in the "Mode" field of an SNTP packet.
 * @note Refer to the [RFC 4330 Section 4](https://tools.ietf.org/html/rfc4330#section-4)
 * for more information.
 */
#define SNTP_MODE_CLIENT                    ( 3U )
 
/**
 * @brief The value indicating a "server" in the "Mode" field of an SNTP packet.
 * @note Refer to the [RFC 4330 Section 4](https://tools.ietf.org/html/rfc4330#section-4)
 * for more information.
 */
#define SNTP_MODE_SERVER                    ( 4U )
 
/**
 * @brief The position of the least significant bit of the "Leap Indicator" field
 * in first byte of an SNTP packet. The "Leap Indicator" field occupies bits 6-7 of the byte.
 * @note Refer to the [RFC 4330 Section 4](https://tools.ietf.org/html/rfc4330#section-4)
 * for more information.
 */
#define SNTP_LEAP_INDICATOR_LSB_POSITION    ( 6 )
 
/**
 * @brief Value of Stratum field in SNTP packet representing a Kiss-o'-Death message
 * from server.
 */
#define SNTP_KISS_OF_DEATH_STRATUM          ( 0U )
 
/**
 * @brief The position of least significant bit of the "Version" information
 * in the first byte of an SNTP packet. "Version" field occupies bits 3-5 of
 * the byte.
 * @note Refer to the [RFC 4330 Section 4](https://tools.ietf.org/html/rfc4330#section-4)
 * for more information.
 */
#define SNTP_VERSION_LSB_POSITION           ( 3 )
 
/**
 * @brief The integer value of the Kiss-o'-Death ASCII code, "DENY", used
 * for comparison with data in an SNTP response.
 * @note Refer to [RFC 4330 Section 8](https://tools.ietf.org/html/rfc4330#section-8)
 * for more information.
 */
#define KOD_CODE_DENY_UINT_VALUE            ( 0x44454e59U )
 
/**
 * @brief The integer value of the Kiss-o'-Death ASCII code, "RSTR", used
 * for comparison with data in an SNTP response.
 * @note Refer to [RFC 4330 Section 8](https://tools.ietf.org/html/rfc4330#section-8)
 * for more information.
 */
#define KOD_CODE_RSTR_UINT_VALUE            ( 0x52535452U )
 
/**
 * @brief The integer value of the Kiss-o'-Death ASCII code, "RATE", used
 * for comparison with data in an SNTP response.
 * @note Refer to [RFC 4330 Section 8](https://tools.ietf.org/html/rfc4330#section-8)
 * for more information.
 */
#define KOD_CODE_RATE_UINT_VALUE            ( 0x52415445U )
 
/**
 * @brief Macro to represent exactly half of the total number of seconds in an NTP era.
 * As 32 bits are used to represent the "seconds" part of an SNTP timestamp, the half of
 * the total range of seconds in an NTP era is 2^31 seconds, which represents ~68 years.
 *
 * @note This macro represents the edge case of calculating the client system clock-offset
 * relative to server time as the library ASSUMES that the client and server times are within
 * 2^31 seconds apart in duration. This is done to support calculating clock-offset for the
 * cases when server and client systems are in adjacent NTP eras, which can occur when NTP time
 * wraps around in 2036, and the relative NTP era presence of client and server times is
 * determined based on comparing first order difference values between all possible NTP era
 * configurations of the systems.
 */
#define CLOCK_OFFSET_MAX_TIME_DIFFERENCE    ( ( ( ( int64_t ) INT32_MAX + 1 ) * 1000 ) )
 
/**
 * @brief Macro to represent the total number of milliseconds that are represented in an
 * NTP era period. This macro represents a duration of ~136 years.
 *
 * @note Rationale for calculation: The "seconds" part of an NTP timestamp is represented in
 * unsigned 32 bit width, thus, the total range of seconds it represents is 2^32,
 * i.e. (UINT32_MAX + 1).
 */
#define TOTAL_MILLISECONDS_IN_NTP_ERA       ( ( ( int64_t ) UINT32_MAX + 1 ) * 1000 )
 
/**
 * @brief Structure representing an SNTP packet header.
 * For more information on SNTP packet format, refer to
 * [RFC 4330 Section 4](https://tools.ietf.org/html/rfc4330#section-4).
 *
 * @note This does not include extension fields for authentication data
 * for secure SNTP communication. Authentication data follows the
 * packet header represented by this structure.
 */
typedef struct SntpPacket
{
    /**
     * @brief Bits 6-7 leap indicator, bits 3-5 are version number, bits 0-2 are mode
     */
    uint8_t leapVersionMode;
 
    /**
     * @brief stratum
     */
    uint8_t stratum;
 
    /**
     * @brief poll interval
     */
    uint8_t poll;
 
    /**
     * @brief precision
     */
    uint8_t precision;
 
    /**
     * @brief root delay
     */
    uint32_t rootDelay;
 
    /**
     * @brief root dispersion
     */
    uint32_t rootDispersion;
 
    /**
     * @brief reference ID
     */
    uint32_t refId;
 
    /**
     * @brief reference time
     */
    SntpTimestamp_t refTime;
 
    /**
     * @brief origin timestamp
     */
    SntpTimestamp_t originTime;
 
    /**
     * @brief receive timestamp
     */
    SntpTimestamp_t receiveTime;
 
    /**
     * @brief transmit timestamp
     */
    SntpTimestamp_t transmitTime;
} SntpPacket_t;
 
/**
 * @brief Utility macro to fill 32-bit integer in word-sized
 * memory in network byte (or Big Endian) order.
 *
 * @param[out] pWordMemory Pointer to the word-sized memory in which
 * the 32-bit integer will be filled.
 * @param[in] data The 32-bit integer to fill in the @p wordMemory
 * in network byte order.
 *
 * @note This utility ensures that data is filled in memory
 * in expected network byte order, as an assignment operation
 * (like *pWordMemory = word) can cause undesired side-effect
 * of network-byte ordering getting reversed on Little Endian platforms.
 */
static void fillWordMemoryInNetworkOrder( uint32_t * pWordMemory,
                                          uint32_t data )
{
    assert( pWordMemory != NULL );
 
    *( ( uint8_t * ) pWordMemory ) = ( uint8_t ) ( data >> 24 );
    *( ( uint8_t * ) pWordMemory + 1 ) = ( uint8_t ) ( ( data >> 16 ) & 0x000000FFU );
    *( ( uint8_t * ) pWordMemory + 2 ) = ( uint8_t ) ( ( data >> 8 ) & 0x000000FFU );
    *( ( uint8_t * ) pWordMemory + 3 ) = ( uint8_t ) ( ( data ) & 0x000000FFU );
}
 
/**
 * @brief Utility macro to generate a 32-bit integer from memory containing
 * integer in network (or Big Endian) byte order.
 * @param[in] ptr Pointer to the memory containing 32-bit integer in network
 * byte order.
 *
 * @return The host representation of the 32-bit integer in the passed word
 * memory.
 */
static uint32_t readWordFromNetworkByteOrderMemory( const uint32_t * ptr )
{
    const uint8_t * pMemStartByte = ( const uint8_t * ) ptr;
 
    assert( ptr != NULL );
 
    return ( uint32_t ) ( ( ( uint32_t ) *( pMemStartByte ) << 24 ) |
                          ( 0x00FF0000U & ( ( uint32_t ) *( pMemStartByte + 1 ) << 16 ) ) |
                          ( 0x0000FF00U & ( ( uint32_t ) *( pMemStartByte + 2 ) << 8 ) ) |
                          ( ( uint32_t ) *( pMemStartByte + 3 ) ) );
}
 
/**
 * @brief Utility to return absolute (or positively signed) value of an signed
 * 64 bit integer.
 *
 * @param[in] value The integer to return the absolute value of.
 *
 * @return The absolute value of @p value.
 */
static int64_t absoluteOf( int64_t value )
{
    return ( value >= 0 ) ? value : ( ( int64_t ) 0 - value );
}
 
/**
 * @brief Utility to determine whether a timestamp represents a zero
 * timestamp value.
 *
 * @note This utility is used to determine whether a timestamp value is
 * invalid. According to the SNTPv4 specification, a zero timestamp value
 * is considered invalid.
 *
 * @param[in] pTime The timestamp whose value is to be inspected for
 * zero value.
 *
 * @return `true` if the timestamp is zero; otherwise `false`.
 */
static bool isZeroTimestamp( const SntpTimestamp_t * pTime )
{
    bool isSecondsZero = ( pTime->seconds == 0U ) ? true : false;
    bool isFractionsZero = ( pTime->fractions == 0U ) ? true : false;
 
    return( isSecondsZero && isFractionsZero );
}
 
/**
 * @brief Utility to convert the "fractions" part of an SNTP timestamp to milliseconds
 * duration of time.
 * @param[in] fractions The fractions value.
 *
 * @return The milliseconds equivalent of the @p fractions value.
 */
static uint32_t fractionsToMs( uint32_t fractions )
{
    return( fractions / ( 1000U * SNTP_FRACTION_VALUE_PER_MICROSECOND ) );
}
 
/**
 * @brief Utility to safely calculate difference between server and client timestamps and
 * return the difference in the resolution of milliseconds as a signed 64 bit integer.
 * The calculated value represents the effective subtraction as ( @p serverTimeSec - @p clientTimeSec ).
 *
 * @note This utility SUPPORTS the cases of server and client timestamps being in different NTP eras,
 * and ASSUMES that the server and client systems are within 68 years of each other.
 * To handle the case of different NTP eras, this function calculates difference values for all
 * possible combinations of NTP eras of server and client times (i.e. 1. both timestamps in same era,
 * 2. server timestamp one era ahead, and 3. client timestamp being one era ahead), and determines
 * the NTP era configuration by choosing the difference value of the smallest absolute value.
 *
 * @param[in] pServerTime The server timestamp.
 * @param[in] pClientTime The client timestamp.
 *
 * @return The calculated difference between server and client times as a signed 64 bit integer.
 */
static int64_t safeTimeDifference( const SntpTimestamp_t * pServerTime,
                                   const SntpTimestamp_t * pClientTime )
{
    int64_t eraAdjustedDiff = 0;
 
    /* Convert the timestamps into 64 bit signed integer values of milliseconds. */
    int64_t serverTime = ( ( int64_t ) pServerTime->seconds * 1000 ) + ( int64_t ) fractionsToMs( pServerTime->fractions );
    int64_t clientTime = ( ( int64_t ) pClientTime->seconds * 1000 ) + ( int64_t ) fractionsToMs( pClientTime->fractions );
 
    /* The difference between the 2 timestamps is calculated by determining the whether the timestamps
     * are present in the same NTP era or adjacent NTP eras (i.e. the NTP timestamp overflow case). */
 
    /* First, calculate the first order time difference assuming that server and client times
     * are in the same NTP era. */
    int64_t diffWithNoEraAdjustment = serverTime - clientTime;
 
    /* Store the absolute value of the time difference which will be used for comparison with
     * different cases of relative NTP era configuration of client and server times. */
    int64_t absSameEraDiff = absoluteOf( diffWithNoEraAdjustment );
 
    /* If the absolute difference value is 2^31 seconds, it means that the server and client times are
     * away by exactly half the range of SNTP timestamp "second" values representable in unsigned 32 bits.
     * In such a case, irrespective of whether the 2 systems exist in the same or adjacent NTP eras, the
     * time difference calculated between the systems will ALWAYS yield the same value when viewed from
     * all NTP era configurations of the times.
     * For such a case, we will ASSUME that the server time is AHEAD of client time, and thus, generate
     * a positive clock-offset value.
     */
    if( absSameEraDiff == CLOCK_OFFSET_MAX_TIME_DIFFERENCE )
    {
        /* It does not matter whether server and client are in the same era for this
         * special case as the difference value for both same and adjacent eras will yield
         * the same absolute value of 2^31.*/
        eraAdjustedDiff = CLOCK_OFFSET_MAX_TIME_DIFFERENCE;
    }
    else
    {
        /* Determine if server time belongs to an NTP era different than the client time, and accordingly
         * choose the 64 bit representation of the first order difference to account for the era.
         * The logic for determining the relative era presence of the timestamps is by calculating the
         * first order difference (of "Server Time - Client Time") for all the 3 different era combinations
         * (1. both timestamps in same era, 2. server time one era ahead, 3. client time one era ahead)
         * and choosing the NTP era configuration that has the smallest first order difference value.
         */
        int64_t diffWithServerEraAdjustment = serverTime + TOTAL_MILLISECONDS_IN_NTP_ERA -
                                              clientTime;                                     /* This helps determine whether server is an
                                                                                               * era ahead of client time. */
        int64_t diffWithClientEraAdjustment = serverTime -
                                              ( TOTAL_MILLISECONDS_IN_NTP_ERA + clientTime ); /* This helps determine whether server is an
                                                                                               * era behind of client time. */
 
        /* Store the absolute value equivalents of all the time difference configurations
         * for easier comparison to smallest value from them. */
        int64_t absServerEraAheadDiff = absoluteOf( diffWithServerEraAdjustment );
        int64_t absClientEraAheadDiff = absoluteOf( diffWithClientEraAdjustment );
 
        /* Determine the correct relative era of client and server times by checking which era
         * configuration of difference value represents the least difference. */
        if( ( absSameEraDiff <= absServerEraAheadDiff ) && ( absSameEraDiff <= absClientEraAheadDiff ) )
        {
            /* Both server and client times are in the same era. */
            eraAdjustedDiff = diffWithNoEraAdjustment;
        }
        /* Check if server time is an NTP era ahead of client time. */
        else if( absServerEraAheadDiff < absSameEraDiff )
        {
            /* Server time is in NTP era 1 while client time is in NTP era 0. */
            eraAdjustedDiff = diffWithServerEraAdjustment;
        }
        /* Now, we know that the client time is an era ahead of server time. */
        else
        {
            /* Server time is in NTP era 0 while client time is in NTP era 1. */
            eraAdjustedDiff = diffWithClientEraAdjustment;
        }
    }
 
    return eraAdjustedDiff;
}
 
/**
 * @brief Utility to calculate clock offset of system relative to the
 * server using the on-wire protocol specified in the NTPv4 specification.
 * For more information on on-wire protocol, refer to
 * [RFC 5905 Section 8](https://tools.ietf.org/html/rfc5905#section-8).
 *
 * @note The following diagram explains the calculation of the clock
 * offset:
 *
 *                 T2      T3
 *      ---------------------------------   <-----   *SNTP/NTP server*
 *               /\         \
 *               /           \
 *     Request* /             \ *Response*
 *             /              \/
 *      ---------------------------------   <-----   *SNTP client*
 *           T1                T4
 *
 *  The four most recent timestamps, T1 through T4, are used to compute
 *  the clock offset of SNTP client relative to the server where:
 *
 *     T1 = Client Request Transmit Time
 *     T2 = Server Receive Time (of client request)
 *     T3 = Server Response Transmit Time
 *     T4 = Client Receive Time (of server response)
 *
 *  Clock Offset = T(NTP/SNTP server) - T(SNTP client)
 *               = [( T2 - T1 ) + ( T3 - T4 )]
 *                 ---------------------------
 *                              2
 *
 * @note Both NTPv4 and SNTPv4 specifications suggest calculating the
 * clock offset value, if possible. As the timestamp format uses 64 bit
 * integer and there exist 2 orders of arithmetic calculations on the
 * timestamp values (subtraction followed by addition as shown in the
 * diagram above), the clock offset for the system can be calculated
 * ONLY if the value can be represented in 62 significant bits and 2 sign
 * bits i.e. if the system clock is within 34 years (in the future or past)
 * of the server time.
 *
 * @param[in] pClientTxTime The system time of sending the SNTP request.
 * This is the same as "T1" in the above diagram.
 * @param[in] pServerRxTime The server time of receiving the SNTP request
 * packet from the client. This is the same as "T2" in the above diagram.
 * @param[in] pServerTxTime The server time of sending the SNTP response
 * packet. This is the same as "T3" in the above diagram.
 * @param[in] pClientRxTime The system time of receiving the SNTP response
 * from the server. This is the same as "T4" in the above diagram.
 * @param[out] pClockOffset This will be filled with the calculated offset value
 * of the system clock relative to the server time with the assumption that the
 * system clock is within 68 years of server time.
 */
static void calculateClockOffset( const SntpTimestamp_t * pClientTxTime,
                                  const SntpTimestamp_t * pServerRxTime,
                                  const SntpTimestamp_t * pServerTxTime,
                                  const SntpTimestamp_t * pClientRxTime,
                                  int64_t * pClockOffset )
{
    /* Variable for storing the first-order difference between timestamps. */
    int64_t firstOrderDiffSend = 0;
    int64_t firstOrderDiffRecv = 0;
 
    assert( pClientTxTime != NULL );
    assert( pServerRxTime != NULL );
    assert( pServerTxTime != NULL );
    assert( pClientRxTime != NULL );
    assert( pClockOffset != NULL );
 
    /* Perform first order difference of timestamps on the network send path i.e. T2 - T1.
     * Note: The calculated difference value will always represent years in the range of
     *[-68 years, +68 years]. */
    firstOrderDiffSend = safeTimeDifference( pServerRxTime, pClientTxTime );
 
    /* Perform first order difference of timestamps on the network receive path i.e. T3 - T4.
     * Note: The calculated difference value will always represent years in the range of
     *[-68 years, +68 years]. */
    firstOrderDiffRecv = safeTimeDifference( pServerTxTime, pClientRxTime );
 
    /* Now calculate the system clock-offset relative to server time as the average of the
     * first order difference of timestamps in both directions of network path.
     * Note: This will ALWAYS represent offset in the range of [-68 years, +68 years]. */
    *pClockOffset = ( firstOrderDiffSend + firstOrderDiffRecv ) / 2;
}
 
/**
 * @brief Parse a SNTP response packet by determining whether it is a rejected
 * or accepted response to an SNTP request, and accordingly, populate the
 * @p pParsedResponse parameter with the parsed data.
 *
 * @note If the server has rejected the request with the a Kiss-o'-Death message,
 * then this function will set the associated rejection code in the output parameter
 * while setting the remaining members to zero.
 * If the server has accepted the time request, then the function will set the
 * rejectedResponseCode member of the output parameter to #SNTP_KISS_OF_DEATH_CODE_NONE,
 * and set the other the members with appropriate data extracted from the response
 * packet.
 *
 * @param[in] pResponsePacket The SNTP response packet from server to parse.
 * @param[in] pRequestTxTime The system time (in SNTP timestamp format) of
 * sending the SNTP request to server.
 * @param[in] pResponseRxTime The system time (in SNTP timestamp format) of
 * receiving the SNTP response from server.
 * @param[out] pParsedResponse The parameter that will be populated with data
 * parsed from the response packet, @p pResponsePacket.
 *
 * @return This function returns one of the following:
 * - #SntpSuccess if the server response does not represent a Kiss-o'-Death
 * message.
 * - #SntpRejectedResponseChangeServer if the server rejected with a code
 * indicating that client cannot be retry requests to it.
 * - #SntpRejectedResponseRetryWithBackoff if the server rejected with a code
 * indicating that client should back-off before retrying request.
 * - #SntpRejectedResponseOtherCode if the server rejected with a code
 * other than "DENY", "RSTR" and "RATE".
 */
static SntpStatus_t parseValidSntpResponse( const SntpPacket_t * pResponsePacket,
                                            const SntpTimestamp_t * pRequestTxTime,
                                            const SntpTimestamp_t * pResponseRxTime,
                                            SntpResponseData_t * pParsedResponse )
{
    SntpStatus_t status = SntpSuccess;
 
    assert( pResponsePacket != NULL );
    assert( pResponseRxTime != NULL );
    assert( pParsedResponse != NULL );
 
    /* Clear the output parameter memory to zero. */
    ( void ) memset( pParsedResponse, 0, sizeof( *pParsedResponse ) );
 
    /* Determine if the server has accepted or rejected the request for time. */
    if( pResponsePacket->stratum == SNTP_KISS_OF_DEATH_STRATUM )
    {
        /* Server has sent a Kiss-o'-Death message i.e. rejected the request. */
 
        /* Extract the kiss-code sent by the server from the "Reference ID" field
         * of the SNTP packet. */
        pParsedResponse->rejectedResponseCode =
            readWordFromNetworkByteOrderMemory( &pResponsePacket->refId );
 
        /* Determine the return code based on the Kiss-o'-Death code. */
        switch( pParsedResponse->rejectedResponseCode )
        {
            case KOD_CODE_DENY_UINT_VALUE:
            case KOD_CODE_RSTR_UINT_VALUE:
                status = SntpRejectedResponseChangeServer;
                break;
 
            case KOD_CODE_RATE_UINT_VALUE:
                status = SntpRejectedResponseRetryWithBackoff;
                break;
 
            default:
                status = SntpRejectedResponseOtherCode;
                break;
        }
    }
    else
    {
        /* Server has responded successfully to the time request. */
 
        SntpTimestamp_t serverRxTime;
 
        /* Map of integer value to SntpLeapSecondInfo_t enumeration type for the
         * "Leap Indicator" field in the first byte of an SNTP packet.
         * Note: This map is used to not violate MISRA Rule 10.5 when directly
         * converting an integer to enumeration type.
         */
        const SntpLeapSecondInfo_t leapIndicatorTypeMap[] =
        {
            NoLeapSecond,
            LastMinuteHas61Seconds,
            LastMinuteHas59Seconds,
            AlarmServerNotSynchronized
        };
 
        /* Set the Kiss-o'-Death code value to NULL as server has responded favorably
         * to the time request. */
        pParsedResponse->rejectedResponseCode = SNTP_KISS_OF_DEATH_CODE_NONE;
 
        /* Fill the output parameter with the server time which is the
         * "transmit" time in the response packet. */
        pParsedResponse->serverTime.seconds =
            readWordFromNetworkByteOrderMemory( &pResponsePacket->transmitTime.seconds );
        pParsedResponse->serverTime.fractions =
            readWordFromNetworkByteOrderMemory( &pResponsePacket->transmitTime.fractions );
 
        /* Extract information of any upcoming leap second from the response. */
        pParsedResponse->leapSecondType = leapIndicatorTypeMap[
            ( pResponsePacket->leapVersionMode >> SNTP_LEAP_INDICATOR_LSB_POSITION ) ];
 
        /* Store the "receive" time in SNTP response packet in host order. */
        serverRxTime.seconds =
            readWordFromNetworkByteOrderMemory( &pResponsePacket->receiveTime.seconds );
        serverRxTime.fractions =
            readWordFromNetworkByteOrderMemory( &pResponsePacket->receiveTime.fractions );
 
        /* Calculate system clock offset relative to server time, if possible, within
         * the 64 bit integer width of the SNTP timestamp. */
        calculateClockOffset( pRequestTxTime,
                              &serverRxTime,
                              &pParsedResponse->serverTime,
                              pResponseRxTime,
                              &pParsedResponse->clockOffsetMs );
    }
 
    return status;
}
 
 
SntpStatus_t Sntp_SerializeRequest( SntpTimestamp_t * pRequestTime,
                                    uint32_t randomNumber,
                                    void * pBuffer,
                                    size_t bufferSize )
{
    SntpStatus_t status = SntpSuccess;
 
    if( pRequestTime == NULL )
    {
        status = SntpErrorBadParameter;
    }
    else if( pBuffer == NULL )
    {
        status = SntpErrorBadParameter;
    }
    else if( bufferSize < SNTP_PACKET_BASE_SIZE )
    {
        status = SntpErrorBufferTooSmall;
    }
 
    /* Zero timestamps for client request time is not allowed to protect against
     * attack spoofing server response containing zero value for "originate timestamp".
     * Note: In SNTP/NTP communication, the "originate timestamp" of a valid server response
     * matches the "transmit timestamp" in corresponding client request packet. */
    else if( isZeroTimestamp( pRequestTime ) == true )
    {
        status = SntpErrorBadParameter;
    }
    else
    {
        /* MISRA Ref 11.5.1 [Void pointer assignment] */
        /* More details at: https://github.com/FreeRTOS/coreSNTP/blob/main/MISRA.md#rule-115 */
        /* coverity[misra_c_2012_rule_11_5_violation] */
        SntpPacket_t * pRequestPacket = ( SntpPacket_t * ) pBuffer;
 
        /* Fill the buffer with zero as most fields are zero for a standard SNTP
         * request packet.*/
        ( void ) memset( pBuffer, 0, sizeof( SntpPacket_t ) );
 
        /* Set the first byte of the request packet for "Version" and "Mode" fields */
        pRequestPacket->leapVersionMode = 0U /* Leap Indicator */ |
                                          ( SNTP_VERSION << SNTP_VERSION_LSB_POSITION ) /* Version Number */ |
                                          SNTP_MODE_CLIENT /* Mode */;
 
 
        /* Add passed random number to non-significant bits of the fractions part
         * of the transmit timestamp.
         * This is suggested by the SNTPv4 (and NTPv4) specification(s)
         * to protect against replay attacks. Refer to RFC 4330 Section 3 for
         * more information.
         * Adding random bits to the least significant 16 bits of the fractions
         * part of the timestamp affects only ~15 microseconds of information
         * (calculated as 0xFFFF * 232 picoseconds).
         */
        pRequestTime->fractions = ( pRequestTime->fractions
                                    | ( randomNumber >> 16 ) );
 
        /* Update the request buffer with request timestamp in network byte order. */
        fillWordMemoryInNetworkOrder( &pRequestPacket->transmitTime.seconds,
                                      pRequestTime->seconds );
        fillWordMemoryInNetworkOrder( &pRequestPacket->transmitTime.fractions,
                                      pRequestTime->fractions );
    }
 
    return status;
}
 
 
SntpStatus_t Sntp_DeserializeResponse( const SntpTimestamp_t * pRequestTime,
                                       const SntpTimestamp_t * pResponseRxTime,
                                       const void * pResponseBuffer,
                                       size_t bufferSize,
                                       SntpResponseData_t * pParsedResponse )
{
    SntpStatus_t status = SntpSuccess;
    /* MISRA Ref 11.5.1 [Void pointer assignment] */
    /* More details at: https://github.com/FreeRTOS/coreSNTP/blob/main/MISRA.md#rule-115 */
    /* coverity[misra_c_2012_rule_11_5_violation] */
    const SntpPacket_t * pResponsePacket = ( const SntpPacket_t * ) pResponseBuffer;
 
    if( ( pRequestTime == NULL ) || ( pResponseRxTime == NULL ) ||
        ( pResponseBuffer == NULL ) || ( pParsedResponse == NULL ) )
    {
        status = SntpErrorBadParameter;
    }
    else if( bufferSize < SNTP_PACKET_BASE_SIZE )
    {
        status = SntpErrorBufferTooSmall;
    }
 
    /* Zero timestamps for client request time is not allowed to protect against
     * attack spoofing server response containing zero value for "originate timestamp".
     * Note: In SNTP/NTP communication, the "originate timestamp" of a valid server response
     * matches the "transmit timestamp" in corresponding client request packet. */
    else if( isZeroTimestamp( pRequestTime ) == true )
    {
        status = SntpErrorBadParameter;
    }
    /* Check if the packet represents a server in the "Mode" field. */
    else if( ( pResponsePacket->leapVersionMode & SNTP_MODE_BITS_MASK ) != SNTP_MODE_SERVER )
    {
        status = SntpInvalidResponse;
    }
 
    /* Check if any of the timestamps in the response packet are zero, which is invalid.
     * Note: This is done to protect against a nuanced server spoofing attack where if the
     * SNTP client resets its internal state of "Client transmit timestamp" (OR "originate
     * timestamp" from server perspective) to zero as a protection against replay attack, an
     * an attacker with this knowledge of the client operation can spoof a server response
     * containing the "originate timestamp" as zero. Thus, to protect against such attack,
     * a server response packet with any zero timestamp is rejected. */
    else if( ( isZeroTimestamp( &pResponsePacket->originTime ) == true ) ||
             ( isZeroTimestamp( &pResponsePacket->receiveTime ) == true ) ||
             ( isZeroTimestamp( &pResponsePacket->transmitTime ) == true ) )
    {
        status = SntpInvalidResponse;
    }
 
 
    /* Validate that the server has sent the client's request timestamp in the
     * "originate" timestamp field of the response. */
    else if( ( pRequestTime->seconds !=
               readWordFromNetworkByteOrderMemory( &pResponsePacket->originTime.seconds ) ) ||
             ( pRequestTime->fractions !=
               readWordFromNetworkByteOrderMemory( &pResponsePacket->originTime.fractions ) ) )
 
    {
        status = SntpInvalidResponse;
    }
    else
    {
        /* As the response packet is valid, parse more information from it and
         * populate the output parameter. */
 
        status = parseValidSntpResponse( pResponsePacket,
                                         pRequestTime,
                                         pResponseRxTime,
                                         pParsedResponse );
    }
 
    return status;
}
 
SntpStatus_t Sntp_CalculatePollInterval( uint16_t clockFreqTolerance,
                                         uint16_t desiredAccuracy,
                                         uint32_t * pPollInterval )
{
    SntpStatus_t status = SntpSuccess;
 
    if( ( clockFreqTolerance == 0U ) || ( desiredAccuracy == 0U ) || ( pPollInterval == NULL ) )
    {
        status = SntpErrorBadParameter;
    }
    else
    {
        uint32_t exactIntervalForAccuracy = 0U;
        uint8_t log2PollInterval = 0U;
 
        /* Calculate the poll interval required for achieving the exact desired clock accuracy
         * with the following formulae:
         *
         * System Clock Drift Rate ( microseconds / second ) = Clock Frequency Tolerance (in PPM )
         * Maximum Clock Drift ( milliseconds ) = Desired Accuracy ( milliseconds )
         *
         * Poll Interval ( seconds ) =     Maximum Clock Drift
         *                              ---------------------------
         *                                System Clock Drift Rate
         *
         *                           =  Maximum Drift ( milliseconds ) * 1000 ( microseconds / millisecond )
         *                             ------------------------------------------------------------------------
         *                                        System Clock Drift Rate ( microseconds / second )
         *
         *                           =    Desired Accuracy * 1000
         *                             ------------------------------
         *                               Clock Frequency Tolerance
         */
        exactIntervalForAccuracy = ( ( uint32_t ) desiredAccuracy * 1000U ) / clockFreqTolerance;
 
        /* Check if calculated poll interval value falls in the supported range of seconds. */
        if( exactIntervalForAccuracy == 0U )
        {
            /* Poll interval value is less than 1 second, and is not supported by the function. */
            status = SntpZeroPollInterval;
        }
        else
        {
            /* To calculate the log 2 value of the exact poll interval value, first determine the highest
             * bit set in the value. */
            while( exactIntervalForAccuracy != 0U )
            {
                log2PollInterval++;
                exactIntervalForAccuracy /= 2U;
            }
 
            /* Convert the highest bit in the exact poll interval value to the nearest integer
             * value lower or equal to the log2 of the exact poll interval value. */
            log2PollInterval--;
 
            /* Calculate the poll interval as the closest exponent of 2 value that achieves
             * equal or higher accuracy than the desired accuracy. */
            *pPollInterval = ( ( ( uint32_t ) 1U ) << log2PollInterval );
        }
    }
 
    return status;
}
 
SntpStatus_t Sntp_ConvertToUnixTime( const SntpTimestamp_t * pSntpTime,
                                     uint32_t * pUnixTimeSecs,
                                     uint32_t * pUnixTimeMicrosecs )
{
    SntpStatus_t status = SntpSuccess;
 
    if( ( pSntpTime == NULL ) || ( pUnixTimeSecs == NULL ) || ( pUnixTimeMicrosecs == NULL ) )
    {
        status = SntpErrorBadParameter;
    }
    /* Check if passed time does not lie in the [UNIX epoch in 1970, UNIX time overflow in 2038] time range. */
    else if( ( pSntpTime->seconds > SNTP_TIME_AT_LARGEST_UNIX_TIME_SECS ) &&
             ( pSntpTime->seconds < SNTP_TIME_AT_UNIX_EPOCH_SECS ) )
    {
        /* The SNTP timestamp is outside the supported time range for conversion. */
        status = SntpErrorTimeNotSupported;
    }
    else
    {
        /* Handle case when timestamp represents date in SNTP era 1
         * (i.e. time from 7 Feb 2036 6:28:16 UTC onwards). */
        if( pSntpTime->seconds <= SNTP_TIME_AT_LARGEST_UNIX_TIME_SECS )
        {
            /* Unix Time ( seconds ) = Seconds Duration in
             *                         [UNIX epoch, SNTP Era 1 Epoch Time]
             *                                        +
             *                           Sntp Time since Era 1 Epoch
             */
            *pUnixTimeSecs = UNIX_TIME_SECS_AT_SNTP_ERA_1_SMALLEST_TIME + pSntpTime->seconds;
        }
        /* Handle case when SNTP timestamp is in SNTP era 1 time range. */
        else
        {
            *pUnixTimeSecs = pSntpTime->seconds - SNTP_TIME_AT_UNIX_EPOCH_SECS;
        }
 
        /* Convert SNTP fractions to microseconds for UNIX time. */
        *pUnixTimeMicrosecs = pSntpTime->fractions / SNTP_FRACTION_VALUE_PER_MICROSECOND;
    }
 
    return status;
}