montana/Русский/Сеть/исходники/lib.rs

//! # P2P Сетевой модуль
//!
//! Распространение подписей присутствия между узлами.
//!
//! ## Русский код
//! Все идентификаторы на русском, как будто писал дух русского языка.

use montana_crypto::{sha3_256 as хеш256, secure_random_bytes as случайные_байты};
use montana_acp::PresenceProof as ДоказательствоПрисутствия;
use std::collections::{HashMap, HashSet, VecDeque};
use std::net::IpAddr;

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
//                              ЛИМИТЫ СОЕДИНЕНИЙ
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════

/// Лимиты соединений
/// Защита от перегрузки и Eclipse-атак
#[derive(Clone, Copy, Debug)]
pub struct ЛимитыСоединений {
    /// Максимум входящих соединений
    pub максимум_входящих: usize,

    /// Максимум исходящих соединений
    pub максимум_исходящих: usize,

    /// Максимум соединений на подсеть /16
    pub максимум_на_подсеть: usize,

    /// Минимум различных подсетей
    pub минимум_подсетей: usize,
}

impl Default for ЛимитыСоединений {
    fn default() -> Self {
        Self {
            максимум_входящих: 117,
            максимум_исходящих: 11,
            максимум_на_подсеть: 2,
            минимум_подсетей: 4,
        }
    }
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
//                              СЕТЕВОЙ АДРЕС
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════

/// Сетевой адрес узла
#[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
pub struct СетевойАдрес {
    /// IP адрес
    pub адрес: IpAddr,

    /// Порт
    pub порт: u16,

    /// Временная метка последнего контакта
    pub метка_времени: u64,

    /// Сервисы узла
    pub сервисы: u64,
}

impl СетевойАдрес {
    /// Создать новый адрес
    pub fn новый(адрес: IpAddr, порт: u16) -> Self {
        let метка_времени = std::time::SystemTime::now()
            .duration_since(std::time::UNIX_EPOCH)
            .unwrap()
            .as_secs();

        Self {
            адрес,
            порт,
            метка_времени,
            сервисы: 0,
        }
    }

    /// Проверить роутабельность адреса
    pub fn маршрутизируемый(&self) -> bool {
        match self.адрес {
            IpAddr::V4(ip) => {
                !ip.is_private()
                    && !ip.is_loopback()
                    && !ip.is_link_local()
                    && !ip.is_broadcast()
                    && !ip.is_documentation()
                    && !ip.is_unspecified()
            }
            IpAddr::V6(ip) => {
                !ip.is_loopback() && !ip.is_unspecified()
            }
        }
    }

    /// Получить ключ группы (для бакетирования)
    pub fn ключ_группы(&self) -> [u8; 4] {
        match self.адрес {
            IpAddr::V4(ip) => {
                let октеты = ip.octets();
                [октеты[0], октеты[1], 0, 0]
            }
            IpAddr::V6(ip) => {
                let сегменты = ip.segments();
                let байты1 = сегменты[0].to_be_bytes();
                let байты2 = сегменты[1].to_be_bytes();
                [байты1[0], байты1[1], байты2[0], байты2[1]]
            }
        }
    }
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
//                              МЕНЕДЖЕР АДРЕСОВ
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════

/// Менеджер адресов
/// Защита от Eclipse через криптографическое бакетирование
pub struct МенеджерАдресов {
    /// Новые адреса (непроверенные)
    новые: HashMap<usize, Vec<СетевойАдрес>>,

    /// Проверенные адреса
    проверенные: HashMap<usize, Vec<СетевойАдрес>>,

    /// Секретный ключ для бакетирования
    секретный_ключ: [u8; 32],

    /// Количество новых бакетов
    количество_новых_бакетов: usize,

    /// Количество проверенных бакетов
    количество_проверенных_бакетов: usize,

    /// Размер бакета
    размер_бакета: usize,
}

impl МенеджерАдресов {
    /// Создать новый менеджер
    pub fn новый() -> Self {
        Self {
            новые: HashMap::new(),
            проверенные: HashMap::new(),
            секретный_ключ: случайные_байты(),
            количество_новых_бакетов: 1024,
            количество_проверенных_бакетов: 256,
            размер_бакета: 64,
        }
    }

    /// Вычислить бакет для адреса
    fn вычислить_бакет(&self, адрес: &СетевойАдрес, источник: &СетевойАдрес, новый: bool) -> usize {
        let mut данные = Vec::new();
        данные.extend_from_slice(&self.секретный_ключ);
        данные.extend_from_slice(&адрес.ключ_группы());
        данные.extend_from_slice(&источник.ключ_группы());

        let хеш = хеш256(&данные);
        let количество = if новый { self.количество_новых_бакетов } else { self.количество_проверенных_бакетов };

        (u64::from_le_bytes(хеш[0..8].try_into().unwrap()) as usize) % количество
    }

    /// Добавить адрес в таблицу новых
    pub fn добавить_новый(&mut self, адрес: СетевойАдрес, источник: &СетевойАдрес) -> bool {
        if !адрес.маршрутизируемый() {
            return false;
        }

        let бакет = self.вычислить_бакет(&адрес, источник, true);
        let адреса_бакета = self.новые.entry(бакет).or_insert_with(Vec::new);

        if адреса_бакета.len() >= self.размер_бакета {
            if let Some(индекс_старого) = адреса_бакета
                .iter()
                .enumerate()
                .min_by_key(|(_, а)| а.метка_времени)
                .map(|(и, _)| и)
            {
                адреса_бакета.remove(индекс_старого);
            }
        }

        if !адреса_бакета.contains(&адрес) {
            адреса_бакета.push(адрес);
            true
        } else {
            false
        }
    }

    /// Отметить адрес как хороший
    pub fn отметить_хорошим(&mut self, адрес: &СетевойАдрес) {
        for адреса_бакета in self.новые.values_mut() {
            if let Some(позиция) = адреса_бакета.iter().position(|а| а == адрес) {
                адреса_бакета.remove(позиция);
                break;
            }
        }

        let пустой_источник = СетевойАдрес::новый(адрес.адрес, 0);
        let бакет = self.вычислить_бакет(адрес, &пустой_источник, false);

        let адреса_бакета = self.проверенные.entry(бакет).or_insert_with(Vec::new);

        if адреса_бакета.len() < self.размер_бакета && !адреса_бакета.contains(адрес) {
            адреса_бакета.push(адрес.clone());
        }
    }

    /// Выбрать адрес для подключения
    pub fn выбрать_для_подключения(&self) -> Option<СетевойАдрес> {
        let использовать_проверенные = rand::random::<bool>();

        if использовать_проверенные {
            self.выбрать_из_проверенных().or_else(|| self.выбрать_из_новых())
        } else {
            self.выбрать_из_новых().or_else(|| self.выбрать_из_проверенных())
        }
    }

    /// Выбрать из проверенных
    fn выбрать_из_проверенных(&self) -> Option<СетевойАдрес> {
        if self.проверенные.is_empty() {
            return None;
        }

        let индекс_бакета = rand::random::<usize>() % self.количество_проверенных_бакетов;
        self.проверенные.get(&индекс_бакета).and_then(|адреса| {
            if адреса.is_empty() {
                None
            } else {
                let индекс = rand::random::<usize>() % адреса.len();
                Some(адреса[индекс].clone())
            }
        })
    }

    /// Выбрать из новых
    fn выбрать_из_новых(&self) -> Option<СетевойАдрес> {
        if self.новые.is_empty() {
            return None;
        }

        let индекс_бакета = rand::random::<usize>() % self.количество_новых_бакетов;
        self.новые.get(&индекс_бакета).and_then(|адреса| {
            if адреса.is_empty() {
                None
            } else {
                let индекс = rand::random::<usize>() % адреса.len();
                Some(адреса[индекс].clone())
            }
        })
    }

    /// Получить количество адресов
    pub fn количество(&self) -> (usize, usize) {
        let новых: usize = self.новые.values().map(|v| v.len()).sum();
        let проверенных: usize = self.проверенные.values().map(|v| v.len()).sum();
        (новых, проверенных)
    }
}

impl Default for МенеджерАдресов {
    fn default() -> Self {
        Self::новый()
    }
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
//                              СТАТИСТИКА ПИРА
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════

/// Идентификатор пира
pub type ИдПира = [u8; 32];

/// Статистика пира
#[derive(Clone, Debug, Default)]
pub struct СтатистикаПира {
    /// Количество валидных сообщений
    pub валидных: u64,

    /// Количество невалидных сообщений
    pub невалидных: u64,

    /// Время последнего сообщения
    pub последнее_сообщение: u64,

    /// Средняя задержка (мс)
    pub средняя_задержка_мс: u64,
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
//                              РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПОДПИСЕЙ
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════

/// Протокол распространения подписей
pub struct РаспространениеПодписей {
    /// Очередь подписей для отправки
    очередь_исходящих: VecDeque<ДоказательствоПрисутствия>,

    /// Фильтр виденных подписей
    виденные: HashSet<[u8; 32]>,

    /// Статистика по пирам
    статистика_пиров: HashMap<ИдПира, СтатистикаПира>,

    /// Локальный пул подписей
    локальный_пул: Vec<ДоказательствоПрисутствия>,

    /// Максимум подписей в пуле
    максимум_пула: usize,
}

impl РаспространениеПодписей {
    /// Создать новый протокол
    pub fn новый() -> Self {
        Self {
            очередь_исходящих: VecDeque::new(),
            виденные: HashSet::new(),
            статистика_пиров: HashMap::new(),
            локальный_пул: Vec::new(),
            максимум_пула: 10_000,
        }
    }

    /// Обработать входящую подпись
    pub fn при_подписи(&mut self, подпись: ДоказательствоПрисутствия, от: ИдПира, текущий_τ2: u64) -> bool {
        let хеш_подписи = подпись.hash();

        if self.виденные.contains(&хеш_подписи) {
            return false;
        }
        self.виденные.insert(хеш_подписи);

        if !подпись.verify(текущий_τ2) {
            if let Some(статистика) = self.статистика_пиров.get_mut(&от) {
                статистика.невалидных += 1;
            }
            return false;
        }

        if let Some(статистика) = self.статистика_пиров.get_mut(&от) {
            статистика.валидных += 1;
            статистика.последнее_сообщение = std::time::SystemTime::now()
                .duration_since(std::time::UNIX_EPOCH)
                .unwrap()
                .as_secs();
        }

        if self.локальный_пул.len() < self.максимум_пула {
            self.локальный_пул.push(подпись.clone());
        }

        self.очередь_исходящих.push_back(подпись);
        true
    }

    /// Получить следующую подпись для отправки
    pub fn следующая_исходящая(&mut self) -> Option<ДоказательствоПрисутствия> {
        self.очередь_исходящих.pop_front()
    }

    /// Зарегистрировать пира
    pub fn зарегистрировать_пира(&mut self, ид_пира: ИдПира) {
        self.статистика_пиров.insert(ид_пира, СтатистикаПира::default());
    }

    /// Удалить пира
    pub fn удалить_пира(&mut self, ид_пира: &ИдПира) {
        self.статистика_пиров.remove(ид_пира);
    }

    /// Получить пул
    pub fn пул(&self) -> &[ДоказательствоПрисутствия] {
        &self.локальный_пул
    }

    /// Очистить пул
    pub fn очистить_пул(&mut self) {
        self.локальный_пул.clear();
        self.виденные.clear();
    }

    /// Получить статистику пира
    pub fn статистика_пира(&self, ид_пира: &ИдПира) -> Option<&СтатистикаПира> {
        self.статистика_пиров.get(ид_пира)
    }
}

impl Default for РаспространениеПодписей {
    fn default() -> Self {
        Self::новый()
    }
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
//                              ЗДОРОВЬЕ СЕТИ
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════

/// Метрики здоровья сети
#[derive(Clone, Debug)]
pub struct ЗдоровьеСети {
    /// Количество активных соединений
    pub соединений: usize,

    /// Количество различных подсетей
    pub подсетей: usize,

    /// Среднее время отклика (мс)
    pub средняя_задержка_мс: u64,

    /// Количество подписей за последний τ₂
    pub подписей_за_τ2: usize,
}

impl ЗдоровьеСети {
    /// Оценка здоровья сети (0.0 - 1.0)
    pub fn оценка(&self) -> f64 {
        let лимиты = ЛимитыСоединений::default();

        let оценка_соединений = (self.соединений as f64 / 10.0).min(1.0);
        let оценка_подсетей = (self.подсетей as f64 / лимиты.минимум_подсетей as f64).min(1.0);
        let оценка_задержки = if self.средняя_задержка_мс == 0 {
            0.5
        } else {
            (500.0 / self.средняя_задержка_мс as f64).min(1.0)
        };

        (оценка_соединений + оценка_подсетей + оценка_задержки) / 3.0
    }

    /// Сеть здорова?
    pub fn здорова(&self) -> bool {
        self.оценка() > 0.6
    }
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
//                              P2P СООБЩЕНИЯ
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════

/// Типы P2P сообщений
#[derive(Clone, Debug)]
pub enum P2PСообщение {
    /// Рукопожатие
    Версия {
        версия: u32,
        сервисы: u64,
        метка_времени: u64,
        одноразовый_номер: u64,
    },

    /// Подпись присутствия
    Присутствие(ДоказательствоПрисутствия),

    /// Адреса узлов
    Адреса(Vec<СетевойАдрес>),

    /// Запрос адресов
    ЗапросАдресов,

    /// Пинг
    Пинг(u64),

    /// Понг
    Понг(u64),
}

impl P2PСообщение {
    /// Получить тип сообщения
    pub fn тип(&self) -> &'static str {
        match self {
            Self::Версия { .. } => "ВЕРСИЯ",
            Self::Присутствие(_) => "ПРИСУТСТВИЕ",
            Self::Адреса(_) => "АДРЕСА",
            Self::ЗапросАдресов => "ЗАПРОС_АДРЕСОВ",
            Self::Пинг(_) => "ПИНГ",
            Self::Понг(_) => "ПОНГ",
        }
    }
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
//                         СОВМЕСТИМЫЕ ПСЕВДОНИМЫ
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════

pub use СетевойАдрес as NetAddr;
pub use МенеджерАдресов as AddrManager;
pub use РаспространениеПодписей as SignatureGossip;
pub use ЗдоровьеСети as NetworkHealth;

// Совместимость: английские методы для экономического модуля
impl МенеджерАдресов {
    pub fn new() -> Self { Self::новый() }
    pub fn count(&self) -> (usize, usize) { self.количество() }
}

impl РаспространениеПодписей {
    pub fn new() -> Self { Self::новый() }
}

impl ЗдоровьеСети {
    pub fn connections(&self) -> usize { self.соединений }
    pub fn netgroups(&self) -> usize { self.подсетей }
    pub fn avg_latency_ms(&self) -> u64 { self.средняя_задержка_мс }
    pub fn signatures_per_tau2(&self) -> usize { self.подписей_за_τ2 }
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
//                                 ТЕСТЫ
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════

#[cfg(test)]
mod тесты {
    use super::*;
    use std::net::Ipv4Addr;

    #[test]
    fn тест_маршрутизируемости_адреса() {
        let публичный = СетевойАдрес::новый(IpAddr::V4(Ipv4Addr::new(8, 8, 8, 8)), 8333);
        let приватный = СетевойАдрес::новый(IpAddr::V4(Ipv4Addr::new(192, 168, 1, 1)), 8333);
        let локальный = СетевойАдрес::новый(IpAddr::V4(Ipv4Addr::new(127, 0, 0, 1)), 8333);

        assert!(публичный.маршрутизируемый());
        assert!(!приватный.маршрутизируемый());
        assert!(!локальный.маршрутизируемый());
    }

    #[test]
    fn тест_менеджера_адресов() {
        let mut менеджер = МенеджерАдресов::новый();
        let источник = СетевойАдрес::новый(IpAddr::V4(Ipv4Addr::new(1, 1, 1, 1)), 8333);
        let адрес = СетевойАдрес::новый(IpAddr::V4(Ipv4Addr::new(8, 8, 8, 8)), 8333);

        assert!(менеджер.добавить_новый(адрес.clone(), &источник));

        let (новых, _) = менеджер.количество();
        assert_eq!(новых, 1);
    }

    #[test]
    fn тест_здоровья_сети() {
        let здоровье = ЗдоровьеСети {
            соединений: 10,
            подсетей: 5,
            средняя_задержка_мс: 100,
            подписей_за_τ2: 1000,
        };

        assert!(здоровье.здорова());
        assert!(здоровье.оценка() > 0.6);
    }
}