Merge pull request #2708 from TheBlueMatt/2023-11-less-graph-memory-frag
[rust-lightning] / lightning / src / ln / peer_channel_encryptor.rs
index 071ef8a9dd6ae12b032928b646a4caf6587bcb1c..8569fa60ffef46268fd020578dc22cb1e455649d 100644 (file)
@@ -34,6 +34,10 @@ use core::ops::Deref;
 /// and [BOLT-1](https://github.com/lightning/bolts/blob/master/01-messaging.md#lightning-message-format):
 pub const LN_MAX_MSG_LEN: usize = ::core::u16::MAX as usize; // Must be equal to 65535
 
+/// The (rough) size buffer to pre-allocate when encoding a message. Messages should reliably be
+/// smaller than this size by at least 32 bytes or so.
+pub const MSG_BUF_ALLOC_SIZE: usize = 2048;
+
 // Sha256("Noise_XK_secp256k1_ChaChaPoly_SHA256")
 const NOISE_CK: [u8; 32] = [0x26, 0x40, 0xf5, 0x2e, 0xeb, 0xcd, 0x9e, 0x88, 0x29, 0x58, 0x95, 0x1c, 0x79, 0x42, 0x50, 0xee, 0xdb, 0x28, 0x00, 0x2c, 0x05, 0xd7, 0xdc, 0x2e, 0xa0, 0xf1, 0x95, 0x40, 0x60, 0x42, 0xca, 0xf1];
 // Sha256(NOISE_CK || "lightning")
@@ -165,6 +169,18 @@ impl PeerChannelEncryptor {
                res.extend_from_slice(&tag);
        }
 
+       fn decrypt_in_place_with_ad(inout: &mut [u8], n: u64, key: &[u8; 32], h: &[u8]) -> Result<(), LightningError> {
+               let mut nonce = [0; 12];
+               nonce[4..].copy_from_slice(&n.to_le_bytes()[..]);
+
+               let mut chacha = ChaCha20Poly1305RFC::new(key, &nonce, h);
+               let (inout, tag) = inout.split_at_mut(inout.len() - 16);
+               if chacha.check_decrypt_in_place(inout, tag).is_err() {
+                       return Err(LightningError{err: "Bad MAC".to_owned(), action: msgs::ErrorAction::DisconnectPeer{ msg: None }});
+               }
+               Ok(())
+       }
+
        #[inline]
        fn decrypt_with_ad(res: &mut[u8], n: u64, key: &[u8; 32], h: &[u8], cyphertext: &[u8]) -> Result<(), LightningError> {
                let mut nonce = [0; 12];
@@ -411,16 +427,20 @@ impl PeerChannelEncryptor {
                Ok(self.their_node_id.unwrap().clone())
        }
 
-       /// Encrypts the given pre-serialized message, returning the encrypted version.
-       /// panics if msg.len() > 65535 or Noise handshake has not finished.
-       pub fn encrypt_buffer(&mut self, msg: &[u8]) -> Vec<u8> {
-               if msg.len() > LN_MAX_MSG_LEN {
+       /// Builds sendable bytes for a message.
+       ///
+       /// `msgbuf` must begin with 16 + 2 dummy/0 bytes, which will be filled with the encrypted
+       /// message length and its MAC. It should then be followed by the message bytes themselves
+       /// (including the two byte message type).
+       ///
+       /// For effeciency, the [`Vec::capacity`] should be at least 16 bytes larger than the
+       /// [`Vec::len`], to avoid reallocating for the message MAC, which will be appended to the vec.
+       fn encrypt_message_with_header_0s(&mut self, msgbuf: &mut Vec<u8>) {
+               let msg_len = msgbuf.len() - 16 - 2;
+               if msg_len > LN_MAX_MSG_LEN {
                        panic!("Attempted to encrypt message longer than 65535 bytes!");
                }
 
-               let mut res = Vec::with_capacity(msg.len() + 16*2 + 2);
-               res.resize(msg.len() + 16*2 + 2, 0);
-
                match self.noise_state {
                        NoiseState::Finished { ref mut sk, ref mut sn, ref mut sck, rk: _, rn: _, rck: _ } => {
                                if *sn >= 1000 {
@@ -430,16 +450,21 @@ impl PeerChannelEncryptor {
                                        *sn = 0;
                                }
 
-                               Self::encrypt_with_ad(&mut res[0..16+2], *sn, sk, &[0; 0], &(msg.len() as u16).to_be_bytes());
+                               Self::encrypt_with_ad(&mut msgbuf[0..16+2], *sn, sk, &[0; 0], &(msg_len as u16).to_be_bytes());
                                *sn += 1;
 
-                               Self::encrypt_with_ad(&mut res[16+2..], *sn, sk, &[0; 0], msg);
+                               Self::encrypt_in_place_with_ad(msgbuf, 16+2, *sn, sk, &[0; 0]);
                                *sn += 1;
                        },
                        _ => panic!("Tried to encrypt a message prior to noise handshake completion"),
                }
+       }
 
-               res
+       /// Encrypts the given pre-serialized message, returning the encrypted version.
+       /// panics if msg.len() > 65535 or Noise handshake has not finished.
+       pub fn encrypt_buffer(&mut self, mut msg: MessageBuf) -> Vec<u8> {
+               self.encrypt_message_with_header_0s(&mut msg.0);
+               msg.0
        }
 
        /// Encrypts the given message, returning the encrypted version.
@@ -448,33 +473,11 @@ impl PeerChannelEncryptor {
        pub fn encrypt_message<M: wire::Type>(&mut self, message: &M) -> Vec<u8> {
                // Allocate a buffer with 2KB, fitting most common messages. Reserve the first 16+2 bytes
                // for the 2-byte message type prefix and its MAC.
-               let mut res = VecWriter(Vec::with_capacity(2048));
+               let mut res = VecWriter(Vec::with_capacity(MSG_BUF_ALLOC_SIZE));
                res.0.resize(16 + 2, 0);
                wire::write(message, &mut res).expect("In-memory messages must never fail to serialize");
 
-               let msg_len = res.0.len() - 16 - 2;
-               if msg_len > LN_MAX_MSG_LEN {
-                       panic!("Attempted to encrypt message longer than 65535 bytes!");
-               }
-
-               match self.noise_state {
-                       NoiseState::Finished { ref mut sk, ref mut sn, ref mut sck, rk: _, rn: _, rck: _ } => {
-                               if *sn >= 1000 {
-                                       let (new_sck, new_sk) = hkdf_extract_expand_twice(sck, sk);
-                                       *sck = new_sck;
-                                       *sk = new_sk;
-                                       *sn = 0;
-                               }
-
-                               Self::encrypt_with_ad(&mut res.0[0..16+2], *sn, sk, &[0; 0], &(msg_len as u16).to_be_bytes());
-                               *sn += 1;
-
-                               Self::encrypt_in_place_with_ad(&mut res.0, 16+2, *sn, sk, &[0; 0]);
-                               *sn += 1;
-                       },
-                       _ => panic!("Tried to encrypt a message prior to noise handshake completion"),
-               }
-
+               self.encrypt_message_with_header_0s(&mut res.0);
                res.0
        }
 
@@ -501,21 +504,20 @@ impl PeerChannelEncryptor {
                }
        }
 
-       /// Decrypts the given message.
+       /// Decrypts the given message up to msg.len() - 16. Bytes after msg.len() - 16 will be left
+       /// undefined (as they contain the Poly1305 tag bytes).
+       ///
        /// panics if msg.len() > 65535 + 16
-       pub fn decrypt_message(&mut self, msg: &[u8]) -> Result<Vec<u8>, LightningError> {
+       pub fn decrypt_message(&mut self, msg: &mut [u8]) -> Result<(), LightningError> {
                if msg.len() > LN_MAX_MSG_LEN + 16 {
                        panic!("Attempted to decrypt message longer than 65535 + 16 bytes!");
                }
 
                match self.noise_state {
                        NoiseState::Finished { sk: _, sn: _, sck: _, ref rk, ref mut rn, rck: _ } => {
-                               let mut res = Vec::with_capacity(msg.len() - 16);
-                               res.resize(msg.len() - 16, 0);
-                               Self::decrypt_with_ad(&mut res[..], *rn, rk, &[0; 0], msg)?;
+                               Self::decrypt_in_place_with_ad(&mut msg[..], *rn, rk, &[0; 0])?;
                                *rn += 1;
-
-                               Ok(res)
+                               Ok(())
                        },
                        _ => panic!("Tried to decrypt a message prior to noise handshake completion"),
                }
@@ -542,9 +544,30 @@ impl PeerChannelEncryptor {
        }
 }
 
+/// A buffer which stores an encoded message (including the two message-type bytes) with some
+/// padding to allow for future encryption/MACing.
+pub struct MessageBuf(Vec<u8>);
+impl MessageBuf {
+       /// Creates a new buffer from an encoded message (i.e. the two message-type bytes followed by
+       /// the message contents).
+       ///
+       /// Panics if the message is longer than 2^16.
+       pub fn from_encoded(encoded_msg: &[u8]) -> Self {
+               if encoded_msg.len() > LN_MAX_MSG_LEN {
+                       panic!("Attempted to encrypt message longer than 65535 bytes!");
+               }
+               // In addition to the message (continaing the two message type bytes), we also have to add
+               // the message length header (and its MAC) and the message MAC.
+               let mut res = Vec::with_capacity(encoded_msg.len() + 16*2 + 2);
+               res.resize(encoded_msg.len() + 16 + 2, 0);
+               res[16 + 2..].copy_from_slice(&encoded_msg);
+               Self(res)
+       }
+}
+
 #[cfg(test)]
 mod tests {
-       use super::LN_MAX_MSG_LEN;
+       use super::{MessageBuf, LN_MAX_MSG_LEN};
 
        use bitcoin::secp256k1::{PublicKey, SecretKey};
        use bitcoin::secp256k1::Secp256k1;
@@ -760,12 +783,11 @@ mod tests {
 
                for i in 0..1005 {
                        let msg = [0x68, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x6f];
-                       let res = outbound_peer.encrypt_buffer(&msg);
+                       let mut res = outbound_peer.encrypt_buffer(MessageBuf::from_encoded(&msg));
                        assert_eq!(res.len(), 5 + 2*16 + 2);
 
                        let len_header = res[0..2+16].to_vec();
                        assert_eq!(inbound_peer.decrypt_length_header(&len_header[..]).unwrap() as usize, msg.len());
-                       assert_eq!(inbound_peer.decrypt_message(&res[2+16..]).unwrap()[..], msg[..]);
 
                        if i == 0 {
                                assert_eq!(res, hex::decode("cf2b30ddf0cf3f80e7c35a6e6730b59fe802473180f396d88a8fb0db8cbcf25d2f214cf9ea1d95").unwrap());
@@ -780,6 +802,9 @@ mod tests {
                        } else if i == 1001 {
                                assert_eq!(res, hex::decode("2ecd8c8a5629d0d02ab457a0fdd0f7b90a192cd46be5ecb6ca570bfc5e268338b1a16cf4ef2d36").unwrap());
                        }
+
+                       inbound_peer.decrypt_message(&mut res[2+16..]).unwrap();
+                       assert_eq!(res[2 + 16..res.len() - 16], msg[..]);
                }
        }
 
@@ -794,7 +819,7 @@ mod tests {
        fn max_message_len_encryption() {
                let mut outbound_peer = get_outbound_peer_for_initiator_test_vectors();
                let msg = [4u8; LN_MAX_MSG_LEN + 1];
-               outbound_peer.encrypt_buffer(&msg);
+               outbound_peer.encrypt_buffer(MessageBuf::from_encoded(&msg));
        }
 
        #[test]
@@ -803,7 +828,7 @@ mod tests {
                let mut inbound_peer = get_inbound_peer_for_test_vectors();
 
                // MSG should not exceed LN_MAX_MSG_LEN + 16
-               let msg = [4u8; LN_MAX_MSG_LEN + 17];
-               inbound_peer.decrypt_message(&msg).unwrap();
+               let mut msg = [4u8; LN_MAX_MSG_LEN + 17];
+               inbound_peer.decrypt_message(&mut msg).unwrap();
        }
 }