Penalize large HTLCs relative to channels in default `Scorer`

Sending HTLCs which are any greater than a very small fraction of the
channel size tend to fail at a much higher rate. Thus, by default
we start applying a penalty at only 1/8th the channel size and
increase it linearly as the amount reaches the channel's capacity,
20 msat per 1024th of the channel capacity.

Provide `Score` the HTLC amount and channel capacity

This should allow `Score` implementations to make substantially
better decisions, including of the form "willing to pay X to avoid
routing over this channel which may have a high failure rate".

Merge pull request #1160 from jkczyz/2011-11-spontaneous-invoice-payer

Retries for spontaneous payments

Add PaymentHash parameter to Router::find_route

Implementations of Router may need the payment hash in order to look up
pre-computed routes from a probe for a given payment. Add a PaymentHash
parameter to Router::find_route to allow for this.

Test retrying payment on partial send failure

Add some test coverage for when InvoicePayer retries within pay_invoice
because the Payer returned a partial failure.

Replace expect_value_msat with expect_send

Modify all InvoicePayer unit tests to use expect_send instead of
expect_value_msat, since the former can discern whether the send was for
an invoice, spontaneous payment, or a retry. Updates tests to set payer
expectations if they weren't already and assert these before returning a
failure.

Support spontaneous payments in InvoicePayer

InvoicePayer handles retries not only when handling PaymentPathFailed
events but also for some types of PaymentSendFailure on the initial
send. Expand InvoicePayer's interface with a pay_pubkey function for
spontaneous (keysend) payments. Add a send_spontaneous_payment function
to the Payer trait to support this and implement it for ChannelManager.

Refactor InvoicePayer for spontaneous payments

To support spontaneous payments, InvoicePayer's sending logic must be
invoice-agnostic. Refactor InvoicePayer::pay_invoice_internal such that
invoice-specific code is in pay_invoice_using_amount and the remaining
logic is in pay_internal.

Further refactor the code's payment_cache locking such that it is
accessed consistently when needed, and tidy up the code a bit.

Merge pull request #1161 from TheBlueMatt/2021-11-fix-chan-type-ser

Correct Channel type serialization logic

Correct Channel type serialization logic

Currently, we write out the Channel's `ChannelTypeFeatures` as an
odd type, implying clients which don't understand the
`ChannelTypeFeatures` field can simply ignore it. This is obviously
nonsense if the channel type is some future version - the client
needs to fail to deserialize as it doesn't understand the channel's
type.

We adapt the serialization logic here to only write out the
`ChannelTypeFeatures` field if it is something other than
only-static-remote-key, and simply consider that "default" (as it
is the only supported type today). Then, we write out the channel
type as an even TLV, implying clients which do not understand it
must fail to read the `Channel`.

Note that we do not need to bother reserving the TLV type no longer
written as it never appeared in a release (merged post-0.0.103).

Merge pull request #1119 from TheBlueMatt/2021-10-less-aggressive-htlc-timeouts

Be less aggressive in outbound HTLC CLTV timeout checks

Be less aggressive in outbound HTLC CLTV timeout checks

We currently assume our counterparty is naive and misconfigured and
may force-close a channel to get an HTLC we just forwarded them.

There shouldn't be any reason to do this - we don't have any such
bug, and we shouldn't start by assuming our counterparties are
buggy. Worse, this results in refusing to forward payments today,
failing HTLCs for largely no reason.

Instead, we keep a fairly conservative check, but not one which
will fail HTLC forwarding spuriously - testing only that the HTLC
doesn't expire for a few blocks from now.

Fixes #1114.

Merge pull request #1131 from TheBlueMatt/2021-10-upstream-dust

Use upstream rust-bitcoin's dust calculation instead of our own

Use upstream rust-bitcoin's dust calculation instead of our own

Not only does this move to common code, but it fixes handling of
all output types except for a few trivial cases.

Merge pull request #1143 from TheBlueMatt/2021-10-no-payment-id-leaks

Fix a minor memory leak on PermanentFailure mon errs when sending

Merge pull request #1165 from lightning-signer/2021-11-fix-anchors

Fix countersignatory (to_remote) output redeemscript when anchors enabled

Renamed script_for_p2wpkh to get_p2wpkh_redeemscript to match convention

Fix to_remote output redeemscript when anchors enabled

Fix a minor memory leak on PermanentFailure mon errs when sending

If we send a payment and fail to update the first-hop channel state
with a `PermanentFailure` ChannelMonitorUpdateErr, we would have an
entry in our pending payments map, but possibly not return the
PaymentId back to the user to retry the payment, leading to a (rare
and relatively minor) memory leak.

Merge pull request #1105 from TheBlueMatt/2021-10-log-persist-time

Log before+after ChannelMonitor/Manager updates for visibility

Log before+after ChannelMonitor/Manager updates for visibility

I realized on my own node that I don't have any visibility into how
long a monitor or manager persistence call takes, potentially
blocking other operations. This makes it much more clear by adding
a relevant log_trace!() print immediately before and immediately
after persistence.

Merge pull request #1158 from jkczyz/2021-11-scorer-tests

Scorer unit tests

Add unit tests for Scorer

Test basic and channel failure penalties, including after a
(de-)serialization round trip.

Add SinceEpoch time to test Scorer hermetically

In order to test Scorer hermetically, sleeps must be avoided. Add a
SinceEpoch abstraction for manually advancing time. Implement the Time
trait for SinceEpoch so that it can be used with ScorerUsingTime in
tests.

Merge pull request #1154 from TheBlueMatt/2021-11-103-doc-tweaks

0.0.103 CHANGELOG tweaks from Jeff

Add note about PaymentId fields to 0.0.103 changelog

0.0.103 CHANGELOG tweaks from Jeff

Merge pull request #1078 from TheBlueMatt/2021-09-chan-types

Implement channel_type negotiation

Merge pull request #1153 from TheBlueMatt/2021-11-0.0.103

One final fix + cut 0.0.103

Bump crate versions to 0.0.103/invoice 0.11

Update CHANGELOG for 0.0.103

Tweak serialization of ScorerUsingTime for better forward compat

Merge pull request #1150 from TheBlueMatt/2021-11-103-bindings

Pre-0.0.103 Bindings Tweaks

Add `(C-not exported)` tags as required in tuple types

This prepares us for C bindings auto-exporting tuple type fields.

Add `(C-not exported)` tag to a `Payee` modifier with move semantics

This matches the other `Payee` move-modifier functions.

Remove now-unused import in routing/mod.rs

Make payment_path_failed path type bindings-mappable

The bindings don't currently support passing `Vec`s of objects
which it mappes as "opaque types". This is because it will require
clones to convert its own list of references to Rust's list of
objects.

In the near future we should resolve this limitation, allowing us
to revert this (and make `find_route`'s method signature similarly
cleaner), but for now we must avoid `Vec<OpaqueType>`.

Rename Payee::new to Payee::from_node_id to clarify it somewhat

This also differentiates it from the bindings default-constructed
`new` method which is constructed when all fields are exposed and
of mappable types.

Remove trailing ;s from macro calls to silence new rustc warnings

Merge pull request #1146 from jkczyz/2021-10-score-serialization

Scorer serialization

Implement (de)serialization for Scorer

Scorer should be serialized to retain penalty data between restarts.
Implement (de)serialization for Scorer by serializing last failure times
as duration since the UNIX epoch. For no-std, the zero-Duration is used.

Parameterize Scorer by a Time trait

Scorer uses time to determine how much to penalize a channel after a
failure occurs. Parameterizing it by time cleans up the code such that
no-std support is in a single AlwaysPresent struct, which implements the
Time trait. Time is implemented for std::time::Instant when std is
available.

This parameterization also allows for deterministic testing since a
clock could be devised to advance forward as needed.

Refactor channel failure penalty logic

Move channel failure penalty logic into a ChannelFailure abstraction.
This encapsulates the logic for accumulating penalties and decaying them
over time. It also is responsible for the no-std behavior. This cleans
up Scorer and will make it easier to serialize it.

Clarify Scorer docs around penalizing channels

Merge pull request #1149 from jkczyz/2021-11-network-graph

Shared ownership of NetworkGraph

Make NetGraphMsgHandler::network_graph private

Since NetworkGraph has shared ownership, NetGraphMsgHandler does not
need to expose its field.

Parameterize NetGraphMsgHandler with NetworkGraph

NetworkGraph is owned by NetGraphMsgHandler, but DefaultRouter requires
a reference to it. Introduce shared ownership to NetGraphMsgHandler so
that both can use the same NetworkGraph.

Merge pull request #1141 from TheBlueMatt/2021-10-payment-id-on-partial-failure

Rewrite InvoicePayer retry to correctly handle MPP partial failures

Check for invoice expiry in InvoicePayer before we send any HTLCs

Add integration test for InvoicePayerretry on an immediate failure

Add an integration test for InvoicePayer paying when one part fails

This tests the multi-part-single-failure-immediately fixes in the
previous commit.

Rewrite InvoicePayer retry to correctly handle MPP partial failures

This rewrites a good chunk of the retry logic in `InvoicePayer` to
address two issues:
 * it was not considering the return value of `send_payment` (and
   `retry_payment`) may indicate a failure on some paths but not
   others,
 * it was not considering that more failures may still come later
   when removing elements from the retry count map. This could
   result in us seeing an MPP-partial-failure, failing to retry,
   removing the retries count entry, and then retrying other parts,
   potentially forever.

Dont unwrap `RouteParameter::expiry_time` as users can set it

Users can provide anything they want as `RouteParameters` so we
shouldn't assume any fields are set any particular way, including
`expiry_time` set at all.

Expand `InvoicePayer` documentation somewhat to clarify edge-cases

Provide payment retry data when an MPP payment failed partially

This will allow `InvoicePayer` to properly retry payments that only
partially failed to send.

Move PaymentId to a [u8; 32] in bindings as for other hash objects

This should allow us to fix
https://github.com/lightningdevkit/ldk-garbagecollected/issues/52

Merge pull request #1144 from jkczyz/2021-10-invoice-payer-scoring

Penalize failed channels

Test InvoicePayer in BackgroundProcessor

Proof of concept showing InvoicePayer can be used with an
Arc<ChannelManager> passed to BackgroundProcessor. Likely do not need to
merge this commit.

Penalize failed channels in Scorer

As payments fail, the channel responsible for the failure may be
penalized. Implement Scorer::payment_path_failed to penalize the failed
channel using a configured penalty. As time passes, the penalty is
reduced using exponential decay, though penalties will accumulate if the
channel continues to fail. The decay interval is also configurable.

Notify scorer of failing payment path and channel

Upon receiving a PaymentPathFailed event, the failing payment may be
retried on a different path. To avoid using the channel responsible for
the failure, a scorer should be notified of the failure before being
used to find a new route.

Add a payment_path_failed method to routing::Score and call it in
InvoicePayer's event handler. Introduce a LockableScore parameterization
to InvoicePayer so the scorer is locked only once before calling
find_route.

Merge pull request #1137 from TheBlueMatt/2021-10-ping-fixes

Give peers which are sending us messages/receiving messages from us longer to respond to ping

Log peer public key more thoroughly when logging in peer_handler

Give peers one timer tick to finish handshake before disconnecting

This ensures we don't let a hung connection stick around forever if
the peer never completes the initial handshake.

This also resolves a race where, on receiving a second connection
from a peer, we may reset their_node_id to None to prevent sending
messages even though the `channel_encryptor`
`is_ready_for_encryption()`. Sending pings only checks the
`channel_encryptor` status, not `their_node_id` resulting in an
`unwrap` on `None` in `enqueue_message`.

Give peers which are sending us messages longer to respond to ping

See comment for rationale.

Util-ify enqueueing an encoded message in peer_handler

This marginally simplifies coming commits.

Constify the ratio in buf limits between forward and init sync msgs

Merge pull request #1142 from TheBlueMatt/2021-10-on-sent-fees

Track the amount spent on fees as payments are retried

Track the amount spent on fees as payments are retried

Especially once we merge the `InvoicePayer` logic soon, we'll want
to expose the total fee paid in the `PaymentSent` event.

Pass the failing/succeeding `Path` to PendingOutboundPayment meths

This will make the next commit much simpler

Add a utility trait in `router` to get the fees along a given path

Merge pull request #1059 from jkczyz/2021-08-payment-retry

Payment Retries

Implement Payer and Router for lightning crate

Implements Payer for ChannelManager and Rotuer for find_route, which can
be used to parameterize InvoicePayer when needing payment retries.

Fail payment retry if Invoice is expired

According to BOLT 11:

- after the `timestamp` plus `expiry` has passed
  - SHOULD NOT attempt a payment

Add a convenience method for checking if an Invoice has expired, and use
it to short-circuit payment retries.

Support paying zero-value invoices

Add InvoicePayer for retrying failed payments

When a payment fails, it's useful to retry the payment once the network
graph and channel scores are updated. InvoicePayer is a utility for
making payments which will retry any failed payment paths for a payment
up to a configured number of total attempts. It is parameterized by a
Payer and Router for ease of customization and testing.

Implement EventHandler for InvoicePayer as a decorator that intercepts
PaymentPathFailed events and retries that payment using the parameters
from the event. It delegates to the decorated EventHandler after retries
have been exhausted and for other events.

Unify route finding methods

An upcoming Router interface will be used for finding a Route both when
initially sending a payment and also when retrying failed payment paths.
Unify the three varieties of get_route so the interface can consist of a
single method implemented by the new `find_route` method. Give get_route
pub(crate) visibility so it can still be used in tests.

Rewrite Invoice's interface in terms of msats

InvoiceBuilder's interface was changed recently to work in terms of
msats. Update Invoice's interface to return the amount in msats, too,
and make amount_pico_btc private.

Add PaymentId to PaymentPathFailed event

The PaymentId is needed when retrying payments. Include it in the
PaymentPathFailed event so it can be used in that manner.

Add PaymentId to PaymentSent event

The payment_hash may not uniquely identify the payment if it has been
reused. Include the payment_id in PaymentSent events so it can
correlated with the send_payment call.

Expose log_bytes! macro for use in other crates

Needed to log PaymentHash in the lightning-invoice crate when retrying
payments.

Add `PeerManager::disconnect_all_peers` to avoid complexity in BP

In the coming commits simply calling `timer_tick_occurred` will no
longer disconnect all peers, so its helpful to have a utility
method.

Correct send-bounding logic in `TestRoutingMessageHandler`

The `cmp::min` appeared to confused `end` for a count.

Merge pull request #1138 from TheBlueMatt/2021-10-payee-in-monitors

Store `Payee` info with HTLCs

Store `Payee` information in `HTLCSource::OutboundRoute`.

This stores and tracks HTLC payee information with HTLCSource info,
allowing us to provide it back to the user if the HTLC fails and
ensuring persistence by keeping it with the HTLC itself as it
passes between Channel and ChannelMonitor.

Copy `Payee` into `Route`s to provide them to `ChannelManager`

Make `Payee::pubkey` pub.

`Payee` is expected to be used by users to get routes for payment
retries, potentially with their own router. Thus, its helpful if it
is pub, even if it is redundant with the last hop in the `path`
field in `Events::PaymentPathFailed`.

Merge pull request #1134 from jkczyz/2021-10-payee-arg

Payee abstraction for use in get_route and PaymentPathFailed

Use option TLV decoding for short_channel_id

Using ignorable TLV decoding is only applicable for an Option containing
an enum, but short_channel_id is an Option<u64>. Use option TLV encoding
instead.

Include PaymentPathRetry data in PaymentPathFailed

When a payment path fails, it may be retried. Typically, this means
re-computing the route after updating the NetworkGraph and channel
scores in order to avoid the failing hop. The last hop in
PaymentPathFailed's path field contains the pubkey, amount, and CLTV
values needed to pass to get_route. However, it does not contain the
payee's features and route hints from the invoice.

Include the entire set of parameters in PaymentPathRetry and add it to
the PaymentPathFailed event. Add a get_retry_route wrapper around
get_route that takes PaymentPathRetry. This allows an EventHandler to
retry failed payment paths using the payee's route hints and features.

Remove outdated line from get_route docs

Define Payee abstraction for use in get_route

A payee can be identified by a pubkey and optionally have an associated
set of invoice features and route hints. Use this in get_route instead
of three separate parameters. This may be included in PaymentPathFailed
later to use when finding a new route.

Support send/recv'ing the new channel_type field in open_channel

This implements the channel type negotiation, though as we currently
only support channels with only static_remotekey set, it doesn't
implement the negotiation explicitly.

Support de/ser of the new channel_type field in open_channel

Add a ChannelTypeFeatures features object for the new channel_type

Its semantics are somewhat different from existing features,
however not enough to merit a different struct entirely.
Specifically, it only supports required features (if you send a
channel_type, the counterparty has to accept it wholesale or try
again, it cannot select only a subset of the flags) and it is
serialized differently (only appearing in TLVs).

Fix `cargo doc` on older rustc

Apparently at least rustc 1.48 doesn't support `Self` in doc links,
so we make it explicit.

Merge pull request #1104 from TheBlueMatt/2021-10-payment-id-in-monitors

Reload pending outbound payments from ChannelMonitors on startup

Add a test of an HTLC being fulfilled and then later failed

Peers probably shouldn't do this, but if they want to give us free
money, we should take it and not generate any spurious events.

Move test_dup_htlc_onchain_fails_on_reload to payment_tests

test_dup_htlc_onchain_fails_on_reload is now more of a
payment_test than a functional_test, testing for handling of
pending payments.

Add some basic test coverage of monitor payment data reloading

Reload pending payments from ChannelMonitor HTLC data on reload

If we go to send a payment, add the HTLC(s) to the channel(s),
commit the ChannelMonitor updates to disk, and then crash, we'll
come back up with no pending payments but HTLC(s) ready to be
claim/failed.

This makes it rather impractical to write a payment sender/retryer,
as you cannot guarantee atomicity - you cannot guarantee you'll
have retry data persisted even if the HTLC(s) are actually pending.

Because ChannelMonitors are *the* atomically-persisted data in LDK,
we lean on their current HTLC data to figure out what HTLC(s) are a
part of an outbound payment, rebuilding the pending payments list
on reload.