github.com/linapex/ethereum-go-chinese@v0.0.0-20190316121929-f8b7a73c3fa1/whisper/whisperv5/envelope.go

//<developer>
//    <name>linapex 曹一峰</name>
//    <email>linapex@163.com</email>
//    <wx>superexc</wx>
//    <qqgroup>128148617</qqgroup>
//    <url>https://jsq.ink</url>
//    <role>pku engineer</role>
//    <date>2019-03-16 19:16:46</date>
//</624450124268965888>


//包含Whisper协议信封元素。

package whisperv5

import (
	"crypto/ecdsa"
	"encoding/binary"
	"fmt"
	gmath "math"
	"math/big"
	"time"

	"github.com/ethereum/go-ethereum/common"
	"github.com/ethereum/go-ethereum/common/math"
	"github.com/ethereum/go-ethereum/crypto"
	"github.com/ethereum/go-ethereum/crypto/ecies"
	"github.com/ethereum/go-ethereum/rlp"
)

//信封表示一个明文数据包，通过耳语进行传输。
//网络。其内容可以加密或不加密和签名。
type Envelope struct {
	Version  []byte
	Expiry   uint32
	TTL      uint32
	Topic    TopicType
	AESNonce []byte
	Data     []byte
	EnvNonce uint64

pow  float64     //消息特定的POW，如Whisper规范中所述。
hash common.Hash //信封的缓存哈希，以避免每次重新刷新。
//不要直接访问哈希，而是使用hash（）函数。
}

//大小返回信封发送时的大小（即仅公共字段）
func (e *Envelope) size() int {
	return 20 + len(e.Version) + len(e.AESNonce) + len(e.Data)
}

//rlpwithoutnonce返回rlp编码的信封内容，nonce除外。
func (e *Envelope) rlpWithoutNonce() []byte {
	res, _ := rlp.EncodeToBytes([]interface{}{e.Version, e.Expiry, e.TTL, e.Topic, e.AESNonce, e.Data})
	return res
}

//newenvelope用过期和目标数据包装了一条私语消息
//包含在信封中，用于网络转发。
func NewEnvelope(ttl uint32, topic TopicType, aesNonce []byte, msg *sentMessage) *Envelope {
	env := Envelope{
		Version:  make([]byte, 1),
		Expiry:   uint32(time.Now().Add(time.Second * time.Duration(ttl)).Unix()),
		TTL:      ttl,
		Topic:    topic,
		AESNonce: aesNonce,
		Data:     msg.Raw,
		EnvNonce: 0,
	}

	if EnvelopeVersion < 256 {
		env.Version[0] = byte(EnvelopeVersion)
	} else {
		panic("please increase the size of Envelope.Version before releasing this version")
	}

	return &env
}

func (e *Envelope) IsSymmetric() bool {
	return len(e.AESNonce) > 0
}

func (e *Envelope) isAsymmetric() bool {
	return !e.IsSymmetric()
}

func (e *Envelope) Ver() uint64 {
	return bytesToUintLittleEndian(e.Version)
}

//Seal通过花费所需的时间作为证据来关闭信封
//关于散列数据的工作。
func (e *Envelope) Seal(options *MessageParams) error {
	var target, bestBit int
	if options.PoW == 0 {
//仅当无条件地预先定义执行时间时，才调整seal（）执行的持续时间
		e.Expiry += options.WorkTime
	} else {
		target = e.powToFirstBit(options.PoW)
		if target < 1 {
			target = 1
		}
	}

	buf := make([]byte, 64)
	h := crypto.Keccak256(e.rlpWithoutNonce())
	copy(buf[:32], h)

	finish := time.Now().Add(time.Duration(options.WorkTime) * time.Second).UnixNano()
	for nonce := uint64(0); time.Now().UnixNano() < finish; {
		for i := 0; i < 1024; i++ {
			binary.BigEndian.PutUint64(buf[56:], nonce)
			d := new(big.Int).SetBytes(crypto.Keccak256(buf))
			firstBit := math.FirstBitSet(d)
			if firstBit > bestBit {
				e.EnvNonce, bestBit = nonce, firstBit
				if target > 0 && bestBit >= target {
					return nil
				}
			}
			nonce++
		}
	}

	if target > 0 && bestBit < target {
		return fmt.Errorf("failed to reach the PoW target, specified pow time (%d seconds) was insufficient", options.WorkTime)
	}

	return nil
}

func (e *Envelope) PoW() float64 {
	if e.pow == 0 {
		e.calculatePoW(0)
	}
	return e.pow
}

func (e *Envelope) calculatePoW(diff uint32) {
	buf := make([]byte, 64)
	h := crypto.Keccak256(e.rlpWithoutNonce())
	copy(buf[:32], h)
	binary.BigEndian.PutUint64(buf[56:], e.EnvNonce)
	d := new(big.Int).SetBytes(crypto.Keccak256(buf))
	firstBit := math.FirstBitSet(d)
	x := gmath.Pow(2, float64(firstBit))
	x /= float64(e.size())
	x /= float64(e.TTL + diff)
	e.pow = x
}

func (e *Envelope) powToFirstBit(pow float64) int {
	x := pow
	x *= float64(e.size())
	x *= float64(e.TTL)
	bits := gmath.Log2(x)
	bits = gmath.Ceil(bits)
	return int(bits)
}

//hash返回信封的sha3散列，如果还没有完成，则计算它。
func (e *Envelope) Hash() common.Hash {
	if (e.hash == common.Hash{}) {
		encoded, _ := rlp.EncodeToBytes(e)
		e.hash = crypto.Keccak256Hash(encoded)
	}
	return e.hash
}

//decoderlp从rlp数据流解码信封。
func (e *Envelope) DecodeRLP(s *rlp.Stream) error {
	raw, err := s.Raw()
	if err != nil {
		return err
	}
//信封的解码使用结构字段，但也需要
//计算整个RLP编码信封的散列值。这个
//类型具有与信封相同的结构，但不是
//rlp.decoder（不实现decoderlp函数）。
//只对公共成员进行编码。
	type rlpenv Envelope
	if err := rlp.DecodeBytes(raw, (*rlpenv)(e)); err != nil {
		return err
	}
	e.hash = crypto.Keccak256Hash(raw)
	return nil
}

//OpenAsymmetric试图解密一个信封，可能用一个特定的密钥加密。
func (e *Envelope) OpenAsymmetric(key *ecdsa.PrivateKey) (*ReceivedMessage, error) {
	message := &ReceivedMessage{Raw: e.Data}
	err := message.decryptAsymmetric(key)
	switch err {
	case nil:
		return message, nil
case ecies.ErrInvalidPublicKey: //写给别人的
		return nil, err
	default:
		return nil, fmt.Errorf("unable to open envelope, decrypt failed: %v", err)
	}
}

//opensymmetric试图解密一个可能用特定密钥加密的信封。
func (e *Envelope) OpenSymmetric(key []byte) (msg *ReceivedMessage, err error) {
	msg = &ReceivedMessage{Raw: e.Data}
	err = msg.decryptSymmetric(key, e.AESNonce)
	if err != nil {
		msg = nil
	}
	return msg, err
}

//open试图解密信封，并在成功时填充消息字段。
func (e *Envelope) Open(watcher *Filter) (msg *ReceivedMessage) {
	if e.isAsymmetric() {
		msg, _ = e.OpenAsymmetric(watcher.KeyAsym)
		if msg != nil {
			msg.Dst = &watcher.KeyAsym.PublicKey
		}
	} else if e.IsSymmetric() {
		msg, _ = e.OpenSymmetric(watcher.KeySym)
		if msg != nil {
			msg.SymKeyHash = crypto.Keccak256Hash(watcher.KeySym)
		}
	}

	if msg != nil {
		ok := msg.Validate()
		if !ok {
			return nil
		}
		msg.Topic = e.Topic
		msg.PoW = e.PoW()
		msg.TTL = e.TTL
		msg.Sent = e.Expiry - e.TTL
		msg.EnvelopeHash = e.Hash()
		msg.EnvelopeVersion = e.Ver()
	}
	return msg
}