Peer Connection 節點連接

Node Identity:

節點公鑰 (Node Public Key)：
• 格式：secp256k1 壓縮公鑰（33 bytes）
• 範例：02778f4a4a...（66 hex 字元）

用途：
• 唯一識別節點
• 加密通訊（ECDH）
• 簽署訊息
• 驗證通道公告

節點地址 (Node Address)：
• 連接字串格式：<node_pubkey>@<host>:<port>
• 範例：
  - [email protected]:9735
  - [email protected]:9735
• 預設端口：9735（主網）、19735（測試網）

地址類型 (Address Types)：
• IPv4：常規 IP 地址
• IPv6：IPv6 地址
• Torv3：Tor 洋蔥地址（隱私）
• DNS：域名解析
• WebSocket：瀏覽器連接（某些實現）

BOLT 8 Handshake (Noise_XK):

Message Flow:

  Initiator (I)                     Responder (R)
       |                                 |
       |---- Act One (50 bytes) -------->|
       |                                 |
       |<--- Act Two (50 bytes) ---------|
       |                                 |
       |---- Act Three (66 bytes) ------>|
       |                                 |
       |     [Handshake complete]        |
       |<==== Encrypted Messages =======>|

Act One (Initiator -> Responder):
• 50 bytes 結構：
  - version: 1 byte（0x00）
  - ephemeral_key: 33 bytes（發起者臨時公鑰）
  - tag: 16 bytes（ChaCha20-Poly1305 MAC）
• 發起者步驟：
  1. 生成臨時金鑰對 (e_i, E_i)
  2. 計算 ECDH：es = E_i * rs（回應者靜態公鑰）
  3. 衍生加密金鑰
  4. 加密並發送

Act Two (Responder -> Initiator):
• 50 bytes 結構：
  - version: 1 byte（0x00）
  - ephemeral_key: 33 bytes（回應者臨時公鑰）
  - tag: 16 bytes（ChaCha20-Poly1305 MAC）
• 回應者步驟：
  1. 解密 Act One，驗證
  2. 生成臨時金鑰對 (e_r, E_r)
  3. 計算 ECDH：ee = E_r * E_i
  4. 加密並發送

Act Three (Initiator -> Responder):
• 66 bytes 結構：
  - version: 1 byte（0x00）
  - encrypted_pubkey: 49 bytes（發起者靜態公鑰，加密）
  - tag: 16 bytes（ChaCha20-Poly1305 MAC）
• 發起者步驟：
  1. 計算 ECDH：se = s_i * E_r
  2. 加密自己的靜態公鑰
  3. 發送，握手完成

HKDF Key Derivation:

握手狀態 (Handshake State)：
• h: 握手哈希（持續更新）
• ck: 鏈接金鑰（用於 HKDF）
• k: 當前加密金鑰
• n: nonce（計數器）

初始化 (Initialization)：
• 協議名稱："Noise_XK_secp256k1_ChaChaPoly_SHA256"
• h = SHA256(protocol_name || prologue)
• ck = h
• prologue = "lightning"

HKDF 擴展：
• (ck, k) = HKDF(ck, input_key_material)
• 每次 ECDH 計算後：
  - 混入 ECDH 結果
  - 更新 ck 和 k
  - 重置 nonce

最終金鑰 (Final Keys)：
• 發送金鑰：用於加密發送的訊息
• 接收金鑰：用於解密接收的訊息
• 兩個金鑰通過最終 HKDF 分割獲得

Message Encryption (Post-Handshake):

Encrypted Message Format:
+----------------+------------------+------------+
| Length Cipher  | Message Cipher   | MAC        |
| (18 bytes)     | (variable)       | (16 bytes) |
+----------------+------------------+------------+

長度密文 (Length Ciphertext)：
• 原始長度：2 bytes（big-endian）
• 加密後：2 bytes
• MAC：16 bytes

訊息密文 (Message Ciphertext)：
• 原始訊息：最大 65535 bytes
• MAC：16 bytes

加密算法 (ChaCha20-Poly1305 AEAD)：
• 加密：
  ciphertext = ChaCha20(key, nonce, plaintext)
  tag = Poly1305(key, ciphertext)
• nonce：64-bit 計數器，little-endian，前 4 bytes 為 0
• 每條訊息後 nonce++

金鑰輪換 (Key Rotation)：
• 每 1000 條訊息輪換金鑰：
  if (nonce >= 1000) {
    (ck, k) = HKDF(ck, k)
    nonce = 0
  }
• 前向安全：舊金鑰無法解密新訊息

Connection Commands:

LND:
# Connect to node
lncli connect <pubkey>@<host>:<port>

# List connected peers
lncli listpeers

# Disconnect
lncli disconnect <pubkey>

# Get node info
lncli getnodeinfo <pubkey>

Core Lightning:
# Connect to node
lightning-cli connect <pubkey>@<host>:<port>

# List peers
lightning-cli listpeers

# Disconnect
lightning-cli disconnect <pubkey>

# Node info
lightning-cli listnodes <pubkey>

連接狀態 (Connection States)：
• Connecting：正在建立 TCP 連接
• Noise handshake：正在進行加密握手
• Init exchange：交換功能位
• Connected：完全連接
• Reconnecting：斷線重連中