以太坊交易簽名解析原始碼解讀

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上篇文章《以太坊交易簽名過程原始碼解析[1]》從原始碼角度分析了一個合約呼叫的的簽名過程,簽名後的交易傳送到以太坊節點後,節點需要從簽名交易中還原出公鑰(從公鑰中單向計算出賬號地址),進而將交易放入交易池中。本文從go-ethereum原始碼的出發,看看如何從簽名交易中還原出公鑰。一、準備工作我們使用上文中最後得到的簽名交易串來進行解析,這裡我寫的解析程式碼如下所示。package mainimport (    "fmt"
    "github.com/ethereum/go-ethereum/common/hexutil"    "github.com/ethereum/go-ethereum/core/types"    "github.com/ethereum/go-ethereum/rlp"    "math/big")func main() {
    // 還原交易物件    encodedTxStr := "0xf889188504a817c800832dc6c09405e56888360ae54acf2a389bab39bd41e3934d2b80a4ee919d50000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000007b25a041c4a2eb073e6df89c3f467b3516e9c313590d8d57f7c217fe7e72a7b4a6b8eda05f20a758396a5e681ce1ab4cec749f8560e28c9eb91072ec7a8acc002a11bb1d"    encodedTx, err := hexutil.Decode(encodedTxStr)    if err != nil {        fmt.Println("hexutil.Decode failed: ", err.Error())        return
    }    // rlp解碼    tx := new(types.Transaction)    if err := rlp.DecodeBytes(encodedTx, tx); err != nil {        fmt.Println("rlp.DecodeBytes failed: ", err.Error())        return
    }    // chainId為1的EIP155簽名器    signer := types.NewEIP155Signer(big.NewInt(1))    // 使用簽名器從已簽名的交易中還原賬戶公鑰    from, err := types.Sender(signer, tx)    if err != nil {
        fmt.Println("types.Sender: ", err.Error())        return    }    fmt.Println("from: ", from.Hex())    jsonTx, _ := tx.MarshalJSON()    fmt.Println("tx: ", string(jsonTx))
}其中:•encodedTxStr是上篇文章得到的具有簽名的交易物件的rlp編碼•最終還原得到的from值為0xA2088F51Ea1f9BA308F5014150961e5a6E0A4E13,正是簽名私鑰對應的賬號地址(私鑰單向生成公鑰,公鑰單向生成地址)•簽名解析核心使用的是Sender方法二、簽名解析
types.Sender方法中核心呼叫了EIP155簽名器的Sender方法,其原始碼如下。// go-ethereum/core/types/transaction_signing.gofunc (s EIP155Signer) Sender(tx *Transaction) (common.Address, error) {    if !tx.Protected() {//①        return HomesteadSigner{}.Sender(tx)    }
    if tx.ChainId().Cmp(s.chainId) != 0 {//②        return common.Address{}, ErrInvalidChainId    }    //③    V := new(big.Int).Sub(tx.data.V, s.chainIdMul)    V.Sub(V, big8)
    return recoverPlain(s.Hash(tx), tx.data.R, tx.data.S, V, true)}Sender方法中:•①首先判斷了交易是否是受保護的(是否是EIP155簽名器進行的簽名),如果不是,則使用HomesteadSigner簽名器校驗•②接著判斷了交易中的鏈ID與簽名器的鏈ID是否一致,如果不一致則返回空地址•③根據V的計算方法還原recid為27(37-1*2-8),在recoverPlain方法會按照homestead簽名方式繼續解析簽名。
recoverPlain原始碼如下所示。// go-ethereum/core/types/transaction_signing.gofunc recoverPlain(sighash common.Hash, R, S, Vb *big.Int, homestead bool) (common.Address, error) {    if Vb.BitLen() > 8 {        return common.Address{}, ErrInvalidSig    }
    V := byte(Vb.Uint64() - 27)    if !crypto.ValidateSignatureValues(V, R, S, homestead) {        return common.Address{}, ErrInvalidSig    }    // encode the signature in uncompressed format    r, s := R.Bytes(), S.Bytes()
    sig := make([]byte, crypto.SignatureLength)    copy(sig[32-len(r):32], r)    copy(sig[64-len(s):64], s)    sig[64] = V //①    fmt.Println("sig: ", common.Bytes2Hex(sig))    // recover the public key from the signature
    pub, err := crypto.Ecrecover(sighash[:], sig) //②    if err != nil {        return common.Address{}, err    }    if len(pub) == 0 || pub[0] != 4 {        return common.Address{}, errors.New("invalid public key")
    }    fmt.Println("pub: ", common.Bytes2Hex(pub))    var addr common.Address    copy(addr[:], crypto.Keccak256(pub[1:])[12:])//③    return addr, nil}
其中recoverPlain方法的引數分別為:•sighash是交易物件tx的rlp編碼,hex值為0x9ef7f101dae55081553998d52d0ce57c4cf37271f800b70c0863c4a749977ef1,與我們上文中需要簽名的交易hash是一致的。•R,hex值為41c4a2eb073e6df89c3f467b3516e9c313590d8d57f7c217fe7e72a7b4a6b8ed•S hex值為5f20a758396a5e681ce1ab4cec749f8560e28c9eb91072ec7a8acc002a11bb1d•Vb,十進位制值為27•bool型別的homestead,值為true
在recoverPlain方法中:•①,根據R、S、V拼接得到的sign,hex值為:41c4a2eb073e6df89c3f467b3516e9c313590d8d57f7c217fe7e72a7b4a6b8ed5f20a758396a5e681ce1ab4cec749f8560e28c9eb91072ec7a8acc002a11bb1d00•②,呼叫加密包中的Ecrecover方法根據簽名還原公鑰,該方法會呼叫secp256k1包中的RecoverPubkey方法。還原得到的公鑰hex值為045762d11bad6617b5eef31fefd6aff1391dab0a2380817eaf882874b1d50823b13e4934f923f4b7e6a3d19219e92a04678a8fb7029c2ecf7256672b57a6cb77b0 。•③,根據公鑰計算賬號地址,取公鑰pub第一位之後的值計算Keccak256,然後在取後12位以後,得到的賬號地址為:0xA2088F51Ea1f9BA308F5014150961e5a6E0A4E13至此,我們已經從簽名中還原出了賬號地址(公鑰)。如果需要校驗簽名是否正確,可以透過呼叫secp256k1包中的VerifySignature方法,傳入公鑰、交易hash和簽名,透過比對R值是否一致進行驗證。References
[1] 以太坊交易簽名過程原始碼解析: https://learnblockchain.cn/article/1225

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