8126e4d52276efee0f8466297fea0842d31e5d5a
[rust-lightning] / lightning / src / chain / chainmonitor.rs
1 // This file is Copyright its original authors, visible in version control
2 // history.
3 //
4 // This file is licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE
5 // or http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
6 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your option.
7 // You may not use this file except in accordance with one or both of these
8 // licenses.
9
10 //! Logic to connect off-chain channel management with on-chain transaction monitoring.
11 //!
12 //! [`ChainMonitor`] is an implementation of [`chain::Watch`] used both to process blocks and to
13 //! update [`ChannelMonitor`]s accordingly. If any on-chain events need further processing, it will
14 //! make those available as [`MonitorEvent`]s to be consumed.
15 //!
16 //! [`ChainMonitor`] is parameterized by an optional chain source, which must implement the
17 //! [`chain::Filter`] trait. This provides a mechanism to signal new relevant outputs back to light
18 //! clients, such that transactions spending those outputs are included in block data.
19 //!
20 //! [`ChainMonitor`] may be used directly to monitor channels locally or as a part of a distributed
21 //! setup to monitor channels remotely. In the latter case, a custom [`chain::Watch`] implementation
22 //! would be responsible for routing each update to a remote server and for retrieving monitor
23 //! events. The remote server would make use of [`ChainMonitor`] for block processing and for
24 //! servicing [`ChannelMonitor`] updates from the client.
25
26 use bitcoin::blockdata::block::{Block, BlockHeader};
27 use bitcoin::hash_types::Txid;
28
29 use chain;
30 use chain::{ChannelMonitorUpdateErr, Filter, WatchedOutput};
31 use chain::chaininterface::{BroadcasterInterface, FeeEstimator};
32 use chain::channelmonitor::{ChannelMonitor, ChannelMonitorUpdate, Balance, MonitorEvent, TransactionOutputs};
33 use chain::transaction::{OutPoint, TransactionData};
34 use chain::keysinterface::Sign;
35 use util::logger::Logger;
36 use util::events;
37 use util::events::EventHandler;
38 use ln::channelmanager::ChannelDetails;
39
40 use prelude::*;
41 use sync::RwLock;
42 use core::ops::Deref;
43
44 /// `Persist` defines behavior for persisting channel monitors: this could mean
45 /// writing once to disk, and/or uploading to one or more backup services.
46 ///
47 /// Note that for every new monitor, you **must** persist the new `ChannelMonitor`
48 /// to disk/backups. And, on every update, you **must** persist either the
49 /// `ChannelMonitorUpdate` or the updated monitor itself. Otherwise, there is risk
50 /// of situations such as revoking a transaction, then crashing before this
51 /// revocation can be persisted, then unintentionally broadcasting a revoked
52 /// transaction and losing money. This is a risk because previous channel states
53 /// are toxic, so it's important that whatever channel state is persisted is
54 /// kept up-to-date.
55 pub trait Persist<ChannelSigner: Sign> {
56         /// Persist a new channel's data. The data can be stored any way you want, but
57         /// the identifier provided by Rust-Lightning is the channel's outpoint (and
58         /// it is up to you to maintain a correct mapping between the outpoint and the
59         /// stored channel data). Note that you **must** persist every new monitor to
60         /// disk. See the `Persist` trait documentation for more details.
61         ///
62         /// See [`Writeable::write`] on [`ChannelMonitor`] for writing out a `ChannelMonitor`
63         /// and [`ChannelMonitorUpdateErr`] for requirements when returning errors.
64         ///
65         /// [`Writeable::write`]: crate::util::ser::Writeable::write
66         fn persist_new_channel(&self, id: OutPoint, data: &ChannelMonitor<ChannelSigner>) -> Result<(), ChannelMonitorUpdateErr>;
67
68         /// Update one channel's data. The provided `ChannelMonitor` has already
69         /// applied the given update.
70         ///
71         /// Note that on every update, you **must** persist either the
72         /// `ChannelMonitorUpdate` or the updated monitor itself to disk/backups. See
73         /// the `Persist` trait documentation for more details.
74         ///
75         /// If an implementer chooses to persist the updates only, they need to make
76         /// sure that all the updates are applied to the `ChannelMonitors` *before*
77         /// the set of channel monitors is given to the `ChannelManager`
78         /// deserialization routine. See [`ChannelMonitor::update_monitor`] for
79         /// applying a monitor update to a monitor. If full `ChannelMonitors` are
80         /// persisted, then there is no need to persist individual updates.
81         ///
82         /// Note that there could be a performance tradeoff between persisting complete
83         /// channel monitors on every update vs. persisting only updates and applying
84         /// them in batches. The size of each monitor grows `O(number of state updates)`
85         /// whereas updates are small and `O(1)`.
86         ///
87         /// See [`Writeable::write`] on [`ChannelMonitor`] for writing out a `ChannelMonitor`,
88         /// [`Writeable::write`] on [`ChannelMonitorUpdate`] for writing out an update, and
89         /// [`ChannelMonitorUpdateErr`] for requirements when returning errors.
90         ///
91         /// [`Writeable::write`]: crate::util::ser::Writeable::write
92         fn update_persisted_channel(&self, id: OutPoint, update: &ChannelMonitorUpdate, data: &ChannelMonitor<ChannelSigner>) -> Result<(), ChannelMonitorUpdateErr>;
93 }
94
95 /// An implementation of [`chain::Watch`] for monitoring channels.
96 ///
97 /// Connected and disconnected blocks must be provided to `ChainMonitor` as documented by
98 /// [`chain::Watch`]. May be used in conjunction with [`ChannelManager`] to monitor channels locally
99 /// or used independently to monitor channels remotely. See the [module-level documentation] for
100 /// details.
101 ///
102 /// [`ChannelManager`]: crate::ln::channelmanager::ChannelManager
103 /// [module-level documentation]: crate::chain::chainmonitor
104 pub struct ChainMonitor<ChannelSigner: Sign, C: Deref, T: Deref, F: Deref, L: Deref, P: Deref>
105         where C::Target: chain::Filter,
106         T::Target: BroadcasterInterface,
107         F::Target: FeeEstimator,
108         L::Target: Logger,
109         P::Target: Persist<ChannelSigner>,
110 {
111         /// The monitors
112         pub monitors: RwLock<HashMap<OutPoint, ChannelMonitor<ChannelSigner>>>,
113         chain_source: Option<C>,
114         broadcaster: T,
115         logger: L,
116         fee_estimator: F,
117         persister: P,
118 }
119
120 impl<ChannelSigner: Sign, C: Deref, T: Deref, F: Deref, L: Deref, P: Deref> ChainMonitor<ChannelSigner, C, T, F, L, P>
121 where C::Target: chain::Filter,
122             T::Target: BroadcasterInterface,
123             F::Target: FeeEstimator,
124             L::Target: Logger,
125             P::Target: Persist<ChannelSigner>,
126 {
127         /// Dispatches to per-channel monitors, which are responsible for updating their on-chain view
128         /// of a channel and reacting accordingly based on transactions in the given chain data. See
129         /// [`ChannelMonitor::block_connected`] for details. Any HTLCs that were resolved on chain will
130         /// be returned by [`chain::Watch::release_pending_monitor_events`].
131         ///
132         /// Calls back to [`chain::Filter`] if any monitor indicated new outputs to watch. Subsequent
133         /// calls must not exclude any transactions matching the new outputs nor any in-block
134         /// descendants of such transactions. It is not necessary to re-fetch the block to obtain
135         /// updated `txdata`.
136         fn process_chain_data<FN>(&self, header: &BlockHeader, txdata: &TransactionData, process: FN)
137         where
138                 FN: Fn(&ChannelMonitor<ChannelSigner>, &TransactionData) -> Vec<TransactionOutputs>
139         {
140                 let mut dependent_txdata = Vec::new();
141                 let monitors = self.monitors.read().unwrap();
142                 for monitor in monitors.values() {
143                         let mut txn_outputs = process(monitor, txdata);
144
145                         // Register any new outputs with the chain source for filtering, storing any dependent
146                         // transactions from within the block that previously had not been included in txdata.
147                         if let Some(ref chain_source) = self.chain_source {
148                                 let block_hash = header.block_hash();
149                                 for (txid, mut outputs) in txn_outputs.drain(..) {
150                                         for (idx, output) in outputs.drain(..) {
151                                                 // Register any new outputs with the chain source for filtering and recurse
152                                                 // if it indicates that there are dependent transactions within the block
153                                                 // that had not been previously included in txdata.
154                                                 let output = WatchedOutput {
155                                                         block_hash: Some(block_hash),
156                                                         outpoint: OutPoint { txid, index: idx as u16 },
157                                                         script_pubkey: output.script_pubkey,
158                                                 };
159                                                 if let Some(tx) = chain_source.register_output(output) {
160                                                         dependent_txdata.push(tx);
161                                                 }
162                                         }
163                                 }
164                         }
165                 }
166
167                 // Recursively call for any dependent transactions that were identified by the chain source.
168                 if !dependent_txdata.is_empty() {
169                         dependent_txdata.sort_unstable_by_key(|(index, _tx)| *index);
170                         dependent_txdata.dedup_by_key(|(index, _tx)| *index);
171                         let txdata: Vec<_> = dependent_txdata.iter().map(|(index, tx)| (*index, tx)).collect();
172                         self.process_chain_data(header, &txdata, process);
173                 }
174         }
175
176         /// Creates a new `ChainMonitor` used to watch on-chain activity pertaining to channels.
177         ///
178         /// When an optional chain source implementing [`chain::Filter`] is provided, the chain monitor
179         /// will call back to it indicating transactions and outputs of interest. This allows clients to
180         /// pre-filter blocks or only fetch blocks matching a compact filter. Otherwise, clients may
181         /// always need to fetch full blocks absent another means for determining which blocks contain
182         /// transactions relevant to the watched channels.
183         pub fn new(chain_source: Option<C>, broadcaster: T, logger: L, feeest: F, persister: P) -> Self {
184                 Self {
185                         monitors: RwLock::new(HashMap::new()),
186                         chain_source,
187                         broadcaster,
188                         logger,
189                         fee_estimator: feeest,
190                         persister,
191                 }
192         }
193
194         /// Gets the balances in the contained [`ChannelMonitor`]s which are claimable on-chain or
195         /// claims which are awaiting confirmation.
196         ///
197         /// Includes the balances from each [`ChannelMonitor`] *except* those included in
198         /// `ignored_channels`, allowing you to filter out balances from channels which are still open
199         /// (and whose balance should likely be pulled from the [`ChannelDetails`]).
200         ///
201         /// See [`ChannelMonitor::get_claimable_balances`] for more details on the exact criteria for
202         /// inclusion in the return value.
203         pub fn get_claimable_balances(&self, ignored_channels: &[&ChannelDetails]) -> Vec<Balance> {
204                 let mut ret = Vec::new();
205                 let monitors = self.monitors.read().unwrap();
206                 for (_, monitor) in monitors.iter().filter(|(funding_outpoint, _)| {
207                         for chan in ignored_channels {
208                                 if chan.funding_txo.as_ref() == Some(funding_outpoint) {
209                                         return false;
210                                 }
211                         }
212                         true
213                 }) {
214                         ret.append(&mut monitor.get_claimable_balances());
215                 }
216                 ret
217         }
218
219         #[cfg(any(test, feature = "fuzztarget", feature = "_test_utils"))]
220         pub fn get_and_clear_pending_events(&self) -> Vec<events::Event> {
221                 use util::events::EventsProvider;
222                 let events = core::cell::RefCell::new(Vec::new());
223                 let event_handler = |event: &events::Event| events.borrow_mut().push(event.clone());
224                 self.process_pending_events(&event_handler);
225                 events.into_inner()
226         }
227 }
228
229 impl<ChannelSigner: Sign, C: Deref, T: Deref, F: Deref, L: Deref, P: Deref>
230 chain::Listen for ChainMonitor<ChannelSigner, C, T, F, L, P>
231 where
232         C::Target: chain::Filter,
233         T::Target: BroadcasterInterface,
234         F::Target: FeeEstimator,
235         L::Target: Logger,
236         P::Target: Persist<ChannelSigner>,
237 {
238         fn block_connected(&self, block: &Block, height: u32) {
239                 let header = &block.header;
240                 let txdata: Vec<_> = block.txdata.iter().enumerate().collect();
241                 log_debug!(self.logger, "New best block {} at height {} provided via block_connected", header.block_hash(), height);
242                 self.process_chain_data(header, &txdata, |monitor, txdata| {
243                         monitor.block_connected(
244                                 header, txdata, height, &*self.broadcaster, &*self.fee_estimator, &*self.logger)
245                 });
246         }
247
248         fn block_disconnected(&self, header: &BlockHeader, height: u32) {
249                 let monitors = self.monitors.read().unwrap();
250                 log_debug!(self.logger, "Latest block {} at height {} removed via block_disconnected", header.block_hash(), height);
251                 for monitor in monitors.values() {
252                         monitor.block_disconnected(
253                                 header, height, &*self.broadcaster, &*self.fee_estimator, &*self.logger);
254                 }
255         }
256 }
257
258 impl<ChannelSigner: Sign, C: Deref, T: Deref, F: Deref, L: Deref, P: Deref>
259 chain::Confirm for ChainMonitor<ChannelSigner, C, T, F, L, P>
260 where
261         C::Target: chain::Filter,
262         T::Target: BroadcasterInterface,
263         F::Target: FeeEstimator,
264         L::Target: Logger,
265         P::Target: Persist<ChannelSigner>,
266 {
267         fn transactions_confirmed(&self, header: &BlockHeader, txdata: &TransactionData, height: u32) {
268                 log_debug!(self.logger, "{} provided transactions confirmed at height {} in block {}", txdata.len(), height, header.block_hash());
269                 self.process_chain_data(header, txdata, |monitor, txdata| {
270                         monitor.transactions_confirmed(
271                                 header, txdata, height, &*self.broadcaster, &*self.fee_estimator, &*self.logger)
272                 });
273         }
274
275         fn transaction_unconfirmed(&self, txid: &Txid) {
276                 log_debug!(self.logger, "Transaction {} reorganized out of chain", txid);
277                 let monitors = self.monitors.read().unwrap();
278                 for monitor in monitors.values() {
279                         monitor.transaction_unconfirmed(txid, &*self.broadcaster, &*self.fee_estimator, &*self.logger);
280                 }
281         }
282
283         fn best_block_updated(&self, header: &BlockHeader, height: u32) {
284                 log_debug!(self.logger, "New best block {} at height {} provided via best_block_updated", header.block_hash(), height);
285                 self.process_chain_data(header, &[], |monitor, txdata| {
286                         // While in practice there shouldn't be any recursive calls when given empty txdata,
287                         // it's still possible if a chain::Filter implementation returns a transaction.
288                         debug_assert!(txdata.is_empty());
289                         monitor.best_block_updated(
290                                 header, height, &*self.broadcaster, &*self.fee_estimator, &*self.logger)
291                 });
292         }
293
294         fn get_relevant_txids(&self) -> Vec<Txid> {
295                 let mut txids = Vec::new();
296                 let monitors = self.monitors.read().unwrap();
297                 for monitor in monitors.values() {
298                         txids.append(&mut monitor.get_relevant_txids());
299                 }
300
301                 txids.sort_unstable();
302                 txids.dedup();
303                 txids
304         }
305 }
306
307 impl<ChannelSigner: Sign, C: Deref , T: Deref , F: Deref , L: Deref , P: Deref >
308 chain::Watch<ChannelSigner> for ChainMonitor<ChannelSigner, C, T, F, L, P>
309 where C::Target: chain::Filter,
310             T::Target: BroadcasterInterface,
311             F::Target: FeeEstimator,
312             L::Target: Logger,
313             P::Target: Persist<ChannelSigner>,
314 {
315         /// Adds the monitor that watches the channel referred to by the given outpoint.
316         ///
317         /// Calls back to [`chain::Filter`] with the funding transaction and outputs to watch.
318         ///
319         /// Note that we persist the given `ChannelMonitor` while holding the `ChainMonitor`
320         /// monitors lock.
321         fn watch_channel(&self, funding_outpoint: OutPoint, monitor: ChannelMonitor<ChannelSigner>) -> Result<(), ChannelMonitorUpdateErr> {
322                 let mut monitors = self.monitors.write().unwrap();
323                 let entry = match monitors.entry(funding_outpoint) {
324                         hash_map::Entry::Occupied(_) => {
325                                 log_error!(self.logger, "Failed to add new channel data: channel monitor for given outpoint is already present");
326                                 return Err(ChannelMonitorUpdateErr::PermanentFailure)},
327                         hash_map::Entry::Vacant(e) => e,
328                 };
329                 if let Err(e) = self.persister.persist_new_channel(funding_outpoint, &monitor) {
330                         log_error!(self.logger, "Failed to persist new channel data");
331                         return Err(e);
332                 }
333                 {
334                         let funding_txo = monitor.get_funding_txo();
335                         log_trace!(self.logger, "Got new Channel Monitor for channel {}", log_bytes!(funding_txo.0.to_channel_id()[..]));
336
337                         if let Some(ref chain_source) = self.chain_source {
338                                 monitor.load_outputs_to_watch(chain_source);
339                         }
340                 }
341                 entry.insert(monitor);
342                 Ok(())
343         }
344
345         /// Note that we persist the given `ChannelMonitor` update while holding the
346         /// `ChainMonitor` monitors lock.
347         fn update_channel(&self, funding_txo: OutPoint, update: ChannelMonitorUpdate) -> Result<(), ChannelMonitorUpdateErr> {
348                 // Update the monitor that watches the channel referred to by the given outpoint.
349                 let monitors = self.monitors.read().unwrap();
350                 match monitors.get(&funding_txo) {
351                         None => {
352                                 log_error!(self.logger, "Failed to update channel monitor: no such monitor registered");
353
354                                 // We should never ever trigger this from within ChannelManager. Technically a
355                                 // user could use this object with some proxying in between which makes this
356                                 // possible, but in tests and fuzzing, this should be a panic.
357                                 #[cfg(any(test, feature = "fuzztarget"))]
358                                 panic!("ChannelManager generated a channel update for a channel that was not yet registered!");
359                                 #[cfg(not(any(test, feature = "fuzztarget")))]
360                                 Err(ChannelMonitorUpdateErr::PermanentFailure)
361                         },
362                         Some(monitor) => {
363                                 log_trace!(self.logger, "Updating Channel Monitor for channel {}", log_funding_info!(monitor));
364                                 let update_res = monitor.update_monitor(&update, &self.broadcaster, &self.fee_estimator, &self.logger);
365                                 if let Err(e) = &update_res {
366                                         log_error!(self.logger, "Failed to update channel monitor: {:?}", e);
367                                 }
368                                 // Even if updating the monitor returns an error, the monitor's state will
369                                 // still be changed. So, persist the updated monitor despite the error.
370                                 let persist_res = self.persister.update_persisted_channel(funding_txo, &update, monitor);
371                                 if let Err(ref e) = persist_res {
372                                         log_error!(self.logger, "Failed to persist channel monitor update: {:?}", e);
373                                 }
374                                 if update_res.is_err() {
375                                         Err(ChannelMonitorUpdateErr::PermanentFailure)
376                                 } else {
377                                         persist_res
378                                 }
379                         }
380                 }
381         }
382
383         fn release_pending_monitor_events(&self) -> Vec<MonitorEvent> {
384                 let mut pending_monitor_events = Vec::new();
385                 for monitor in self.monitors.read().unwrap().values() {
386                         pending_monitor_events.append(&mut monitor.get_and_clear_pending_monitor_events());
387                 }
388                 pending_monitor_events
389         }
390 }
391
392 impl<ChannelSigner: Sign, C: Deref, T: Deref, F: Deref, L: Deref, P: Deref> events::EventsProvider for ChainMonitor<ChannelSigner, C, T, F, L, P>
393         where C::Target: chain::Filter,
394               T::Target: BroadcasterInterface,
395               F::Target: FeeEstimator,
396               L::Target: Logger,
397               P::Target: Persist<ChannelSigner>,
398 {
399         /// Processes [`SpendableOutputs`] events produced from each [`ChannelMonitor`] upon maturity.
400         ///
401         /// An [`EventHandler`] may safely call back to the provider, though this shouldn't be needed in
402         /// order to handle these events.
403         ///
404         /// [`SpendableOutputs`]: events::Event::SpendableOutputs
405         fn process_pending_events<H: Deref>(&self, handler: H) where H::Target: EventHandler {
406                 let mut pending_events = Vec::new();
407                 for monitor in self.monitors.read().unwrap().values() {
408                         pending_events.append(&mut monitor.get_and_clear_pending_events());
409                 }
410                 for event in pending_events.drain(..) {
411                         handler.handle_event(&event);
412                 }
413         }
414 }
415
416 #[cfg(test)]
417 mod tests {
418         use ::{check_added_monitors, get_local_commitment_txn};
419         use ln::features::InitFeatures;
420         use ln::functional_test_utils::*;
421         use util::events::MessageSendEventsProvider;
422         use util::test_utils::{OnRegisterOutput, TxOutReference};
423
424         /// Tests that in-block dependent transactions are processed by `block_connected` when not
425         /// included in `txdata` but returned by [`chain::Filter::register_output`]. For instance,
426         /// a (non-anchor) commitment transaction's HTLC output may be spent in the same block as the
427         /// commitment transaction itself. An Electrum client may filter the commitment transaction but
428         /// needs to return the HTLC transaction so it can be processed.
429         #[test]
430         fn connect_block_checks_dependent_transactions() {
431                 let chanmon_cfgs = create_chanmon_cfgs(2);
432                 let node_cfgs = create_node_cfgs(2, &chanmon_cfgs);
433                 let node_chanmgrs = create_node_chanmgrs(2, &node_cfgs, &[None, None]);
434                 let nodes = create_network(2, &node_cfgs, &node_chanmgrs);
435                 let channel = create_announced_chan_between_nodes(
436                         &nodes, 0, 1, InitFeatures::known(), InitFeatures::known());
437
438                 // Send a payment, saving nodes[0]'s revoked commitment and HTLC-Timeout transactions.
439                 let (commitment_tx, htlc_tx) = {
440                         let payment_preimage = route_payment(&nodes[0], &vec!(&nodes[1])[..], 5_000_000).0;
441                         let mut txn = get_local_commitment_txn!(nodes[0], channel.2);
442                         claim_payment(&nodes[0], &vec!(&nodes[1])[..], payment_preimage);
443
444                         assert_eq!(txn.len(), 2);
445                         (txn.remove(0), txn.remove(0))
446                 };
447
448                 // Set expectations on nodes[1]'s chain source to return dependent transactions.
449                 let htlc_output = TxOutReference(commitment_tx.clone(), 0);
450                 let to_local_output = TxOutReference(commitment_tx.clone(), 1);
451                 let htlc_timeout_output = TxOutReference(htlc_tx.clone(), 0);
452                 nodes[1].chain_source
453                         .expect(OnRegisterOutput { with: htlc_output, returns: Some((1, htlc_tx)) })
454                         .expect(OnRegisterOutput { with: to_local_output, returns: None })
455                         .expect(OnRegisterOutput { with: htlc_timeout_output, returns: None });
456
457                 // Notify nodes[1] that nodes[0]'s revoked commitment transaction was mined. The chain
458                 // source should return the dependent HTLC transaction when the HTLC output is registered.
459                 mine_transaction(&nodes[1], &commitment_tx);
460
461                 // Clean up so uninteresting assertions don't fail.
462                 check_added_monitors!(nodes[1], 1);
463                 nodes[1].node.get_and_clear_pending_msg_events();
464                 nodes[1].node.get_and_clear_pending_events();
465         }
466 }