ffd9b22834de567ba1833671af77949abfc19769
[rust-lightning] / lightning / src / events / bump_transaction.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 //! Utilities for bumping transactions originating from [`Event`]s.
11 //!
12 //! [`Event`]: crate::events::Event
13
14 use alloc::collections::BTreeMap;
15 use core::ops::Deref;
16
17 use crate::chain::chaininterface::{BroadcasterInterface, compute_feerate_sat_per_1000_weight, fee_for_weight};
18 use crate::chain::ClaimId;
19 use crate::io_extras::sink;
20 use crate::ln::channel::ANCHOR_OUTPUT_VALUE_SATOSHI;
21 use crate::ln::chan_utils;
22 use crate::ln::chan_utils::{
23         ANCHOR_INPUT_WITNESS_WEIGHT, HTLC_SUCCESS_INPUT_ANCHOR_WITNESS_WEIGHT,
24         HTLC_TIMEOUT_INPUT_ANCHOR_WITNESS_WEIGHT, ChannelTransactionParameters, HTLCOutputInCommitment
25 };
26 use crate::ln::features::ChannelTypeFeatures;
27 use crate::ln::PaymentPreimage;
28 use crate::prelude::*;
29 use crate::sign::{ChannelSigner, EcdsaChannelSigner, SignerProvider};
30 use crate::sync::Mutex;
31 use crate::util::logger::Logger;
32
33 use bitcoin::{OutPoint, PackedLockTime, PubkeyHash, Sequence, Script, Transaction, Txid, TxIn, TxOut, Witness, WPubkeyHash};
34 use bitcoin::blockdata::constants::WITNESS_SCALE_FACTOR;
35 use bitcoin::consensus::Encodable;
36 use bitcoin::secp256k1;
37 use bitcoin::secp256k1::{PublicKey, Secp256k1};
38 use bitcoin::secp256k1::ecdsa::Signature;
39
40 const EMPTY_SCRIPT_SIG_WEIGHT: u64 = 1 /* empty script_sig */ * WITNESS_SCALE_FACTOR as u64;
41
42 const BASE_INPUT_SIZE: u64 = 32 /* txid */ + 4 /* vout */ + 4 /* sequence */;
43
44 const BASE_INPUT_WEIGHT: u64 = BASE_INPUT_SIZE * WITNESS_SCALE_FACTOR as u64;
45
46 /// The parameters required to derive a channel signer via [`SignerProvider`].
47 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
48 pub struct ChannelDerivationParameters {
49         /// The value in satoshis of the channel we're attempting to spend the anchor output of.
50         pub value_satoshis: u64,
51         /// The unique identifier to re-derive the signer for the associated channel.
52         pub keys_id: [u8; 32],
53         /// The necessary channel parameters that need to be provided to the re-derived signer through
54         /// [`ChannelSigner::provide_channel_parameters`].
55         ///
56         /// [`ChannelSigner::provide_channel_parameters`]: crate::sign::ChannelSigner::provide_channel_parameters
57         pub transaction_parameters: ChannelTransactionParameters,
58 }
59
60 /// A descriptor used to sign for a commitment transaction's anchor output.
61 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
62 pub struct AnchorDescriptor {
63         /// The parameters required to derive the signer for the anchor input.
64         pub channel_derivation_parameters: ChannelDerivationParameters,
65         /// The transaction input's outpoint corresponding to the commitment transaction's anchor
66         /// output.
67         pub outpoint: OutPoint,
68 }
69
70 impl AnchorDescriptor {
71         /// Returns the UTXO to be spent by the anchor input, which can be obtained via
72         /// [`Self::unsigned_tx_input`].
73         pub fn previous_utxo(&self) -> TxOut {
74                 TxOut {
75                         script_pubkey: self.witness_script().to_v0_p2wsh(),
76                         value: ANCHOR_OUTPUT_VALUE_SATOSHI,
77                 }
78         }
79
80         /// Returns the unsigned transaction input spending the anchor output in the commitment
81         /// transaction.
82         pub fn unsigned_tx_input(&self) -> TxIn {
83                 TxIn {
84                         previous_output: self.outpoint.clone(),
85                         script_sig: Script::new(),
86                         sequence: Sequence::ENABLE_RBF_NO_LOCKTIME,
87                         witness: Witness::new(),
88                 }
89         }
90
91         /// Returns the witness script of the anchor output in the commitment transaction.
92         pub fn witness_script(&self) -> Script {
93                 let channel_params = self.channel_derivation_parameters.transaction_parameters.as_holder_broadcastable();
94                 chan_utils::get_anchor_redeemscript(&channel_params.broadcaster_pubkeys().funding_pubkey)
95         }
96
97         /// Returns the fully signed witness required to spend the anchor output in the commitment
98         /// transaction.
99         pub fn tx_input_witness(&self, signature: &Signature) -> Witness {
100                 let channel_params = self.channel_derivation_parameters.transaction_parameters.as_holder_broadcastable();
101                 chan_utils::build_anchor_input_witness(&channel_params.broadcaster_pubkeys().funding_pubkey, signature)
102         }
103
104         /// Derives the channel signer required to sign the anchor input.
105         pub fn derive_channel_signer<SP: Deref>(&self, signer_provider: &SP) -> <SP::Target as SignerProvider>::Signer
106         where
107                 SP::Target: SignerProvider
108         {
109                 let mut signer = signer_provider.derive_channel_signer(
110                         self.channel_derivation_parameters.value_satoshis,
111                         self.channel_derivation_parameters.keys_id,
112                 );
113                 signer.provide_channel_parameters(&self.channel_derivation_parameters.transaction_parameters);
114                 signer
115         }
116 }
117
118 /// A descriptor used to sign for a commitment transaction's HTLC output.
119 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
120 pub struct HTLCDescriptor {
121         /// The parameters required to derive the signer for the HTLC input.
122         pub channel_derivation_parameters: ChannelDerivationParameters,
123         /// The txid of the commitment transaction in which the HTLC output lives.
124         pub commitment_txid: Txid,
125         /// The number of the commitment transaction in which the HTLC output lives.
126         pub per_commitment_number: u64,
127         /// The key tweak corresponding to the number of the commitment transaction in which the HTLC
128         /// output lives. This tweak is applied to all the basepoints for both parties in the channel to
129         /// arrive at unique keys per commitment.
130         ///
131         /// See <https://github.com/lightning/bolts/blob/master/03-transactions.md#keys> for more info.
132         pub per_commitment_point: PublicKey,
133         /// The details of the HTLC as it appears in the commitment transaction.
134         pub htlc: HTLCOutputInCommitment,
135         /// The preimage, if `Some`, to claim the HTLC output with. If `None`, the timeout path must be
136         /// taken.
137         pub preimage: Option<PaymentPreimage>,
138         /// The counterparty's signature required to spend the HTLC output.
139         pub counterparty_sig: Signature
140 }
141
142 impl HTLCDescriptor {
143         /// Returns the UTXO to be spent by the HTLC input, which can be obtained via
144         /// [`Self::unsigned_tx_input`].
145         pub fn previous_utxo<C: secp256k1::Signing + secp256k1::Verification>(&self, secp: &Secp256k1<C>) -> TxOut {
146                 TxOut {
147                         script_pubkey: self.witness_script(secp).to_v0_p2wsh(),
148                         value: self.htlc.amount_msat / 1000,
149                 }
150         }
151
152         /// Returns the unsigned transaction input spending the HTLC output in the commitment
153         /// transaction.
154         pub fn unsigned_tx_input(&self) -> TxIn {
155                 chan_utils::build_htlc_input(&self.commitment_txid, &self.htlc, &ChannelTypeFeatures::anchors_zero_htlc_fee_and_dependencies())
156         }
157
158         /// Returns the delayed output created as a result of spending the HTLC output in the commitment
159         /// transaction.
160         pub fn tx_output<C: secp256k1::Signing + secp256k1::Verification>(&self, secp: &Secp256k1<C>) -> TxOut {
161                 let channel_params = self.channel_derivation_parameters.transaction_parameters.as_holder_broadcastable();
162                 let broadcaster_keys = channel_params.broadcaster_pubkeys();
163                 let counterparty_keys = channel_params.countersignatory_pubkeys();
164                 let broadcaster_delayed_key = chan_utils::derive_public_key(
165                         secp, &self.per_commitment_point, &broadcaster_keys.delayed_payment_basepoint
166                 );
167                 let counterparty_revocation_key = chan_utils::derive_public_revocation_key(
168                         secp, &self.per_commitment_point, &counterparty_keys.revocation_basepoint
169                 );
170                 chan_utils::build_htlc_output(
171                         0 /* feerate_per_kw */, channel_params.contest_delay(), &self.htlc,
172                         &ChannelTypeFeatures::anchors_zero_htlc_fee_and_dependencies(), &broadcaster_delayed_key, &counterparty_revocation_key
173                 )
174         }
175
176         /// Returns the witness script of the HTLC output in the commitment transaction.
177         pub fn witness_script<C: secp256k1::Signing + secp256k1::Verification>(&self, secp: &Secp256k1<C>) -> Script {
178                 let channel_params = self.channel_derivation_parameters.transaction_parameters.as_holder_broadcastable();
179                 let broadcaster_keys = channel_params.broadcaster_pubkeys();
180                 let counterparty_keys = channel_params.countersignatory_pubkeys();
181                 let broadcaster_htlc_key = chan_utils::derive_public_key(
182                         secp, &self.per_commitment_point, &broadcaster_keys.htlc_basepoint
183                 );
184                 let counterparty_htlc_key = chan_utils::derive_public_key(
185                         secp, &self.per_commitment_point, &counterparty_keys.htlc_basepoint
186                 );
187                 let counterparty_revocation_key = chan_utils::derive_public_revocation_key(
188                         secp, &self.per_commitment_point, &counterparty_keys.revocation_basepoint
189                 );
190                 chan_utils::get_htlc_redeemscript_with_explicit_keys(
191                         &self.htlc, &ChannelTypeFeatures::anchors_zero_htlc_fee_and_dependencies(), &broadcaster_htlc_key, &counterparty_htlc_key,
192                         &counterparty_revocation_key,
193                 )
194         }
195
196         /// Returns the fully signed witness required to spend the HTLC output in the commitment
197         /// transaction.
198         pub fn tx_input_witness(&self, signature: &Signature, witness_script: &Script) -> Witness {
199                 chan_utils::build_htlc_input_witness(
200                         signature, &self.counterparty_sig, &self.preimage, witness_script, &ChannelTypeFeatures::anchors_zero_htlc_fee_and_dependencies() /* opt_anchors */
201                 )
202         }
203
204         /// Derives the channel signer required to sign the HTLC input.
205         pub fn derive_channel_signer<SP: Deref>(&self, signer_provider: &SP) -> <SP::Target as SignerProvider>::Signer
206         where
207                 SP::Target: SignerProvider
208         {
209                 let mut signer = signer_provider.derive_channel_signer(
210                         self.channel_derivation_parameters.value_satoshis,
211                         self.channel_derivation_parameters.keys_id,
212                 );
213                 signer.provide_channel_parameters(&self.channel_derivation_parameters.transaction_parameters);
214                 signer
215         }
216 }
217
218 /// Represents the different types of transactions, originating from LDK, to be bumped.
219 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
220 pub enum BumpTransactionEvent {
221         /// Indicates that a channel featuring anchor outputs is to be closed by broadcasting the local
222         /// commitment transaction. Since commitment transactions have a static feerate pre-agreed upon,
223         /// they may need additional fees to be attached through a child transaction using the popular
224         /// [Child-Pays-For-Parent](https://bitcoinops.org/en/topics/cpfp) fee bumping technique. This
225         /// child transaction must include the anchor input described within `anchor_descriptor` along
226         /// with additional inputs to meet the target feerate. Failure to meet the target feerate
227         /// decreases the confirmation odds of the transaction package (which includes the commitment
228         /// and child anchor transactions), possibly resulting in a loss of funds. Once the transaction
229         /// is constructed, it must be fully signed for and broadcast by the consumer of the event
230         /// along with the `commitment_tx` enclosed. Note that the `commitment_tx` must always be
231         /// broadcast first, as the child anchor transaction depends on it.
232         ///
233         /// The consumer should be able to sign for any of the additional inputs included within the
234         /// child anchor transaction. To sign its anchor input, an [`EcdsaChannelSigner`] should be
235         /// re-derived through [`AnchorDescriptor::derive_channel_signer`]. The anchor input signature
236         /// can be computed with [`EcdsaChannelSigner::sign_holder_anchor_input`], which can then be
237         /// provided to [`build_anchor_input_witness`] along with the `funding_pubkey` to obtain the
238         /// full witness required to spend.
239         ///
240         /// It is possible to receive more than one instance of this event if a valid child anchor
241         /// transaction is never broadcast or is but not with a sufficient fee to be mined. Care should
242         /// be taken by the consumer of the event to ensure any future iterations of the child anchor
243         /// transaction adhere to the [Replace-By-Fee
244         /// rules](https://github.com/bitcoin/bitcoin/blob/master/doc/policy/mempool-replacements.md)
245         /// for fee bumps to be accepted into the mempool, and eventually the chain. As the frequency of
246         /// these events is not user-controlled, users may ignore/drop the event if they are no longer
247         /// able to commit external confirmed funds to the child anchor transaction.
248         ///
249         /// The set of `pending_htlcs` on the commitment transaction to be broadcast can be inspected to
250         /// determine whether a significant portion of the channel's funds are allocated to HTLCs,
251         /// enabling users to make their own decisions regarding the importance of the commitment
252         /// transaction's confirmation. Note that this is not required, but simply exists as an option
253         /// for users to override LDK's behavior. On commitments with no HTLCs (indicated by those with
254         /// an empty `pending_htlcs`), confirmation of the commitment transaction can be considered to
255         /// be not urgent.
256         ///
257         /// [`EcdsaChannelSigner`]: crate::sign::EcdsaChannelSigner
258         /// [`EcdsaChannelSigner::sign_holder_anchor_input`]: crate::sign::EcdsaChannelSigner::sign_holder_anchor_input
259         /// [`build_anchor_input_witness`]: crate::ln::chan_utils::build_anchor_input_witness
260         ChannelClose {
261                 /// The unique identifier for the claim of the anchor output in the commitment transaction.
262                 ///
263                 /// The identifier must map to the set of external UTXOs assigned to the claim, such that
264                 /// they can be reused when a new claim with the same identifier needs to be made, resulting
265                 /// in a fee-bumping attempt.
266                 claim_id: ClaimId,
267                 /// The target feerate that the transaction package, which consists of the commitment
268                 /// transaction and the to-be-crafted child anchor transaction, must meet.
269                 package_target_feerate_sat_per_1000_weight: u32,
270                 /// The channel's commitment transaction to bump the fee of. This transaction should be
271                 /// broadcast along with the anchor transaction constructed as a result of consuming this
272                 /// event.
273                 commitment_tx: Transaction,
274                 /// The absolute fee in satoshis of the commitment transaction. This can be used along the
275                 /// with weight of the commitment transaction to determine its feerate.
276                 commitment_tx_fee_satoshis: u64,
277                 /// The descriptor to sign the anchor input of the anchor transaction constructed as a
278                 /// result of consuming this event.
279                 anchor_descriptor: AnchorDescriptor,
280                 /// The set of pending HTLCs on the commitment transaction that need to be resolved once the
281                 /// commitment transaction confirms.
282                 pending_htlcs: Vec<HTLCOutputInCommitment>,
283         },
284         /// Indicates that a channel featuring anchor outputs has unilaterally closed on-chain by a
285         /// holder commitment transaction and its HTLC(s) need to be resolved on-chain. With the
286         /// zero-HTLC-transaction-fee variant of anchor outputs, the pre-signed HTLC
287         /// transactions have a zero fee, thus requiring additional inputs and/or outputs to be attached
288         /// for a timely confirmation within the chain. These additional inputs and/or outputs must be
289         /// appended to the resulting HTLC transaction to meet the target feerate. Failure to meet the
290         /// target feerate decreases the confirmation odds of the transaction, possibly resulting in a
291         /// loss of funds. Once the transaction meets the target feerate, it must be signed for and
292         /// broadcast by the consumer of the event.
293         ///
294         /// The consumer should be able to sign for any of the non-HTLC inputs added to the resulting
295         /// HTLC transaction. To sign HTLC inputs, an [`EcdsaChannelSigner`] should be re-derived
296         /// through [`HTLCDescriptor::derive_channel_signer`]. Each HTLC input's signature can be
297         /// computed with [`EcdsaChannelSigner::sign_holder_htlc_transaction`], which can then be
298         /// provided to [`HTLCDescriptor::tx_input_witness`] to obtain the fully signed witness required
299         /// to spend.
300         ///
301         /// It is possible to receive more than one instance of this event if a valid HTLC transaction
302         /// is never broadcast or is but not with a sufficient fee to be mined. Care should be taken by
303         /// the consumer of the event to ensure any future iterations of the HTLC transaction adhere to
304         /// the [Replace-By-Fee
305         /// rules](https://github.com/bitcoin/bitcoin/blob/master/doc/policy/mempool-replacements.md)
306         /// for fee bumps to be accepted into the mempool, and eventually the chain. As the frequency of
307         /// these events is not user-controlled, users may ignore/drop the event if either they are no
308         /// longer able to commit external confirmed funds to the HTLC transaction or the fee committed
309         /// to the HTLC transaction is greater in value than the HTLCs being claimed.
310         ///
311         /// [`EcdsaChannelSigner`]: crate::sign::EcdsaChannelSigner
312         /// [`EcdsaChannelSigner::sign_holder_htlc_transaction`]: crate::sign::EcdsaChannelSigner::sign_holder_htlc_transaction
313         /// [`HTLCDescriptor::tx_input_witness`]: HTLCDescriptor::tx_input_witness
314         HTLCResolution {
315                 /// The unique identifier for the claim of the HTLCs in the confirmed commitment
316                 /// transaction.
317                 ///
318                 /// The identifier must map to the set of external UTXOs assigned to the claim, such that
319                 /// they can be reused when a new claim with the same identifier needs to be made, resulting
320                 /// in a fee-bumping attempt.
321                 claim_id: ClaimId,
322                 /// The target feerate that the resulting HTLC transaction must meet.
323                 target_feerate_sat_per_1000_weight: u32,
324                 /// The set of pending HTLCs on the confirmed commitment that need to be claimed, preferably
325                 /// by the same transaction.
326                 htlc_descriptors: Vec<HTLCDescriptor>,
327                 /// The locktime required for the resulting HTLC transaction.
328                 tx_lock_time: PackedLockTime,
329         },
330 }
331
332 /// An input that must be included in a transaction when performing coin selection through
333 /// [`CoinSelectionSource::select_confirmed_utxos`]. It is guaranteed to be a SegWit input, so it
334 /// must have an empty [`TxIn::script_sig`] when spent.
335 pub struct Input {
336         /// The unique identifier of the input.
337         pub outpoint: OutPoint,
338         /// The UTXO being spent by the input.
339         pub previous_utxo: TxOut,
340         /// The upper-bound weight consumed by the input's full [`TxIn::script_sig`] and
341         /// [`TxIn::witness`], each with their lengths included, required to satisfy the output's
342         /// script.
343         pub satisfaction_weight: u64,
344 }
345
346 /// An unspent transaction output that is available to spend resulting from a successful
347 /// [`CoinSelection`] attempt.
348 #[derive(Clone, Debug)]
349 pub struct Utxo {
350         /// The unique identifier of the output.
351         pub outpoint: OutPoint,
352         /// The output to spend.
353         pub output: TxOut,
354         /// The upper-bound weight consumed by the input's full [`TxIn::script_sig`] and [`TxIn::witness`], each
355         /// with their lengths included, required to satisfy the output's script. The weight consumed by
356         /// the input's `script_sig` must account for [`WITNESS_SCALE_FACTOR`].
357         pub satisfaction_weight: u64,
358 }
359
360 impl Utxo {
361         const P2WPKH_WITNESS_WEIGHT: u64 = 1 /* num stack items */ +
362                 1 /* sig length */ +
363                 73 /* sig including sighash flag */ +
364                 1 /* pubkey length */ +
365                 33 /* pubkey */;
366
367         /// Returns a `Utxo` with the `satisfaction_weight` estimate for a legacy P2PKH output.
368         pub fn new_p2pkh(outpoint: OutPoint, value: u64, pubkey_hash: &PubkeyHash) -> Self {
369                 let script_sig_size = 1 /* script_sig length */ +
370                         1 /* OP_PUSH73 */ +
371                         73 /* sig including sighash flag */ +
372                         1 /* OP_PUSH33 */ +
373                         33 /* pubkey */;
374                 Self {
375                         outpoint,
376                         output: TxOut {
377                                 value,
378                                 script_pubkey: Script::new_p2pkh(pubkey_hash),
379                         },
380                         satisfaction_weight: script_sig_size * WITNESS_SCALE_FACTOR as u64 + 1 /* empty witness */,
381                 }
382         }
383
384         /// Returns a `Utxo` with the `satisfaction_weight` estimate for a P2WPKH nested in P2SH output.
385         pub fn new_nested_p2wpkh(outpoint: OutPoint, value: u64, pubkey_hash: &WPubkeyHash) -> Self {
386                 let script_sig_size = 1 /* script_sig length */ +
387                         1 /* OP_0 */ +
388                         1 /* OP_PUSH20 */ +
389                         20 /* pubkey_hash */;
390                 Self {
391                         outpoint,
392                         output: TxOut {
393                                 value,
394                                 script_pubkey: Script::new_p2sh(&Script::new_v0_p2wpkh(pubkey_hash).script_hash()),
395                         },
396                         satisfaction_weight: script_sig_size * WITNESS_SCALE_FACTOR as u64 + Self::P2WPKH_WITNESS_WEIGHT,
397                 }
398         }
399
400         /// Returns a `Utxo` with the `satisfaction_weight` estimate for a SegWit v0 P2WPKH output.
401         pub fn new_v0_p2wpkh(outpoint: OutPoint, value: u64, pubkey_hash: &WPubkeyHash) -> Self {
402                 Self {
403                         outpoint,
404                         output: TxOut {
405                                 value,
406                                 script_pubkey: Script::new_v0_p2wpkh(pubkey_hash),
407                         },
408                         satisfaction_weight: EMPTY_SCRIPT_SIG_WEIGHT + Self::P2WPKH_WITNESS_WEIGHT,
409                 }
410         }
411 }
412
413 /// The result of a successful coin selection attempt for a transaction requiring additional UTXOs
414 /// to cover its fees.
415 pub struct CoinSelection {
416         /// The set of UTXOs (with at least 1 confirmation) to spend and use within a transaction
417         /// requiring additional fees.
418         pub confirmed_utxos: Vec<Utxo>,
419         /// An additional output tracking whether any change remained after coin selection. This output
420         /// should always have a value above dust for its given `script_pubkey`. It should not be
421         /// spent until the transaction it belongs to confirms to ensure mempool descendant limits are
422         /// not met. This implies no other party should be able to spend it except us.
423         pub change_output: Option<TxOut>,
424 }
425
426 /// An abstraction over a bitcoin wallet that can perform coin selection over a set of UTXOs and can
427 /// sign for them. The coin selection method aims to mimic Bitcoin Core's `fundrawtransaction` RPC,
428 /// which most wallets should be able to satisfy. Otherwise, consider implementing [`WalletSource`],
429 /// which can provide a default implementation of this trait when used with [`Wallet`].
430 pub trait CoinSelectionSource {
431         /// Performs coin selection of a set of UTXOs, with at least 1 confirmation each, that are
432         /// available to spend. Implementations are free to pick their coin selection algorithm of
433         /// choice, as long as the following requirements are met:
434         ///
435         /// 1. `must_spend` contains a set of [`Input`]s that must be included in the transaction
436         ///    throughout coin selection, but must not be returned as part of the result.
437         /// 2. `must_pay_to` contains a set of [`TxOut`]s that must be included in the transaction
438         ///    throughout coin selection. In some cases, like when funding an anchor transaction, this
439         ///    set is empty. Implementations should ensure they handle this correctly on their end,
440         ///    e.g., Bitcoin Core's `fundrawtransaction` RPC requires at least one output to be
441         ///    provided, in which case a zero-value empty OP_RETURN output can be used instead.
442         /// 3. Enough inputs must be selected/contributed for the resulting transaction (including the
443         ///    inputs and outputs noted above) to meet `target_feerate_sat_per_1000_weight`.
444         ///
445         /// Implementations must take note that [`Input::satisfaction_weight`] only tracks the weight of
446         /// the input's `script_sig` and `witness`. Some wallets, like Bitcoin Core's, may require
447         /// providing the full input weight. Failing to do so may lead to underestimating fee bumps and
448         /// delaying block inclusion.
449         ///
450         /// The `claim_id` must map to the set of external UTXOs assigned to the claim, such that they
451         /// can be re-used within new fee-bumped iterations of the original claiming transaction,
452         /// ensuring that claims don't double spend each other. If a specific `claim_id` has never had a
453         /// transaction associated with it, and all of the available UTXOs have already been assigned to
454         /// other claims, implementations must be willing to double spend their UTXOs. The choice of
455         /// which UTXOs to double spend is left to the implementation, but it must strive to keep the
456         /// set of other claims being double spent to a minimum.
457         fn select_confirmed_utxos(
458                 &self, claim_id: ClaimId, must_spend: &[Input], must_pay_to: &[TxOut],
459                 target_feerate_sat_per_1000_weight: u32,
460         ) -> Result<CoinSelection, ()>;
461         /// Signs and provides the full witness for all inputs within the transaction known to the
462         /// trait (i.e., any provided via [`CoinSelectionSource::select_confirmed_utxos`]).
463         fn sign_tx(&self, tx: &mut Transaction) -> Result<(), ()>;
464 }
465
466 /// An alternative to [`CoinSelectionSource`] that can be implemented and used along [`Wallet`] to
467 /// provide a default implementation to [`CoinSelectionSource`].
468 pub trait WalletSource {
469         /// Returns all UTXOs, with at least 1 confirmation each, that are available to spend.
470         fn list_confirmed_utxos(&self) -> Result<Vec<Utxo>, ()>;
471         /// Returns a script to use for change above dust resulting from a successful coin selection
472         /// attempt.
473         fn get_change_script(&self) -> Result<Script, ()>;
474         /// Signs and provides the full [`TxIn::script_sig`] and [`TxIn::witness`] for all inputs within
475         /// the transaction known to the wallet (i.e., any provided via
476         /// [`WalletSource::list_confirmed_utxos`]).
477         fn sign_tx(&self, tx: &mut Transaction) -> Result<(), ()>;
478 }
479
480 /// A wrapper over [`WalletSource`] that implements [`CoinSelection`] by preferring UTXOs that would
481 /// avoid conflicting double spends. If not enough UTXOs are available to do so, conflicting double
482 /// spends may happen.
483 pub struct Wallet<W: Deref> where W::Target: WalletSource {
484         source: W,
485         // TODO: Do we care about cleaning this up once the UTXOs have a confirmed spend? We can do so
486         // by checking whether any UTXOs that exist in the map are no longer returned in
487         // `list_confirmed_utxos`.
488         locked_utxos: Mutex<HashMap<OutPoint, ClaimId>>,
489 }
490
491 impl<W: Deref> Wallet<W> where W::Target: WalletSource {
492         /// Returns a new instance backed by the given [`WalletSource`] that serves as an implementation
493         /// of [`CoinSelectionSource`].
494         pub fn new(source: W) -> Self {
495                 Self { source, locked_utxos: Mutex::new(HashMap::new()) }
496         }
497
498         /// Performs coin selection on the set of UTXOs obtained from
499         /// [`WalletSource::list_confirmed_utxos`]. Its algorithm can be described as "smallest
500         /// above-dust-after-spend first", with a slight twist: we may skip UTXOs that are above dust at
501         /// the target feerate after having spent them in a separate claim transaction if
502         /// `force_conflicting_utxo_spend` is unset to avoid producing conflicting transactions. If
503         /// `tolerate_high_network_feerates` is set, we'll attempt to spend UTXOs that contribute at
504         /// least 1 satoshi at the current feerate, otherwise, we'll only attempt to spend those which
505         /// contribute at least twice their fee.
506         fn select_confirmed_utxos_internal(
507                 &self, utxos: &[Utxo], claim_id: ClaimId, force_conflicting_utxo_spend: bool,
508                 tolerate_high_network_feerates: bool, target_feerate_sat_per_1000_weight: u32,
509                 preexisting_tx_weight: u64, target_amount_sat: u64,
510         ) -> Result<CoinSelection, ()> {
511                 let mut locked_utxos = self.locked_utxos.lock().unwrap();
512                 let mut eligible_utxos = utxos.iter().filter_map(|utxo| {
513                         if let Some(utxo_claim_id) = locked_utxos.get(&utxo.outpoint) {
514                                 if *utxo_claim_id != claim_id && !force_conflicting_utxo_spend {
515                                         return None;
516                                 }
517                         }
518                         let fee_to_spend_utxo = fee_for_weight(
519                                 target_feerate_sat_per_1000_weight, BASE_INPUT_WEIGHT as u64 + utxo.satisfaction_weight,
520                         );
521                         let should_spend = if tolerate_high_network_feerates {
522                                 utxo.output.value > fee_to_spend_utxo
523                         } else {
524                                 utxo.output.value >= fee_to_spend_utxo * 2
525                         };
526                         if should_spend {
527                                 Some((utxo, fee_to_spend_utxo))
528                         } else {
529                                 None
530                         }
531                 }).collect::<Vec<_>>();
532                 eligible_utxos.sort_unstable_by_key(|(utxo, _)| utxo.output.value);
533
534                 let mut selected_amount = 0;
535                 let mut total_fees = fee_for_weight(target_feerate_sat_per_1000_weight, preexisting_tx_weight);
536                 let mut selected_utxos = Vec::new();
537                 for (utxo, fee_to_spend_utxo) in eligible_utxos {
538                         if selected_amount >= target_amount_sat + total_fees {
539                                 break;
540                         }
541                         selected_amount += utxo.output.value;
542                         total_fees += fee_to_spend_utxo;
543                         selected_utxos.push(utxo.clone());
544                 }
545                 if selected_amount < target_amount_sat + total_fees {
546                         return Err(());
547                 }
548                 for utxo in &selected_utxos {
549                         locked_utxos.insert(utxo.outpoint, claim_id);
550                 }
551                 core::mem::drop(locked_utxos);
552
553                 let remaining_amount = selected_amount - target_amount_sat - total_fees;
554                 let change_script = self.source.get_change_script()?;
555                 let change_output_fee = fee_for_weight(
556                         target_feerate_sat_per_1000_weight,
557                         (8 /* value */ + change_script.consensus_encode(&mut sink()).unwrap() as u64) *
558                                 WITNESS_SCALE_FACTOR as u64,
559                 );
560                 let change_output_amount = remaining_amount.saturating_sub(change_output_fee);
561                 let change_output = if change_output_amount < change_script.dust_value().to_sat() {
562                         None
563                 } else {
564                         Some(TxOut { script_pubkey: change_script, value: change_output_amount })
565                 };
566
567                 Ok(CoinSelection {
568                         confirmed_utxos: selected_utxos,
569                         change_output,
570                 })
571         }
572 }
573
574 impl<W: Deref> CoinSelectionSource for Wallet<W> where W::Target: WalletSource {
575         fn select_confirmed_utxos(
576                 &self, claim_id: ClaimId, must_spend: &[Input], must_pay_to: &[TxOut],
577                 target_feerate_sat_per_1000_weight: u32,
578         ) -> Result<CoinSelection, ()> {
579                 let utxos = self.source.list_confirmed_utxos()?;
580                 // TODO: Use fee estimation utils when we upgrade to bitcoin v0.30.0.
581                 const BASE_TX_SIZE: u64 = 4 /* version */ + 1 /* input count */ + 1 /* output count */ + 4 /* locktime */;
582                 let total_output_size: u64 = must_pay_to.iter().map(|output|
583                         8 /* value */ + 1 /* script len */ + output.script_pubkey.len() as u64
584                 ).sum();
585                 let total_satisfaction_weight: u64 = must_spend.iter().map(|input| input.satisfaction_weight).sum();
586                 let total_input_weight = (BASE_INPUT_WEIGHT * must_spend.len() as u64) + total_satisfaction_weight;
587
588                 let preexisting_tx_weight = 2 /* segwit marker & flag */ + total_input_weight +
589                         ((BASE_TX_SIZE + total_output_size) * WITNESS_SCALE_FACTOR as u64);
590                 let target_amount_sat = must_pay_to.iter().map(|output| output.value).sum();
591                 let do_coin_selection = |force_conflicting_utxo_spend: bool, tolerate_high_network_feerates: bool| {
592                         self.select_confirmed_utxos_internal(
593                                 &utxos, claim_id, force_conflicting_utxo_spend, tolerate_high_network_feerates,
594                                 target_feerate_sat_per_1000_weight, preexisting_tx_weight, target_amount_sat,
595                         )
596                 };
597                 do_coin_selection(false, false)
598                         .or_else(|_| do_coin_selection(false, true))
599                         .or_else(|_| do_coin_selection(true, false))
600                         .or_else(|_| do_coin_selection(true, true))
601         }
602
603         fn sign_tx(&self, tx: &mut Transaction) -> Result<(), ()> {
604                 self.source.sign_tx(tx)
605         }
606 }
607
608 /// A handler for [`Event::BumpTransaction`] events that sources confirmed UTXOs from a
609 /// [`CoinSelectionSource`] to fee bump transactions via Child-Pays-For-Parent (CPFP) or
610 /// Replace-By-Fee (RBF).
611 ///
612 /// [`Event::BumpTransaction`]: crate::events::Event::BumpTransaction
613 pub struct BumpTransactionEventHandler<B: Deref, C: Deref, SP: Deref, L: Deref>
614 where
615         B::Target: BroadcasterInterface,
616         C::Target: CoinSelectionSource,
617         SP::Target: SignerProvider,
618         L::Target: Logger,
619 {
620         broadcaster: B,
621         utxo_source: C,
622         signer_provider: SP,
623         logger: L,
624         secp: Secp256k1<secp256k1::All>,
625 }
626
627 impl<B: Deref, C: Deref, SP: Deref, L: Deref> BumpTransactionEventHandler<B, C, SP, L>
628 where
629         B::Target: BroadcasterInterface,
630         C::Target: CoinSelectionSource,
631         SP::Target: SignerProvider,
632         L::Target: Logger,
633 {
634         /// Returns a new instance capable of handling [`Event::BumpTransaction`] events.
635         ///
636         /// [`Event::BumpTransaction`]: crate::events::Event::BumpTransaction
637         pub fn new(broadcaster: B, utxo_source: C, signer_provider: SP, logger: L) -> Self {
638                 Self {
639                         broadcaster,
640                         utxo_source,
641                         signer_provider,
642                         logger,
643                         secp: Secp256k1::new(),
644                 }
645         }
646
647         /// Updates a transaction with the result of a successful coin selection attempt.
648         fn process_coin_selection(&self, tx: &mut Transaction, mut coin_selection: CoinSelection) {
649                 for utxo in coin_selection.confirmed_utxos.drain(..) {
650                         tx.input.push(TxIn {
651                                 previous_output: utxo.outpoint,
652                                 script_sig: Script::new(),
653                                 sequence: Sequence::ZERO,
654                                 witness: Witness::new(),
655                         });
656                 }
657                 if let Some(change_output) = coin_selection.change_output.take() {
658                         tx.output.push(change_output);
659                 } else if tx.output.is_empty() {
660                         // We weren't provided a change output, likely because the input set was a perfect
661                         // match, but we still need to have at least one output in the transaction for it to be
662                         // considered standard. We choose to go with an empty OP_RETURN as it is the cheapest
663                         // way to include a dummy output.
664                         tx.output.push(TxOut {
665                                 value: 0,
666                                 script_pubkey: Script::new_op_return(&[]),
667                         });
668                 }
669         }
670
671         /// Returns an unsigned transaction spending an anchor output of the commitment transaction, and
672         /// any additional UTXOs sourced, to bump the commitment transaction's fee.
673         fn build_anchor_tx(
674                 &self, claim_id: ClaimId, target_feerate_sat_per_1000_weight: u32,
675                 commitment_tx: &Transaction, anchor_descriptor: &AnchorDescriptor,
676         ) -> Result<Transaction, ()> {
677                 let must_spend = vec![Input {
678                         outpoint: anchor_descriptor.outpoint,
679                         previous_utxo: anchor_descriptor.previous_utxo(),
680                         satisfaction_weight: commitment_tx.weight() as u64 + ANCHOR_INPUT_WITNESS_WEIGHT + EMPTY_SCRIPT_SIG_WEIGHT,
681                 }];
682                 let coin_selection = self.utxo_source.select_confirmed_utxos(
683                         claim_id, &must_spend, &[], target_feerate_sat_per_1000_weight,
684                 )?;
685
686                 let mut tx = Transaction {
687                         version: 2,
688                         lock_time: PackedLockTime::ZERO, // TODO: Use next best height.
689                         input: vec![anchor_descriptor.unsigned_tx_input()],
690                         output: vec![],
691                 };
692                 self.process_coin_selection(&mut tx, coin_selection);
693                 Ok(tx)
694         }
695
696         /// Handles a [`BumpTransactionEvent::ChannelClose`] event variant by producing a fully-signed
697         /// transaction spending an anchor output of the commitment transaction to bump its fee and
698         /// broadcasts them to the network as a package.
699         fn handle_channel_close(
700                 &self, claim_id: ClaimId, package_target_feerate_sat_per_1000_weight: u32,
701                 commitment_tx: &Transaction, commitment_tx_fee_sat: u64, anchor_descriptor: &AnchorDescriptor,
702         ) -> Result<(), ()> {
703                 let mut anchor_tx = self.build_anchor_tx(
704                         claim_id, package_target_feerate_sat_per_1000_weight, commitment_tx, anchor_descriptor,
705                 )?;
706                 debug_assert_eq!(anchor_tx.output.len(), 1);
707
708                 self.utxo_source.sign_tx(&mut anchor_tx)?;
709                 let signer = anchor_descriptor.derive_channel_signer(&self.signer_provider);
710                 let anchor_sig = signer.sign_holder_anchor_input(&anchor_tx, 0, &self.secp)?;
711                 anchor_tx.input[0].witness = anchor_descriptor.tx_input_witness(&anchor_sig);
712
713                 self.broadcaster.broadcast_transactions(&[&commitment_tx, &anchor_tx]);
714                 Ok(())
715         }
716
717         /// Returns an unsigned, fee-bumped HTLC transaction, along with the set of signers required to
718         /// fulfill the witness for each HTLC input within it.
719         fn build_htlc_tx(
720                 &self, claim_id: ClaimId, target_feerate_sat_per_1000_weight: u32,
721                 htlc_descriptors: &[HTLCDescriptor], tx_lock_time: PackedLockTime,
722         ) -> Result<Transaction, ()> {
723                 let mut tx = Transaction {
724                         version: 2,
725                         lock_time: tx_lock_time,
726                         input: vec![],
727                         output: vec![],
728                 };
729                 let mut must_spend = Vec::with_capacity(htlc_descriptors.len());
730                 for htlc_descriptor in htlc_descriptors {
731                         let htlc_input = htlc_descriptor.unsigned_tx_input();
732                         must_spend.push(Input {
733                                 outpoint: htlc_input.previous_output.clone(),
734                                 previous_utxo: htlc_descriptor.previous_utxo(&self.secp),
735                                 satisfaction_weight: EMPTY_SCRIPT_SIG_WEIGHT + if htlc_descriptor.preimage.is_some() {
736                                         HTLC_SUCCESS_INPUT_ANCHOR_WITNESS_WEIGHT
737                                 } else {
738                                         HTLC_TIMEOUT_INPUT_ANCHOR_WITNESS_WEIGHT
739                                 },
740                         });
741                         tx.input.push(htlc_input);
742                         let htlc_output = htlc_descriptor.tx_output(&self.secp);
743                         tx.output.push(htlc_output);
744                 }
745
746                 let coin_selection = self.utxo_source.select_confirmed_utxos(
747                         claim_id, &must_spend, &tx.output, target_feerate_sat_per_1000_weight,
748                 )?;
749                 self.process_coin_selection(&mut tx, coin_selection);
750                 Ok(tx)
751         }
752
753         /// Handles a [`BumpTransactionEvent::HTLCResolution`] event variant by producing a
754         /// fully-signed, fee-bumped HTLC transaction that is broadcast to the network.
755         fn handle_htlc_resolution(
756                 &self, claim_id: ClaimId, target_feerate_sat_per_1000_weight: u32,
757                 htlc_descriptors: &[HTLCDescriptor], tx_lock_time: PackedLockTime,
758         ) -> Result<(), ()> {
759                 let mut htlc_tx = self.build_htlc_tx(
760                         claim_id, target_feerate_sat_per_1000_weight, htlc_descriptors, tx_lock_time,
761                 )?;
762
763                 self.utxo_source.sign_tx(&mut htlc_tx)?;
764                 let mut signers = BTreeMap::new();
765                 for (idx, htlc_descriptor) in htlc_descriptors.iter().enumerate() {
766                         let signer = signers.entry(htlc_descriptor.channel_derivation_parameters.keys_id)
767                                 .or_insert_with(|| htlc_descriptor.derive_channel_signer(&self.signer_provider));
768                         let htlc_sig = signer.sign_holder_htlc_transaction(&htlc_tx, idx, htlc_descriptor, &self.secp)?;
769                         let witness_script = htlc_descriptor.witness_script(&self.secp);
770                         htlc_tx.input[idx].witness = htlc_descriptor.tx_input_witness(&htlc_sig, &witness_script);
771                 }
772
773                 self.broadcaster.broadcast_transactions(&[&htlc_tx]);
774                 Ok(())
775         }
776
777         /// Handles all variants of [`BumpTransactionEvent`].
778         pub fn handle_event(&self, event: &BumpTransactionEvent) {
779                 match event {
780                         BumpTransactionEvent::ChannelClose {
781                                 claim_id, package_target_feerate_sat_per_1000_weight, commitment_tx,
782                                 anchor_descriptor, commitment_tx_fee_satoshis,  ..
783                         } => {
784                                 if let Err(_) = self.handle_channel_close(
785                                         *claim_id, *package_target_feerate_sat_per_1000_weight, commitment_tx,
786                                         *commitment_tx_fee_satoshis, anchor_descriptor,
787                                 ) {
788                                         log_error!(self.logger, "Failed bumping commitment transaction fee for {}",
789                                                 commitment_tx.txid());
790                                 }
791                         }
792                         BumpTransactionEvent::HTLCResolution {
793                                 claim_id, target_feerate_sat_per_1000_weight, htlc_descriptors, tx_lock_time,
794                         } => {
795                                 if let Err(_) = self.handle_htlc_resolution(
796                                         *claim_id, *target_feerate_sat_per_1000_weight, htlc_descriptors, *tx_lock_time,
797                                 ) {
798                                         log_error!(self.logger, "Failed bumping HTLC transaction fee for commitment {}",
799                                                 htlc_descriptors[0].commitment_txid);
800                                 }
801                         }
802                 }
803         }
804 }