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[rust-lightning] / lightning / src / chain / mod.rs
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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 //! Structs and traits which allow other parts of rust-lightning to interact with the blockchain.
11
12 use bitcoin::blockdata::block::{Block, BlockHeader};
13 use bitcoin::blockdata::constants::genesis_block;
14 use bitcoin::blockdata::script::Script;
15 use bitcoin::blockdata::transaction::{Transaction, TxOut};
16 use bitcoin::hash_types::{BlockHash, Txid};
17 use bitcoin::network::constants::Network;
18
19 use chain::channelmonitor::{ChannelMonitor, ChannelMonitorUpdate, MonitorEvent};
20 use chain::keysinterface::Sign;
21 use chain::transaction::{OutPoint, TransactionData};
22
23 use prelude::*;
24
25 pub mod chaininterface;
26 pub mod chainmonitor;
27 pub mod channelmonitor;
28 pub mod transaction;
29 pub mod keysinterface;
30 pub(crate) mod onchaintx;
31 pub(crate) mod package;
32
33 /// The best known block as identified by its hash and height.
34 #[derive(Clone, Copy, PartialEq)]
35 pub struct BestBlock {
36         block_hash: BlockHash,
37         height: u32,
38 }
39
40 impl BestBlock {
41         /// Constructs a `BestBlock` that represents the genesis block at height 0 of the given
42         /// network.
43         pub fn from_genesis(network: Network) -> Self {
44                 BestBlock {
45                         block_hash: genesis_block(network).header.block_hash(),
46                         height: 0,
47                 }
48         }
49
50         /// Returns a `BestBlock` as identified by the given block hash and height.
51         pub fn new(block_hash: BlockHash, height: u32) -> Self {
52                 BestBlock { block_hash, height }
53         }
54
55         /// Returns the best block hash.
56         pub fn block_hash(&self) -> BlockHash { self.block_hash }
57
58         /// Returns the best block height.
59         pub fn height(&self) -> u32 { self.height }
60 }
61
62 /// An error when accessing the chain via [`Access`].
63 #[derive(Clone)]
64 pub enum AccessError {
65         /// The requested chain is unknown.
66         UnknownChain,
67
68         /// The requested transaction doesn't exist or hasn't confirmed.
69         UnknownTx,
70 }
71
72 /// The `Access` trait defines behavior for accessing chain data and state, such as blocks and
73 /// UTXOs.
74 pub trait Access {
75         /// Returns the transaction output of a funding transaction encoded by [`short_channel_id`].
76         /// Returns an error if `genesis_hash` is for a different chain or if such a transaction output
77         /// is unknown.
78         ///
79         /// [`short_channel_id`]: https://github.com/lightningnetwork/lightning-rfc/blob/master/07-routing-gossip.md#definition-of-short_channel_id
80         fn get_utxo(&self, genesis_hash: &BlockHash, short_channel_id: u64) -> Result<TxOut, AccessError>;
81 }
82
83 /// The `Listen` trait is used to notify when blocks have been connected or disconnected from the
84 /// chain.
85 ///
86 /// Useful when needing to replay chain data upon startup or as new chain events occur. Clients
87 /// sourcing chain data using a block-oriented API should prefer this interface over [`Confirm`].
88 /// Such clients fetch the entire header chain whereas clients using [`Confirm`] only fetch headers
89 /// when needed.
90 ///
91 /// By using [`Listen::filtered_block_connected`] this interface supports clients fetching the
92 /// entire header chain and only blocks with matching transaction data using BIP 157 filters or
93 /// other similar filtering.
94 pub trait Listen {
95         /// Notifies the listener that a block was added at the given height, with the transaction data
96         /// possibly filtered.
97         fn filtered_block_connected(&self, header: &BlockHeader, txdata: &TransactionData, height: u32);
98
99         /// Notifies the listener that a block was added at the given height.
100         fn block_connected(&self, block: &Block, height: u32) {
101                 let txdata: Vec<_> = block.txdata.iter().enumerate().collect();
102                 self.filtered_block_connected(&block.header, &txdata, height);
103         }
104
105         /// Notifies the listener that a block was removed at the given height.
106         fn block_disconnected(&self, header: &BlockHeader, height: u32);
107 }
108
109 /// The `Confirm` trait is used to notify when transactions have been confirmed on chain or
110 /// unconfirmed during a chain reorganization.
111 ///
112 /// Clients sourcing chain data using a transaction-oriented API should prefer this interface over
113 /// [`Listen`]. For instance, an Electrum client may implement [`Filter`] by subscribing to activity
114 /// related to registered transactions and outputs. Upon notification, it would pass along the
115 /// matching transactions using this interface.
116 ///
117 /// # Use
118 ///
119 /// The intended use is as follows:
120 /// - Call [`transactions_confirmed`] to process any on-chain activity of interest.
121 /// - Call [`transaction_unconfirmed`] to process any transaction returned by [`get_relevant_txids`]
122 ///   that has been reorganized out of the chain.
123 /// - Call [`best_block_updated`] whenever a new chain tip becomes available.
124 ///
125 /// # Order
126 ///
127 /// Clients must call these methods in chain order. Specifically:
128 /// - Transactions confirmed in a block must be given before transactions confirmed in a later
129 ///   block.
130 /// - Dependent transactions within the same block must be given in topological order, possibly in
131 ///   separate calls.
132 /// - Unconfirmed transactions must be given after the original confirmations and before any
133 ///   reconfirmation.
134 ///
135 /// See individual method documentation for further details.
136 ///
137 /// [`transactions_confirmed`]: Self::transactions_confirmed
138 /// [`transaction_unconfirmed`]: Self::transaction_unconfirmed
139 /// [`best_block_updated`]: Self::best_block_updated
140 /// [`get_relevant_txids`]: Self::get_relevant_txids
141 pub trait Confirm {
142         /// Processes transactions confirmed in a block with a given header and height.
143         ///
144         /// Should be called for any transactions registered by [`Filter::register_tx`] or any
145         /// transactions spending an output registered by [`Filter::register_output`]. Such transactions
146         /// appearing in the same block do not need to be included in the same call; instead, multiple
147         /// calls with additional transactions may be made so long as they are made in [chain order].
148         ///
149         /// May be called before or after [`best_block_updated`] for the corresponding block. However,
150         /// in the event of a chain reorganization, it must not be called with a `header` that is no
151         /// longer in the chain as of the last call to [`best_block_updated`].
152         ///
153         /// [chain order]: Confirm#Order
154         /// [`best_block_updated`]: Self::best_block_updated
155         fn transactions_confirmed(&self, header: &BlockHeader, txdata: &TransactionData, height: u32);
156
157         /// Processes a transaction that is no longer confirmed as result of a chain reorganization.
158         ///
159         /// Should be called for any transaction returned by [`get_relevant_txids`] if it has been
160         /// reorganized out of the best chain. Once called, the given transaction should not be returned
161         /// by [`get_relevant_txids`] unless it has been reconfirmed via [`transactions_confirmed`].
162         ///
163         /// [`get_relevant_txids`]: Self::get_relevant_txids
164         /// [`transactions_confirmed`]: Self::transactions_confirmed
165         fn transaction_unconfirmed(&self, txid: &Txid);
166
167         /// Processes an update to the best header connected at the given height.
168         ///
169         /// Should be called when a new header is available but may be skipped for intermediary blocks
170         /// if they become available at the same time.
171         fn best_block_updated(&self, header: &BlockHeader, height: u32);
172
173         /// Returns transactions that should be monitored for reorganization out of the chain.
174         ///
175         /// Should include any transactions passed to [`transactions_confirmed`] that have insufficient
176         /// confirmations to be safe from a chain reorganization. Should not include any transactions
177         /// passed to [`transaction_unconfirmed`] unless later reconfirmed.
178         ///
179         /// May be called to determine the subset of transactions that must still be monitored for
180         /// reorganization. Will be idempotent between calls but may change as a result of calls to the
181         /// other interface methods. Thus, this is useful to determine which transactions may need to be
182         /// given to [`transaction_unconfirmed`].
183         ///
184         /// [`transactions_confirmed`]: Self::transactions_confirmed
185         /// [`transaction_unconfirmed`]: Self::transaction_unconfirmed
186         fn get_relevant_txids(&self) -> Vec<Txid>;
187 }
188
189 /// An error enum representing a failure to persist a channel monitor update.
190 #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq)]
191 pub enum ChannelMonitorUpdateErr {
192         /// Used to indicate a temporary failure (eg connection to a watchtower or remote backup of
193         /// our state failed, but is expected to succeed at some point in the future).
194         ///
195         /// Such a failure will "freeze" a channel, preventing us from revoking old states or
196         /// submitting new commitment transactions to the counterparty. Once the update(s) that failed
197         /// have been successfully applied, a [`MonitorEvent::UpdateCompleted`] event should be returned
198         /// via [`Watch::release_pending_monitor_events`] which will then restore the channel to an
199         /// operational state.
200         ///
201         /// Note that a given ChannelManager will *never* re-generate a given ChannelMonitorUpdate. If
202         /// you return a TemporaryFailure you must ensure that it is written to disk safely before
203         /// writing out the latest ChannelManager state.
204         ///
205         /// Even when a channel has been "frozen" updates to the ChannelMonitor can continue to occur
206         /// (eg if an inbound HTLC which we forwarded was claimed upstream resulting in us attempting
207         /// to claim it on this channel) and those updates must be applied wherever they can be. At
208         /// least one such updated ChannelMonitor must be persisted otherwise PermanentFailure should
209         /// be returned to get things on-chain ASAP using only the in-memory copy. Obviously updates to
210         /// the channel which would invalidate previous ChannelMonitors are not made when a channel has
211         /// been "frozen".
212         ///
213         /// Note that even if updates made after TemporaryFailure succeed you must still provide a
214         /// [`MonitorEvent::UpdateCompleted`] to ensure you have the latest monitor and re-enable
215         /// normal channel operation. Note that this is normally generated through a call to
216         /// [`ChainMonitor::channel_monitor_updated`].
217         ///
218         /// Note that the update being processed here will not be replayed for you when you return a
219         /// [`MonitorEvent::UpdateCompleted`] event via [`Watch::release_pending_monitor_events`], so
220         /// you must store the update itself on your own local disk prior to returning a
221         /// TemporaryFailure. You may, of course, employ a journaling approach, storing only the
222         /// ChannelMonitorUpdate on disk without updating the monitor itself, replaying the journal at
223         /// reload-time.
224         ///
225         /// For deployments where a copy of ChannelMonitors and other local state are backed up in a
226         /// remote location (with local copies persisted immediately), it is anticipated that all
227         /// updates will return TemporaryFailure until the remote copies could be updated.
228         ///
229         /// [`ChainMonitor::channel_monitor_updated`]: chainmonitor::ChainMonitor::channel_monitor_updated
230         TemporaryFailure,
231         /// Used to indicate no further channel monitor updates will be allowed (eg we've moved on to a
232         /// different watchtower and cannot update with all watchtowers that were previously informed
233         /// of this channel).
234         ///
235         /// At reception of this error, ChannelManager will force-close the channel and return at
236         /// least a final ChannelMonitorUpdate::ChannelForceClosed which must be delivered to at
237         /// least one ChannelMonitor copy. Revocation secret MUST NOT be released and offchain channel
238         /// update must be rejected.
239         ///
240         /// This failure may also signal a failure to update the local persisted copy of one of
241         /// the channel monitor instance.
242         ///
243         /// Note that even when you fail a holder commitment transaction update, you must store the
244         /// update to ensure you can claim from it in case of a duplicate copy of this ChannelMonitor
245         /// broadcasts it (e.g distributed channel-monitor deployment)
246         ///
247         /// In case of distributed watchtowers deployment, the new version must be written to disk, as
248         /// state may have been stored but rejected due to a block forcing a commitment broadcast. This
249         /// storage is used to claim outputs of rejected state confirmed onchain by another watchtower,
250         /// lagging behind on block processing.
251         PermanentFailure,
252 }
253
254 /// The `Watch` trait defines behavior for watching on-chain activity pertaining to channels as
255 /// blocks are connected and disconnected.
256 ///
257 /// Each channel is associated with a [`ChannelMonitor`]. Implementations of this trait are
258 /// responsible for maintaining a set of monitors such that they can be updated accordingly as
259 /// channel state changes and HTLCs are resolved. See method documentation for specific
260 /// requirements.
261 ///
262 /// Implementations **must** ensure that updates are successfully applied and persisted upon method
263 /// completion. If an update fails with a [`PermanentFailure`], then it must immediately shut down
264 /// without taking any further action such as persisting the current state.
265 ///
266 /// If an implementation maintains multiple instances of a channel's monitor (e.g., by storing
267 /// backup copies), then it must ensure that updates are applied across all instances. Otherwise, it
268 /// could result in a revoked transaction being broadcast, allowing the counterparty to claim all
269 /// funds in the channel. See [`ChannelMonitorUpdateErr`] for more details about how to handle
270 /// multiple instances.
271 ///
272 /// [`PermanentFailure`]: ChannelMonitorUpdateErr::PermanentFailure
273 pub trait Watch<ChannelSigner: Sign> {
274         /// Watches a channel identified by `funding_txo` using `monitor`.
275         ///
276         /// Implementations are responsible for watching the chain for the funding transaction along
277         /// with any spends of outputs returned by [`get_outputs_to_watch`]. In practice, this means
278         /// calling [`block_connected`] and [`block_disconnected`] on the monitor.
279         ///
280         /// Note: this interface MUST error with `ChannelMonitorUpdateErr::PermanentFailure` if
281         /// the given `funding_txo` has previously been registered via `watch_channel`.
282         ///
283         /// [`get_outputs_to_watch`]: channelmonitor::ChannelMonitor::get_outputs_to_watch
284         /// [`block_connected`]: channelmonitor::ChannelMonitor::block_connected
285         /// [`block_disconnected`]: channelmonitor::ChannelMonitor::block_disconnected
286         fn watch_channel(&self, funding_txo: OutPoint, monitor: ChannelMonitor<ChannelSigner>) -> Result<(), ChannelMonitorUpdateErr>;
287
288         /// Updates a channel identified by `funding_txo` by applying `update` to its monitor.
289         ///
290         /// Implementations must call [`update_monitor`] with the given update. See
291         /// [`ChannelMonitorUpdateErr`] for invariants around returning an error.
292         ///
293         /// [`update_monitor`]: channelmonitor::ChannelMonitor::update_monitor
294         fn update_channel(&self, funding_txo: OutPoint, update: ChannelMonitorUpdate) -> Result<(), ChannelMonitorUpdateErr>;
295
296         /// Returns any monitor events since the last call. Subsequent calls must only return new
297         /// events.
298         ///
299         /// Note that after any block- or transaction-connection calls to a [`ChannelMonitor`], no
300         /// further events may be returned here until the [`ChannelMonitor`] has been fully persisted
301         /// to disk.
302         ///
303         /// For details on asynchronous [`ChannelMonitor`] updating and returning
304         /// [`MonitorEvent::UpdateCompleted`] here, see [`ChannelMonitorUpdateErr::TemporaryFailure`].
305         fn release_pending_monitor_events(&self) -> Vec<(OutPoint, Vec<MonitorEvent>)>;
306 }
307
308 /// The `Filter` trait defines behavior for indicating chain activity of interest pertaining to
309 /// channels.
310 ///
311 /// This is useful in order to have a [`Watch`] implementation convey to a chain source which
312 /// transactions to be notified of. Notification may take the form of pre-filtering blocks or, in
313 /// the case of [BIP 157]/[BIP 158], only fetching a block if the compact filter matches. If
314 /// receiving full blocks from a chain source, any further filtering is unnecessary.
315 ///
316 /// After an output has been registered, subsequent block retrievals from the chain source must not
317 /// exclude any transactions matching the new criteria nor any in-block descendants of such
318 /// transactions.
319 ///
320 /// Note that use as part of a [`Watch`] implementation involves reentrancy. Therefore, the `Filter`
321 /// should not block on I/O. Implementations should instead queue the newly monitored data to be
322 /// processed later. Then, in order to block until the data has been processed, any [`Watch`]
323 /// invocation that has called the `Filter` must return [`TemporaryFailure`].
324 ///
325 /// [`TemporaryFailure`]: ChannelMonitorUpdateErr::TemporaryFailure
326 /// [BIP 157]: https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0157.mediawiki
327 /// [BIP 158]: https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0158.mediawiki
328 pub trait Filter {
329         /// Registers interest in a transaction with `txid` and having an output with `script_pubkey` as
330         /// a spending condition.
331         fn register_tx(&self, txid: &Txid, script_pubkey: &Script);
332
333         /// Registers interest in spends of a transaction output.
334         ///
335         /// Optionally, when `output.block_hash` is set, should return any transaction spending the
336         /// output that is found in the corresponding block along with its index.
337         ///
338         /// This return value is useful for Electrum clients in order to supply in-block descendant
339         /// transactions which otherwise were not included. This is not necessary for other clients if
340         /// such descendant transactions were already included (e.g., when a BIP 157 client provides the
341         /// full block).
342         fn register_output(&self, output: WatchedOutput) -> Option<(usize, Transaction)>;
343 }
344
345 /// A transaction output watched by a [`ChannelMonitor`] for spends on-chain.
346 ///
347 /// Used to convey to a [`Filter`] such an output with a given spending condition. Any transaction
348 /// spending the output must be given to [`ChannelMonitor::block_connected`] either directly or via
349 /// the return value of [`Filter::register_output`].
350 ///
351 /// If `block_hash` is `Some`, this indicates the output was created in the corresponding block and
352 /// may have been spent there. See [`Filter::register_output`] for details.
353 ///
354 /// [`ChannelMonitor`]: channelmonitor::ChannelMonitor
355 /// [`ChannelMonitor::block_connected`]: channelmonitor::ChannelMonitor::block_connected
356 #[derive(Clone, PartialEq, Hash)]
357 pub struct WatchedOutput {
358         /// First block where the transaction output may have been spent.
359         pub block_hash: Option<BlockHash>,
360
361         /// Outpoint identifying the transaction output.
362         pub outpoint: OutPoint,
363
364         /// Spending condition of the transaction output.
365         pub script_pubkey: Script,
366 }
367
368 impl<T: Listen> Listen for core::ops::Deref<Target = T> {
369         fn filtered_block_connected(&self, header: &BlockHeader, txdata: &TransactionData, height: u32) {
370                 (**self).filtered_block_connected(header, txdata, height);
371         }
372
373         fn block_disconnected(&self, header: &BlockHeader, height: u32) {
374                 (**self).block_disconnected(header, height);
375         }
376 }
377
378 impl<T: core::ops::Deref, U: core::ops::Deref> Listen for (T, U)
379 where
380         T::Target: Listen,
381         U::Target: Listen,
382 {
383         fn filtered_block_connected(&self, header: &BlockHeader, txdata: &TransactionData, height: u32) {
384                 self.0.filtered_block_connected(header, txdata, height);
385                 self.1.filtered_block_connected(header, txdata, height);
386         }
387
388         fn block_disconnected(&self, header: &BlockHeader, height: u32) {
389                 self.0.block_disconnected(header, height);
390                 self.1.block_disconnected(header, height);
391         }
392 }