Use workspaces to separate crates
[rust-lightning] / lightning / src / chain / chaininterface.rs
1 //! Traits and utility impls which allow other parts of rust-lightning to interact with the
2 //! blockchain.
3 //!
4 //! Includes traits for monitoring and receiving notifications of new blocks and block
5 //! disconnections, transaction broadcasting, and feerate information requests.
6
7 use bitcoin::blockdata::block::{Block, BlockHeader};
8 use bitcoin::blockdata::transaction::Transaction;
9 use bitcoin::blockdata::script::Script;
10 use bitcoin::blockdata::constants::genesis_block;
11 use bitcoin::util::hash::BitcoinHash;
12 use bitcoin_hashes::sha256d::Hash as Sha256dHash;
13 use bitcoin::network::constants::Network;
14
15 use util::logger::Logger;
16
17 use std::sync::{Mutex,Weak,MutexGuard,Arc};
18 use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
19 use std::collections::HashSet;
20
21 /// Used to give chain error details upstream
22 pub enum ChainError {
23         /// Client doesn't support UTXO lookup (but the chain hash matches our genesis block hash)
24         NotSupported,
25         /// Chain isn't the one watched
26         NotWatched,
27         /// Tx doesn't exist or is unconfirmed
28         UnknownTx,
29 }
30
31 /// An interface to request notification of certain scripts as they appear the
32 /// chain.
33 ///
34 /// Note that all of the functions implemented here *must* be reentrant-safe (obviously - they're
35 /// called from inside the library in response to ChainListener events, P2P events, or timer
36 /// events).
37 pub trait ChainWatchInterface: Sync + Send {
38         /// Provides a txid/random-scriptPubKey-in-the-tx which much be watched for.
39         fn install_watch_tx(&self, txid: &Sha256dHash, script_pub_key: &Script);
40
41         /// Provides an outpoint which must be watched for, providing any transactions which spend the
42         /// given outpoint.
43         fn install_watch_outpoint(&self, outpoint: (Sha256dHash, u32), out_script: &Script);
44
45         /// Indicates that a listener needs to see all transactions.
46         fn watch_all_txn(&self);
47
48         /// Register the given listener to receive events. Only a weak pointer is provided and the
49         /// registration should be freed once that pointer expires.
50         fn register_listener(&self, listener: Weak<ChainListener>);
51         //TODO: unregister
52
53         /// Gets the script and value in satoshis for a given unspent transaction output given a
54         /// short_channel_id (aka unspent_tx_output_identier). For BTC/tBTC channels the top three
55         /// bytes are the block height, the next 3 the transaction index within the block, and the
56         /// final two the output within the transaction.
57         fn get_chain_utxo(&self, genesis_hash: Sha256dHash, unspent_tx_output_identifier: u64) -> Result<(Script, u64), ChainError>;
58 }
59
60 /// An interface to send a transaction to the Bitcoin network.
61 pub trait BroadcasterInterface: Sync + Send {
62         /// Sends a transaction out to (hopefully) be mined.
63         fn broadcast_transaction(&self, tx: &Transaction);
64 }
65
66 /// A trait indicating a desire to listen for events from the chain
67 pub trait ChainListener: Sync + Send {
68         /// Notifies a listener that a block was connected.
69         /// Note that if a new transaction/outpoint is watched during a block_connected call, the block
70         /// *must* be re-scanned with the new transaction/outpoints and block_connected should be
71         /// called again with the same header and (at least) the new transactions.
72         ///
73         /// Note that if non-new transaction/outpoints may be registered during a call, a second call
74         /// *must not* happen.
75         ///
76         /// This also means those counting confirmations using block_connected callbacks should watch
77         /// for duplicate headers and not count them towards confirmations!
78         fn block_connected(&self, header: &BlockHeader, height: u32, txn_matched: &[&Transaction], indexes_of_txn_matched: &[u32]);
79         /// Notifies a listener that a block was disconnected.
80         /// Unlike block_connected, this *must* never be called twice for the same disconnect event.
81         /// Height must be the one of the block which was disconnected (not new height of the best chain)
82         fn block_disconnected(&self, header: &BlockHeader, disconnected_height: u32);
83 }
84
85 /// An enum that represents the speed at which we want a transaction to confirm used for feerate
86 /// estimation.
87 pub enum ConfirmationTarget {
88         /// We are happy with this transaction confirming slowly when feerate drops some.
89         Background,
90         /// We'd like this transaction to confirm without major delay, but 12-18 blocks is fine.
91         Normal,
92         /// We'd like this transaction to confirm in the next few blocks.
93         HighPriority,
94 }
95
96 /// A trait which should be implemented to provide feerate information on a number of time
97 /// horizons.
98 ///
99 /// Note that all of the functions implemented here *must* be reentrant-safe (obviously - they're
100 /// called from inside the library in response to ChainListener events, P2P events, or timer
101 /// events).
102 pub trait FeeEstimator: Sync + Send {
103         /// Gets estimated satoshis of fee required per 1000 Weight-Units.
104         ///
105         /// Must be no smaller than 253 (ie 1 satoshi-per-byte rounded up to ensure later round-downs
106         /// don't put us below 1 satoshi-per-byte).
107         ///
108         /// This translates to:
109         ///  * satoshis-per-byte * 250
110         ///  * ceil(satoshis-per-kbyte / 4)
111         fn get_est_sat_per_1000_weight(&self, confirmation_target: ConfirmationTarget) -> u64;
112 }
113
114 /// Utility for tracking registered txn/outpoints and checking for matches
115 pub struct ChainWatchedUtil {
116         watch_all: bool,
117
118         // We are more conservative in matching during testing to ensure everything matches *exactly*,
119         // even though during normal runtime we take more optimized match approaches...
120         #[cfg(test)]
121         watched_txn: HashSet<(Sha256dHash, Script)>,
122         #[cfg(not(test))]
123         watched_txn: HashSet<Script>,
124
125         watched_outpoints: HashSet<(Sha256dHash, u32)>,
126 }
127
128 impl ChainWatchedUtil {
129         /// Constructs an empty (watches nothing) ChainWatchedUtil
130         pub fn new() -> Self {
131                 Self {
132                         watch_all: false,
133                         watched_txn: HashSet::new(),
134                         watched_outpoints: HashSet::new(),
135                 }
136         }
137
138         /// Registers a tx for monitoring, returning true if it was a new tx and false if we'd already
139         /// been watching for it.
140         pub fn register_tx(&mut self, txid: &Sha256dHash, script_pub_key: &Script) -> bool {
141                 if self.watch_all { return false; }
142                 #[cfg(test)]
143                 {
144                         self.watched_txn.insert((txid.clone(), script_pub_key.clone()))
145                 }
146                 #[cfg(not(test))]
147                 {
148                         let _tx_unused = txid; // It's used in cfg(test), though
149                         self.watched_txn.insert(script_pub_key.clone())
150                 }
151         }
152
153         /// Registers an outpoint for monitoring, returning true if it was a new outpoint and false if
154         /// we'd already been watching for it
155         pub fn register_outpoint(&mut self, outpoint: (Sha256dHash, u32), _script_pub_key: &Script) -> bool {
156                 if self.watch_all { return false; }
157                 self.watched_outpoints.insert(outpoint)
158         }
159
160         /// Sets us to match all transactions, returning true if this is a new setting and false if
161         /// we'd already been set to match everything.
162         pub fn watch_all(&mut self) -> bool {
163                 if self.watch_all { return false; }
164                 self.watch_all = true;
165                 true
166         }
167
168         /// Checks if a given transaction matches the current filter.
169         pub fn does_match_tx(&self, tx: &Transaction) -> bool {
170                 if self.watch_all {
171                         return true;
172                 }
173                 for out in tx.output.iter() {
174                         #[cfg(test)]
175                         for &(ref txid, ref script) in self.watched_txn.iter() {
176                                 if *script == out.script_pubkey {
177                                         if tx.txid() == *txid {
178                                                 return true;
179                                         }
180                                 }
181                         }
182                         #[cfg(not(test))]
183                         for script in self.watched_txn.iter() {
184                                 if *script == out.script_pubkey {
185                                         return true;
186                                 }
187                         }
188                 }
189                 for input in tx.input.iter() {
190                         for outpoint in self.watched_outpoints.iter() {
191                                 let &(outpoint_hash, outpoint_index) = outpoint;
192                                 if outpoint_hash == input.previous_output.txid && outpoint_index == input.previous_output.vout {
193                                         return true;
194                                 }
195                         }
196                 }
197                 false
198         }
199 }
200
201 /// Utility to capture some common parts of ChainWatchInterface implementors.
202 ///
203 /// Keeping a local copy of this in a ChainWatchInterface implementor is likely useful.
204 pub struct ChainWatchInterfaceUtil {
205         network: Network,
206         watched: Mutex<ChainWatchedUtil>,
207         listeners: Mutex<Vec<Weak<ChainListener>>>,
208         reentered: AtomicUsize,
209         logger: Arc<Logger>,
210 }
211
212 /// Register listener
213 impl ChainWatchInterface for ChainWatchInterfaceUtil {
214         fn install_watch_tx(&self, txid: &Sha256dHash, script_pub_key: &Script) {
215                 let mut watched = self.watched.lock().unwrap();
216                 if watched.register_tx(txid, script_pub_key) {
217                         self.reentered.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
218                 }
219         }
220
221         fn install_watch_outpoint(&self, outpoint: (Sha256dHash, u32), out_script: &Script) {
222                 let mut watched = self.watched.lock().unwrap();
223                 if watched.register_outpoint(outpoint, out_script) {
224                         self.reentered.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
225                 }
226         }
227
228         fn watch_all_txn(&self) {
229                 let mut watched = self.watched.lock().unwrap();
230                 if watched.watch_all() {
231                         self.reentered.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
232                 }
233         }
234
235         fn register_listener(&self, listener: Weak<ChainListener>) {
236                 let mut vec = self.listeners.lock().unwrap();
237                 vec.push(listener);
238         }
239
240         fn get_chain_utxo(&self, genesis_hash: Sha256dHash, _unspent_tx_output_identifier: u64) -> Result<(Script, u64), ChainError> {
241                 if genesis_hash != genesis_block(self.network).header.bitcoin_hash() {
242                         return Err(ChainError::NotWatched);
243                 }
244                 Err(ChainError::NotSupported)
245         }
246 }
247
248 impl ChainWatchInterfaceUtil {
249         /// Creates a new ChainWatchInterfaceUtil for the given network
250         pub fn new(network: Network, logger: Arc<Logger>) -> ChainWatchInterfaceUtil {
251                 ChainWatchInterfaceUtil {
252                         network: network,
253                         watched: Mutex::new(ChainWatchedUtil::new()),
254                         listeners: Mutex::new(Vec::new()),
255                         reentered: AtomicUsize::new(1),
256                         logger: logger,
257                 }
258         }
259
260         /// Notify listeners that a block was connected given a full, unfiltered block.
261         ///
262         /// Handles re-scanning the block and calling block_connected again if listeners register new
263         /// watch data during the callbacks for you (see ChainListener::block_connected for more info).
264         pub fn block_connected_with_filtering(&self, block: &Block, height: u32) {
265                 let mut reentered = true;
266                 while reentered {
267                         let mut matched = Vec::new();
268                         let mut matched_index = Vec::new();
269                         {
270                                 let watched = self.watched.lock().unwrap();
271                                 for (index, transaction) in block.txdata.iter().enumerate() {
272                                         if self.does_match_tx_unguarded(transaction, &watched) {
273                                                 matched.push(transaction);
274                                                 matched_index.push(index as u32);
275                                         }
276                                 }
277                         }
278                         reentered = self.block_connected_checked(&block.header, height, matched.as_slice(), matched_index.as_slice());
279                 }
280         }
281
282         /// Notify listeners that a block was disconnected.
283         pub fn block_disconnected(&self, header: &BlockHeader, disconnected_height: u32) {
284                 let listeners = self.listeners.lock().unwrap().clone();
285                 for listener in listeners.iter() {
286                         match listener.upgrade() {
287                                 Some(arc) => arc.block_disconnected(&header, disconnected_height),
288                                 None => ()
289                         }
290                 }
291         }
292
293         /// Notify listeners that a block was connected, given pre-filtered list of transactions in the
294         /// block which matched the filter (probably using does_match_tx).
295         ///
296         /// Returns true if notified listeners registered additional watch data (implying that the
297         /// block must be re-scanned and this function called again prior to further block_connected
298         /// calls, see ChainListener::block_connected for more info).
299         pub fn block_connected_checked(&self, header: &BlockHeader, height: u32, txn_matched: &[&Transaction], indexes_of_txn_matched: &[u32]) -> bool {
300                 let last_seen = self.reentered.load(Ordering::Relaxed);
301
302                 let listeners = self.listeners.lock().unwrap().clone();
303                 for listener in listeners.iter() {
304                         match listener.upgrade() {
305                                 Some(arc) => arc.block_connected(header, height, txn_matched, indexes_of_txn_matched),
306                                 None => ()
307                         }
308                 }
309                 return last_seen != self.reentered.load(Ordering::Relaxed);
310         }
311
312         /// Checks if a given transaction matches the current filter.
313         pub fn does_match_tx(&self, tx: &Transaction) -> bool {
314                 let watched = self.watched.lock().unwrap();
315                 self.does_match_tx_unguarded (tx, &watched)
316         }
317
318         fn does_match_tx_unguarded(&self, tx: &Transaction, watched: &MutexGuard<ChainWatchedUtil>) -> bool {
319                 watched.does_match_tx(tx)
320         }
321 }