p2pool/bitcoin/p2p.py

   1 '''
   2 Implementation of Bitcoin's p2p protocol
   3 '''
   4
   5 from __future__ import division
   6
   7 import hashlib
   8 import random
   9 import struct
  10 import time
  11
  12 from twisted.internet import defer, protocol, reactor, task
  13 from twisted.python import log
  14
  15 from . import data as bitcoin_data
  16 from p2pool.util import variable, datachunker, deferral, forest
  17
  18 class TooLong(Exception):
  19     pass
  20
  21 class BaseProtocol(protocol.Protocol):
  22     def connectionMade(self):
  23         self.dataReceived = datachunker.DataChunker(self.dataReceiver())
  24
  25     def dataReceiver(self):
  26         while True:
  27             start = ''
  28             while start != self._prefix:
  29                 start = (start + (yield 1))[-len(self._prefix):]
  30
  31             command = (yield 12).rstrip('\0')
  32             length, = struct.unpack('<I', (yield 4))
  33
  34             if length > self.max_payload_length:
  35                 print 'length too large'
  36                 continue
  37
  38             if self.use_checksum:
  39                 checksum = yield 4
  40             else:
  41                 checksum = None
  42
  43             payload = yield length
  44
  45             if checksum is not None:
  46                 if hashlib.sha256(hashlib.sha256(payload).digest()).digest()[:4] != checksum:
  47                     print 'invalid hash for', repr(command), checksum.encode('hex') if checksum is not None else None, repr(payload[:100].encode('hex')), len(payload)
  48                     continue
  49
  50             type_ = getattr(self, 'message_' + command, None)
  51             if type_ is None:
  52                 print 'no type for', repr(command)
  53                 continue
  54
  55             try:
  56                 payload2 = type_.unpack(payload)
  57             except:
  58                 print 'RECV', command, checksum.encode('hex') if checksum is not None else None, repr(payload.encode('hex')), len(payload)
  59                 log.err(None, 'Error parsing message: (see RECV line)')
  60                 continue
  61
  62             handler = getattr(self, 'handle_' + command, None)
  63             if handler is None:
  64                 print 'no handler for', repr(command)
  65                 continue
  66
  67             try:
  68                 handler(**payload2)
  69             except:
  70                 print 'RECV', command, repr(payload2)[:100]
  71                 log.err(None, 'Error handling message: (see RECV line)')
  72                 continue
  73
  74             self.gotPacket()
  75
  76     def gotPacket(self):
  77         pass
  78
  79     def sendPacket(self, command, payload2):
  80         if len(command) >= 12:
  81             raise ValueError('command too long')
  82         type_ = getattr(self, 'message_' + command, None)
  83         if type_ is None:
  84             raise ValueError('invalid command')
  85         #print 'SEND', command, repr(payload2)[:500]
  86         payload = type_.pack(payload2)
  87         if len(payload) > self.max_payload_length:
  88             raise TooLong('payload too long')
  89         if self.use_checksum:
  90             checksum = hashlib.sha256(hashlib.sha256(payload).digest()).digest()[:4]
  91         else:
  92             checksum = ''
  93         data = self._prefix + struct.pack('<12sI', command, len(payload)) + checksum + payload
  94         self.transport.write(data)
  95
  96     def __getattr__(self, attr):
  97         prefix = 'send_'
  98         if attr.startswith(prefix):
  99             command = attr[len(prefix):]
 100             return lambda **payload2: self.sendPacket(command, payload2)
 101         #return protocol.Protocol.__getattr__(self, attr)
 102         raise AttributeError(attr)
 103
 104 class Protocol(BaseProtocol):
 105     def __init__(self, net):
 106         self._prefix = net.BITCOIN_P2P_PREFIX
 107
 108     version = 0
 109
 110     max_payload_length = 1000000
 111
 112     @property
 113     def use_checksum(self):
 114         return self.version >= 209
 115
 116     def connectionMade(self):
 117         BaseProtocol.connectionMade(self)
 118
 119         self.send_version(
 120             version=32200,
 121             services=1,
 122             time=int(time.time()),
 123             addr_to=dict(
 124                 services=1,
 125                 address=self.transport.getPeer().host,
 126                 port=self.transport.getPeer().port,
 127             ),
 128             addr_from=dict(
 129                 services=1,
 130                 address=self.transport.getHost().host,
 131                 port=self.transport.getHost().port,
 132             ),
 133             nonce=random.randrange(2**64),
 134             sub_version_num='',
 135             start_height=0,
 136         )
 137
 138     message_version = bitcoin_data.ComposedType([
 139         ('version', bitcoin_data.StructType('<I')),
 140         ('services', bitcoin_data.StructType('<Q')),
 141         ('time', bitcoin_data.StructType('<Q')),
 142         ('addr_to', bitcoin_data.address_type),
 143         ('addr_from', bitcoin_data.address_type),
 144         ('nonce', bitcoin_data.StructType('<Q')),
 145         ('sub_version_num', bitcoin_data.VarStrType()),
 146         ('start_height', bitcoin_data.StructType('<I')),
 147     ])
 148     def handle_version(self, version, services, time, addr_to, addr_from, nonce, sub_version_num, start_height):
 149         #print 'VERSION', locals()
 150         self.version_after = version
 151         self.send_verack()
 152
 153     message_verack = bitcoin_data.ComposedType([])
 154     def handle_verack(self):
 155         self.version = self.version_after
 156
 157         self.ready()
 158
 159     def ready(self):
 160         self.get_block = deferral.ReplyMatcher(lambda hash: self.send_getdata(requests=[dict(type='block', hash=hash)]))
 161         self.get_block_header = deferral.ReplyMatcher(lambda hash: self.send_getheaders(version=1, have=[], last=hash))
 162         self.get_tx = deferral.ReplyMatcher(lambda hash: self.send_getdata(requests=[dict(type='tx', hash=hash)]))
 163
 164         if hasattr(self.factory, 'resetDelay'):
 165             self.factory.resetDelay()
 166         if hasattr(self.factory, 'gotConnection'):
 167             self.factory.gotConnection(self)
 168
 169     message_inv = bitcoin_data.ComposedType([
 170         ('invs', bitcoin_data.ListType(bitcoin_data.ComposedType([
 171             ('type', bitcoin_data.EnumType(bitcoin_data.StructType('<I'), {'tx': 1, 'block': 2})),
 172             ('hash', bitcoin_data.HashType()),
 173         ]))),
 174     ])
 175     def handle_inv(self, invs):
 176         for inv in invs:
 177             if inv['type'] == 'tx':
 178                 self.factory.new_tx.happened(inv['hash'])
 179             elif inv['type'] == 'block':
 180                 self.factory.new_block.happened(inv['hash'])
 181             else:
 182                 print 'Unknown inv type', item
 183
 184     message_getdata = bitcoin_data.ComposedType([
 185         ('requests', bitcoin_data.ListType(bitcoin_data.ComposedType([
 186             ('type', bitcoin_data.EnumType(bitcoin_data.StructType('<I'), {'tx': 1, 'block': 2})),
 187             ('hash', bitcoin_data.HashType()),
 188         ]))),
 189     ])
 190     message_getblocks = bitcoin_data.ComposedType([
 191         ('version', bitcoin_data.StructType('<I')),
 192         ('have', bitcoin_data.ListType(bitcoin_data.HashType())),
 193         ('last', bitcoin_data.PossiblyNoneType(0, bitcoin_data.HashType())),
 194     ])
 195     message_getheaders = bitcoin_data.ComposedType([
 196         ('version', bitcoin_data.StructType('<I')),
 197         ('have', bitcoin_data.ListType(bitcoin_data.HashType())),
 198         ('last', bitcoin_data.PossiblyNoneType(0, bitcoin_data.HashType())),
 199     ])
 200     message_getaddr = bitcoin_data.ComposedType([])
 201     message_checkorder = bitcoin_data.ComposedType([
 202         ('id', bitcoin_data.HashType()),
 203         ('order', bitcoin_data.FixedStrType(60)), # XXX
 204     ])
 205     message_submitorder = bitcoin_data.ComposedType([
 206         ('id', bitcoin_data.HashType()),
 207         ('order', bitcoin_data.FixedStrType(60)), # XXX
 208     ])
 209
 210     message_addr = bitcoin_data.ComposedType([
 211         ('addrs', bitcoin_data.ListType(bitcoin_data.ComposedType([
 212             ('timestamp', bitcoin_data.StructType('<I')),
 213             ('address', bitcoin_data.address_type),
 214         ]))),
 215     ])
 216     def handle_addr(self, addrs):
 217         for addr in addrs:
 218             pass
 219
 220     message_tx = bitcoin_data.ComposedType([
 221         ('tx', bitcoin_data.tx_type),
 222     ])
 223     def handle_tx(self, tx):
 224         self.get_tx.got_response(bitcoin_data.tx_type.hash256(tx), tx)
 225
 226     message_block = bitcoin_data.ComposedType([
 227         ('block', bitcoin_data.block_type),
 228     ])
 229     def handle_block(self, block):
 230         block_hash = bitcoin_data.block_header_type.hash256(block['header'])
 231         self.get_block.got_response(block_hash, block)
 232         self.get_block_header.got_response(block_hash, block['header'])
 233
 234     message_headers = bitcoin_data.ComposedType([
 235         ('headers', bitcoin_data.ListType(bitcoin_data.block_type)),
 236     ])
 237     def handle_headers(self, headers):
 238         for header in headers:
 239             header = header['header']
 240             self.get_block_header.got_response(bitcoin_data.block_header_type.hash256(header), header)
 241         self.factory.new_headers.happened([header['header'] for header in headers])
 242
 243     message_reply = bitcoin_data.ComposedType([
 244         ('hash', bitcoin_data.HashType()),
 245         ('reply',  bitcoin_data.EnumType(bitcoin_data.StructType('<I'), {'success': 0, 'failure': 1, 'denied': 2})),
 246         ('script', bitcoin_data.PossiblyNoneType('', bitcoin_data.VarStrType())),
 247     ])
 248
 249     message_ping = bitcoin_data.ComposedType([])
 250     def handle_ping(self):
 251         pass
 252
 253     message_alert = bitcoin_data.ComposedType([
 254         ('message', bitcoin_data.VarStrType()),
 255         ('signature', bitcoin_data.VarStrType()),
 256     ])
 257     def handle_alert(self, message, signature):
 258         print 'ALERT:', (message, signature)
 259
 260     def connectionLost(self, reason):
 261         if hasattr(self.factory, 'gotConnection'):
 262             self.factory.gotConnection(None)
 263
 264 class ClientFactory(protocol.ReconnectingClientFactory):
 265     protocol = Protocol
 266
 267     maxDelay = 1
 268
 269     def __init__(self, net):
 270         self.net = net
 271         self.conn = variable.Variable(None)
 272
 273         self.new_block = variable.Event()
 274         self.new_tx = variable.Event()
 275         self.new_headers = variable.Event()
 276
 277     def buildProtocol(self, addr):
 278         p = self.protocol(self.net)
 279         p.factory = self
 280         return p
 281
 282     def gotConnection(self, conn):
 283         self.conn.set(conn)
 284
 285     def getProtocol(self):
 286         return self.conn.get_not_none()
 287
 288 class HeaderWrapper(object):
 289     target = 2**256 - 1
 290     __slots__ = 'hash previous_hash'.split(' ')
 291
 292     @classmethod
 293     def from_header(cls, header):
 294         return cls(bitcoin_data.block_header_type.hash256(header), header['previous_block'])
 295
 296     def __init__(self, hash, previous_hash):
 297         self.hash, self.previous_hash = hash, previous_hash
 298
 299 class HeightTracker(object):
 300     '''Point this at a factory and let it take care of getting block heights'''
 301
 302     def __init__(self, factory):
 303         self.factory = factory
 304         self.tracker = forest.Tracker()
 305         self.most_recent = None
 306
 307         self._watch1 = self.factory.new_headers.watch(self.heard_headers)
 308         self._watch2 = self.factory.new_block.watch(self.heard_block)
 309
 310         self.requested = set()
 311         self._clear_task = task.LoopingCall(self.requested.clear)
 312         self._clear_task.start(60)
 313
 314         self.last_notified_size = 0
 315
 316         self.updated = variable.Event()
 317
 318         self.think()
 319
 320     def think(self):
 321         highest_head = max(self.tracker.heads, key=lambda h: self.tracker.get_height_and_last(h)[0]) if self.tracker.heads else None
 322         height, last = self.tracker.get_height_and_last(highest_head)
 323         cur = highest_head
 324         cur_height = height
 325         have = []
 326         step = 1
 327         while cur is not None:
 328             have.append(cur)
 329             if step > cur_height:
 330                 break
 331             cur = self.tracker.get_nth_parent_hash(cur, step)
 332             cur_height -= step
 333             if len(have) > 10:
 334                 step *= 2
 335         if height:
 336             have.append(self.tracker.get_nth_parent_hash(highest_head, height - 1))
 337         if not have:
 338             have.append(0)
 339         self.request(have, None)
 340
 341         for tail in self.tracker.tails:
 342             if tail is None:
 343                 continue
 344             self.request([], tail)
 345         for head in self.tracker.heads:
 346             if head == highest_head:
 347                 continue
 348             self.request([head], None)
 349
 350     def heard_headers(self, headers):
 351         changed = False
 352         for header in headers:
 353             hw = HeaderWrapper.from_header(header)
 354             if hw.hash in self.tracker.shares:
 355                 continue
 356             changed = True
 357             self.tracker.add(hw)
 358         if changed:
 359             self.updated.happened()
 360         self.think()
 361
 362         if len(self.tracker.shares) > self.last_notified_size + 10:
 363             print 'Have %i block headers' % len(self.tracker.shares)
 364             self.last_notified_size = len(self.tracker.shares)
 365
 366     def heard_block(self, block_hash):
 367         self.request([], block_hash)
 368
 369     @defer.inlineCallbacks
 370     def request(self, have, last):
 371         if (tuple(have), last) in self.requested:
 372             return
 373         self.requested.add((tuple(have), last))
 374         (yield self.factory.getProtocol()).send_getheaders(version=1, have=have, last=last)
 375
 376     def getHeight(self, block_hash):
 377         height, last = self.tracker.get_height_and_last(block_hash)
 378         if last is not None:
 379             #self.request([], last)
 380             raise ValueError()
 381         return height
 382
 383     def get_min_height(self, block_hash):
 384         height, last = self.tracker.get_height_and_last(block_hash)
 385         #if last is not None:
 386         #    self.request([], last)
 387         return height
 388
 389     def get_dist_below_highest(self, block_hash):
 390         pass
 391         # 0, 1, 2, 3, 4
 392
 393     def get_highest_height(self):
 394         return self.tracker.get_highest_height()
 395
 396     def stop(self):
 397         self.factory.new_headers.unwatch(self._watch1)
 398         self.factory.new_block.unwatch(self._watch2)
 399         self._clear_task.stop()
 400
 401 if __name__ == '__main__':
 402     factory = ClientFactory(bitcoin_data.BitcoinMainnet)
 403     reactor.connectTCP('127.0.0.1', 8333, factory)
 404     h = HeightTracker(factory)
 405
 406     @repr
 407     @apply
 408     @defer.inlineCallbacks
 409     def think():
 410         while True:
 411             yield deferral.sleep(1)
 412             print h.get_min_height(0xa285c3cb2a90ac7194cca034512748289e2526d9d7ae6ee7523)
 413
 414     reactor.run()