【Rust】sepc256k1の秘密鍵・公開鍵の作成

### 秘密鍵の作成

use k256::{ecdsa::{SigningKey, Signature, signature::Signer, signature::Verifier, VerifyingKey}};
use rand_core::OsRng;

fn new_privatekey() {
    let signing_key = SigningKey::random(&mut OsRng);
    let private_key = signing_key.to_bytes();
    println!("{:x?}", hex::encode(private_key));
}


fn main() {
    new_privatekey();
}

$ cargo run

“69c88f4f82746fbc5ebd0bad102ecf4c83c29eb91eb329961c071cab028a26f1”

rustで点P(2**256-2**32-2**9-2**8-2**7-2**6-2**4-1)を計算しようとすると、bigintのライブラリを使用してもoverflowするので、素直にk256を利用するのが良さそう。

### 公開鍵の追加

fn new_keys() {
    let signing_key = SigningKey::random(&mut OsRng);
    let private_key = hex::encode(signing_key.to_bytes());
    println!("{:x?}", private_key);
    let verifying_key = signing_key.verifying_key();
    let public_key = hex::encode(verifying_key.to_sec1_bytes());
    println!("{:x?}", public_key);
}


fn main() {
    new_keys();
}

$ cargo run

“0d531f6878384de2126386d1c31564c78c4fd5bdc93fc5a15ea8b2a99878b0a8”
“0240a4c5cbca113228016cc39a7bd938dc4b0917eccc97b100450133c48228eb3c”

【Rust】RustでbitcoinのProof of work(PoW)を実装したい

まず、previous hashとnonceを足して、sha256で暗号化します。

use sha2::{Digest, Sha256};
use rand::Rng;

fn main() {
    let previous_hash = "b9b9ee9ffc95fa4956b63b6043a99d0a8f04e0e52e687fc1958d3c6dff885f01";
    let num = rand::thread_rng().gen_range(0..1000000);
    let hash_num = format!("{}{}", previous_hash, num.to_string());
    let header = Sha256::digest(hash_num);
    println!("{:x}", header);
}

$ cargo run
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.01s
Running `target/debug/crypt`
07b9391fce0c6299097b36a06392a6a6b6245ee59ca816de22aac6dbaf7419af

うむ、やりたいことはできている。ここから、hash値先頭が0000… のheaderになるようなnonceの値を探す計算処理を行う

use sha2::{Digest, Sha256};
use rand::Rng;

fn main() {
    let previous_hash = "b9b9ee9ffc95fa4956b63b6043a99d0a8f04e0e52e687fc1958d3c6dff885f01";
    let mut num = rand::thread_rng().gen_range(0..1000000);
    let mut hash_num = format!("{}{}", previous_hash, num.to_string());
    let mut header = Sha256::digest(hash_num);
    let mut target: String  = (&hex::encode(header)[..4]).to_string();
    
    let mut cnt = 1;
    println!("count: {} {:x}", cnt, header);

    while target != "0000" {
        println!("count: {} {:x}", cnt, header);
        num = rand::thread_rng().gen_range(0..1000000);
        hash_num = format!("{}{}", previous_hash, num.to_string());
        header = Sha256::digest(hash_num);
        target = (&hex::encode(header)[..4]).to_string();
        cnt += 1;
    }
    println!("count: {} {:x}", cnt, header);
}

$ cargo run

count: 37455 4b1d6582d1fed66a34041346d0f43cc7b6c2a803588da8c5d515a813c2dcff7a
count: 37456 34b478ac26947b93e63a747be64a06b904fe98953a8db9d4d3f773fdadf5abba
count: 37457 0000bdebe741af3994f4a2160b4480a23ca137aaf0ac51b10fe574f04afc7be4

凄い簡単なコードなんだけど、これ作るのに結構時間かかった…

あとは計算時間を計測してDifficultyの調整機能を作りたい

use sha2::{Digest, Sha256};
use rand::Rng;
use std::{thread, time};

fn main() {
    let now = time::Instant::now();
    let previous_hash = "b9b9ee9ffc95fa4956b63b6043a99d0a8f04e0e52e687fc1958d3c6dff885f01";
    let mut num = rand::thread_rng().gen_range(0..1000000);
    let mut hash_num = format!("{}{}", previous_hash, num.to_string());
    let mut header = Sha256::digest(hash_num);
    let mut target: String  = (&hex::encode(header)[..4]).to_string();
    
    let mut cnt = 1;
    println!("count: {} {:x}", cnt, header);

    while target != "0000" {
        println!("count: {} {:x}", cnt, header);
        num = rand::thread_rng().gen_range(0..1000000);
        hash_num = format!("{}{}", previous_hash, num.to_string());
        header = Sha256::digest(hash_num);
        target = (&hex::encode(header)[..4]).to_string();
        cnt += 1;
    }
    println!("count: {} {:x}", cnt, header);
    println!("{:?}", now.elapsed());
}

$ cargo run

count: 70736 000074213e839089c9bd8e446dd5835d537cd7037cdf193bf9881df44d2a55b4
1.818378391s

これをmainに取り込む。powはminingとして別ファイルにして、ブロック作成時に読み込むようにする。

mod mining;

fn make_block (){
    mining::proof_of_work();
    println!("blockを作成しました。");
    Pool.lock().unwrap().clear();
}

$ cargo run

count: 16990 0000ea27e22db290e4f2163f968bfaf3ff7d58ccf1cd4ab43b3fbc4326c0eb4a
428.967757ms
blockを作成しました。
8000E340A55A517D0F27F3A63FBE39ED576BA491DFAC89B44654AB147EC66B206B054BAAF53E318EB2721DC892B4736630F400547989AE9F7C069034ECB4DF98

### 課題
– トランザクションプールが出来た後のblock作成のロジックを詰める必要がある。(merkletree, serialize等)
– genesis block, minerへのコイン分配なども考える必要あり。
– トランザクションスピードを上げるために並列処理を導入する場合、どこを並列処理にするのか考える必要あり。

【Rust】rustでrandom intを実装したい

RustでいわゆるPythonのrandintを実装したい

[dependencies]
rand = "0.8"
use rand::Rng;

fn main() {
    let num = rand::thread_rng().gen_range(0..1000000);
    println!("{}", num);
}

$ cargo run
Compiling crypt v0.1.0 (/home/vagrant/dev/rust/crypt)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.28s
Running `target/debug/crypt`
759081

うん、ここまでは簡単

【Rust】Rustでpsqlを操作する

$ cargo new psql

crateはpostgresを使用する
https://docs.rs/postgres/latest/postgres/#example

[dependencies]
postgres = "0.19.9"
use postgres::{Client, NoTls};

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let mut client = Client::connect("host=localhost user=postgres password=password", NoTls)?;

    client.batch_execute("
        CREATE TABLE person (
            id SERIAL PRIMARY KEY,
            name TEXT NOT NULL,
            data BYTEA
        )
    ")?;

    let name = "Ferris";
    let data = None::<&[u8]>;
    client.execute(
        "INSERT INTO person (name, data) VALUES ($1, $2)",
        &[&name, &data],
    )?;

    for row in client.query("SELECT id, name, data From person", &[])? {
        let id: i32 = row.get(0);
        let name: &str = row.get(1);
        let data: Option<&[u8]> = row.get(2);

        println!("found person: {} {} {:?}", id, name, data);
    }
    Ok(())
}

$ cargo run
Compiling psql v0.1.0 (/home/vagrant/dev/rust/psql)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 2.54s
Running `target/debug/psql`
found person: 1 Ferris None

おおおおおおおおおお
create tableはrustではなく、setup.shでpythonで実行して、rustではinsertとselectのみを実行するようにしたいですね。

setup.sh

pip install psycopg2-binary
yes | sudo apt install libpq-dev
pip install psycopg2

python3 init.py

init.py

import psycopg2

connection = psycopg2.connect(
    host='localhost',
    user='postgres',
    password='password'
)

cur = connection.cursor()

cur.execute('CREATE TABLE person ( \
            id SERIAL PRIMARY KEY, \
            name TEXT NOT NULL, \
            data BYTEA \
        );')

connection.commit()
cur.close()
connection.close()

$ cargo run
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.17s
Running `target/debug/psql`
found person: 1 Ferris None

転送元ノードのIPを取得してDBに入れようと思ったけど、ちょっと難しいな…

【Rust】グローバル(static)で変更可能なベクタ

クラスの外部から静的メンバ変数を定義するには「クラス名+”::”+静的メンバ変数名」という名前のグローバル変数を定義する。

static data: &str = "this is static variable";

fn func1(){
    println!("func1: {:?}", data);
}

fn func2(){
    println!("func2: {:?}", data);
}

fn main(){
    
    func1();
    func2();
    println!("main: {:?}", data);
}

$ ./main
func1: “this is static variable”
func2: “this is static variable”
main: “this is static variable”
staticな変数を宣言することはできるが、mutableにできない。

### once_cell
once_cellを使用すると、mutableなstaticを作成できる。

use once_cell::sync::Lazy;
use std::sync::Mutex;

static ARRAY: Lazy<Mutex<Vec<u8>>> = Lazy::new(|| Mutex::new(vec![]));

fn do_a_call(){
    ARRAY.lock().unwrap().push(1);
}

fn main() {
    do_a_call();
    do_a_call();
    do_a_call();

    println!("called {}", ARRAY.lock().unwrap().len());
}

vectorの型をu8ではなく構造体にして、一定数以上になったら関数を実行するように編集する

use once_cell::sync::Lazy;
use std::sync::Mutex;

struct Transaction {
    x: String,
    y: String,
    z: u32,
}

static Pool: Lazy<Mutex<Vec<Transaction>>> = Lazy::new(|| Mutex::new(vec![]));

fn make_block (){
    println!("blockを作成しました。");
    Pool.lock().unwrap().clear();

}

fn do_a_call(){
    let t = Transaction { x: "A".to_string(), y: "B".to_string(), z: 10};
    if Pool.lock().unwrap().len() > 4 {
        make_block();
    }
    Pool.lock().unwrap().push(t);
}

fn main() {
    do_a_call();
    do_a_call();
    do_a_call();
    do_a_call();
    do_a_call();
    do_a_call();
    do_a_call();

    println!("called {}", Pool.lock().unwrap().len());
}

Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.25s
Running `target/debug/my_web_app`
blockを作成しました。
called 2

なるほど、やりたいことはできました。これをPostされたトランザクションに対して、トランザクションプールに入れるように実装します。

static Pool: Lazy<Mutex<Vec<SignedTransaction>>> = Lazy::new(|| Mutex::new(vec![]));

fn make_block (){
    println!("blockを作成しました。");
    Pool.lock().unwrap().clear();
}

#[post("/handshake")]
async fn handshake(req_body: String)-> impl Responder {
    let req : SignedTransaction = serde_json::from_str(&req_body).unwrap();
    Pool.lock().unwrap().push(req.clone());
    if Pool.lock().unwrap().len() > 1 {
        make_block();
    }
    println!("{}", req.signature);
    HttpResponse::Ok().body(req_body)

}

Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 4.94s
Running `target/debug/hoge`
8000E340A55A517D0F27F3A63FBE39ED576BA491DFAC89B44654AB147EC66B206B054BAAF53E318EB2721DC892B4736630F400547989AE9F7C069034ECB4DF98
blockを作成しました。
8000E340A55A517D

おおおおおおお、イイネ!

【Rust】Rustでトランザクションの受信

Post requestを受け取るにはactix-webを使う。
まず、受信のテストから。

use actix_web::{get, post, web, App, HttpResponse, HttpServer, Responder};

#[post("/handshake")]
async fn handshake(req_body: String)-> impl Responder {
    println!("{}", req_body);
    HttpResponse::Ok().body(req_body)

}

#[actix_web::main]
async fn main() -> std::io::Result<()> {
    HttpServer::new(||{
        App::new()
            .service(handshake)
    })
    .bind(("127.0.0.1", 8080))?
    .run()
    .await
}

postする
$ curl -X POST -d “{\”time\”:\”2024-12-25 22:53:36.824066840 UTC\”,\”sender\”:\”4bac6cb0f4ad6397752c3d73b88c5c86e3d88ac695118494a1732e2abd16c76acad3d6586c37c8db7e69c2f812f99275198936957d72c38d71981991123\”,\”receiver\”:\”4bac6cb0f4ad6397752c3d73b88c5c86e3d88ac695118494a1732e2abd16c76acad3d6586c37c8db7e69c2f812f99275198936957d72c38d71981991124\”,\”amount\”:10,\”signature\”:\”8000E340A55A517D0F27F3A63FBE39ED576BA491DFAC89B44654AB147EC66B206B054BAAF53E318EB2721DC892B4736630F400547989AE9F7C069034ECB4DF98\”}”

サーバ側
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 3.70s
Running `target/debug/hoge`
{“time”:”2024-12-25 22:53:36.824066840 UTC”,”sender”:”4bac6cb0f4ad6397752c3d73b88c5c86e3d88ac695118494a1732e2abd16c76acad3d6586c37c8db7e69c2f812f99275198936957d72c38d71981991123″,”receiver”:”4bac6cb0f4ad6397752c3d73b88c5c86e3d88ac695118494a1732e2abd16c76acad3d6586c37c8db7e69c2f812f99275198936957d72c38d71981991124″,”amount”:10,”signature”:”8000E340A55A517D0F27F3A63FBE39ED576BA491DFAC89B44654AB147EC66B206B054BAAF53E318EB2721DC892B4736630F400547989AE9F7C069034ECB4DF98″}

受信できてます。
ここで受け取ったデータからverifyすればOKですね。

use serde::{Serialize, Deserialize};

#[derive(Debug, Serialize, Deserialize)]
struct SignedTransaction {
    time: String,
    sender: String,
    receiver: String,
    amount: i32,
    signature: String,
}

#[post("/handshake")]
async fn handshake(req_body: String)-> impl Responder {
    let req : SignedTransaction = serde_json::from_str(&req_body).unwrap();;
    println!("{}", req.signature);
    HttpResponse::Ok().body(req_body)

}

Postされたデータはjsonにして、SignedTransactionの構造体で受け取ると、req.signatureというように、値を取り出すことができる。

【Rust】Rustでトランザクションを送信する

use serde::{Serialize, Deserialize};
use std::io::prelude::*;
use hex_literal::hex;
use k256::{ecdsa::{SigningKey, Signature, signature::Signer, signature::Verifier, VerifyingKey}};
use chrono::{Utc, Local, DateTime, Date};

#[derive(Serialize, Deserialize, Debug)]
struct UnsignedTransaction {
    time: String,
    sender: String,
    receiver: String,
    amount: i32,
}

#[derive(Serialize, Deserialize, Debug)]
struct SignedTransaction {
    time: String,
    sender: String,
    receiver: String,
    amount: i32,
    signature: String,
}

fn hex(bytes: &[u8]) -> String {
    bytes.iter().fold("".to_owned(), |s, b| format!("{}{:x}", s, b))
}

#[async_std::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error + Send + Sync + 'static>> {

    let private_key: SigningKey = SigningKey::from_bytes(&hex!(
        "DCDFF4B7CA287CC7BD30ECAEF0622265DB4E14054E12954225457C3A6B84F135"
    ).into()).unwrap();
    let public_key: &VerifyingKey = private_key.verifying_key();
    let public_key_str = hex(&public_key.to_encoded_point(false).to_bytes());
    let public_key_b_str = "4bac6cb0f4ad6397752c3d73b88c5c86e3d88ac695118494a1732e2abd16c76acad3d6586c37c8db7e69c2f812f99275198936957d72c38d71981991124";

    let utc_datetime: DateTime<Utc> = Utc::now();
    let ut1 = UnsignedTransaction {time: utc_datetime.to_string(), sender: public_key_str.to_string(), receiver: public_key_b_str.to_string(), amount: 10};
    println!("{:?}", ut1);
    let serialized: String = serde_json::to_string(&ut1).unwrap();
    let sig1: Signature = private_key.sign(serialized.as_bytes());
    let signed_ut1 = SignedTransaction {time: utc_datetime.to_string(), sender: public_key_str.to_string(), receiver: public_key_b_str.to_string(), amount: 10, signature: sig1.to_string()};
 
    let uri = "https://httpbin.org/post";
    let mut res = surf::post(uri).body_json(&signed_ut1)?.await?;
    let body = res.body_string().await?;
    println!("{}", body);
    Ok(())
}

“files”: {},
“form”: {},
“headers”: {
“Accept”: “*/*”,
“Accept-Encoding”: “deflate, gzip”,
“Content-Length”: “471”,
“Content-Type”: “application/json”,
“Host”: “httpbin.org”,
“User-Agent”: “curl/8.11.0-DEV isahc/0.7.6”,
“X-Amzn-Trace-Id”: “Root=1-676c8cf1-39979cc169871725084b307e”
},
“json”: {
“amount”: 10,
“receiver”: “4bac6cb0f4ad6397752c3d73b88c5c86e3d88ac695118494a1732e2abd16c76acad3d6586c37c8db7e69c2f812f99275198936957d72c38d71981991124”,
“sender”: “4bac6cb0f4ad6397752c3d73b88c5c86e3d88ac695118494a1732e2abd16c76acad3d6586c37c8db7e69c2f812f99275198936957d72c38d71981991123”,
“signature”: “8000E340A55A517D0F27F3A63FBE39ED576BA491DFAC89B44654AB147EC66B206B054BAAF53E318EB2721DC892B4736630F400547989AE9F7C069034ECB4DF98”,
“time”: “2024-12-25 22:53:36.824066840 UTC”
},
“origin”: “hoge”,
“url”: “https://httpbin.org/post”
}

なるほど、送信側は相手のURL(IP)がわかっていれば、POSTするだけなので問題なく出来ますね。

【Rust】Actixの基礎

まずcargo newでプロジェクトを作成し、dependenciesにactixを追加します。

[dependencies]
actix-web = "4"
use actix_web::{get, post, web, App, HttpResponse, HttpServer, Responder};

#[get("/")]
async fn hello() -> impl Responder {
    HttpResponse::Ok().body("Hello world!")
}

#[post("/echo")]
async fn echo(req_body: String) -> impl Responder {
    HttpResponse::Ok().body(req_body)
}

async fn manual_hello() -> impl Responder {
    HttpResponse::Ok().body("Hey there!")
}

#[actix_web::main]
async fn main() -> std::io::Result<()> {
    HttpServer::new(||{
        App::new()
            .service(hello)
            .service(echo)
            .route("/hey", web::get().to(manual_hello))
    })
    .bind(("127.0.0.1", 8080))?
    .run()
    .await
}

$ curl -X POST -d “age=30” 127.0.0.1:8080/echo
age=30

おおおおおおお、get, postまではできたな…

【Rust】surfでpostリクエストを処理したい(2)

use serde::{Deserialize, Serialize};

#[async_std::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error + Send + Sync + 'static>> {

    #[derive(Deserialize, Serialize)]
    struct Ip {
        ip: String,
    }

    let uri = "https://httpbin.org/post";
    let data = &Ip {
        ip: "129.0.0.1".into(),
    };
    let mut res = surf::post(uri).body_json(data)?.await?;
    let body = res.body_string().await?;
    println!("{}", body);

    let uri = "https://api.ipify.org?format=json";
    let Ip { ip } = surf::get(uri).recv_json().await?;
    println!("{}", ip);
    assert!(ip.len() > 10);
    Ok(())
}

Postができる。actix-webでpostされたデータを受け取ることができるかは要確認。

【Rust】surfでpostリクエストを処理したい(1)

まずはGetリクエストから

use async_std::task;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error + Send + Sync + 'static>> {
    task::block_on(async {
        let mut res = surf::get("https://httpbin.org/get").await?;
        dbg!(res.body_string().await?);
        Ok(())
    })
}
#[async_std::main]
async fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error + Send + Sync + 'static>> {
    let mut res = surf::get("https://httpbin.org/get").await?;
    dbg!(res.body_string().await?);
    Ok(())
}

[src/main.rs:4:5] res.body_string().await? = “{\n \”args\”: {}, \n \”headers\”: {\n \”Accept\”: \”*/*\”, \n \”Accept-Encoding\”: \”deflate, gzip\”, \n \”Host\”: \”httpbin.org\”, \n \”User-Agent\”: \”curl/8.11.0-DEV isahc/0.7.6\”, \n \”X-Amzn-Trace-Id\”: \”Root=1-676a57b7-3de7e4ff65be3baf597f36f8\”\n }, \n \”origin\”: \”106.155.3.182\”, \n \”url\”: \”https://httpbin.org/get\”\n}\n”