区块链语言Solidity校验椭圆曲线加密数字签名
▲点击蓝字，轻松关注
公众号回复“1”，拉你进区块链技术讨论微信群
作者：Rick
来源：TryBlockchain
原文链接：http://t.cn/RmHQrDm
著权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
本文约4000字+，阅读（观看）需要28分钟
我们知道整个比特币，以太坊的基石就是椭圆曲线加密算法。所有的数据均需要发起者通过私匙签发，其它人通过非对称的公匙验证确实消息的真实性。下面我们就一起来了解一下椭圆曲线加密算法，并使用以太坊提供的工具对要发送的数据进行数字签名，以及使用Solidity区块链编程语言的ecrecover()校验数字签名的合法性。
假如Alice要对消息m加上数字签名，而Bob需要验证该签名。
Alice根据随机数r和基点G求出点rG = (x, y)；
Alicce根据随机数r、消息m的散列值h、和私匙a计算
最后，Alice将消息m、点rG = (x, y)和s发送给Bob，其中点rG和s就是数字签名。
验证数字签名
Bob接收到消息m、点rG = (x, y)和s。
Bob根据消息求出散列值h。
最后，Bob根据上述信息，用Alice的公匙进行以下计算。
最后让上述计算结果与rG进行比较看是否相等。
如果签名结果正确，则计算结果应如下所示。
原书1中关于这部分看了三四遍，也没看明白。但觉得做程序的明白他大概要干个什么就好。大体上来说，对于要签名的数据m，使用它的哈希后的结果h，会生成签名。签名结果分为r，s，v三段值。其中r，s为32字节。v为一个字节，如果要用ecrecover()算法来验签，需对v值加27来组成27，28这两个值中的一个2。
使用web3.js进行数据签名
以太坊提供了web3.eth.sign方法来对数据生成数字签名。
//初始化基本对象var Web3 = require('web3');var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider("http://localhost:8545"));var account = web3.eth.accounts[0];var sha3Msg = web3.sha3("abc");var signedData = web3.eth.sign(account, sha3Msg);console.log("account: " + account);console.log("sha3(message): " + sha3Msg);console.log("Signed data: " + signedData);
在上面的代码中，我们先将要签名的数据abc生成哈希串，使用web3.sha3("abc")。接着我们使用当前连接节点的第一个默认帐户进行签名。
由于我使用的是EtherumJS TestRPC，它默认打开了帐户。否则，你还需要web3.personal.unlockAccount("0x..", "<passs>", 1000)3来打开数据签名所使用帐户。需要注意的是，当你打开你的帐户时，可能有安全风险。因为其它程序也可以通过访问节点进行类似的sign，这意味着，他们可以伪造你的数据4，包括以你的名义发起交易，转走你的钱。
运行的结果：
$ node test.js
account: 0x60320b8a71bc314404ef7d194ad8cac0bee1e331
sha3(message): 0x4e03657aea45a94fc7d47ba826c8d667c0d1e6e33a64a036ec44f58fa12d6c45
Signed data: 0xf4128988cbe7df8315440adde412a8955f7f5ff9a5468a791433727f82717a6753bd71882079522207060b681fbd3f5623ee7ed66e33fc8e581f442acbcf6ab800
如果你使用以太坊的客户端进行签名时，它们会在你要签名的数据前增加前缀\x19Ethereum Signed Message:\n5，感谢读者@刘兵同学的反馈。
eth_sign
The sign method calculates an Ethereum specific signature with: sign(keccak256("\x19Ethereum Signed Message:\n" + len(message) + message))).
By adding a prefix to the message makes the calculated signature recognisable as an Ethereum specific signature. This prevents misuse where a malicious DApp can sign arbitrary data (e.g. transaction) and use the signature to impersonate the victim.
ecrecover6函数是由以太坊提供的一个全局函数，用于签名数据的校验。与上面所陈述的方式略有不同的是，这个函数返回的是签名者的公匙地址。如果返回结果是签名者的公匙地址，那么说明数据是正确的。
ecrecover(bytes32 hash, uint8 v, bytes32 r, bytes32 s) returns (address)
ecrecover函数需要四个参数，需要被签名数据的哈希结果值，r，s，v三个值。通过前面的说明，我们知道r，s，v是分别来自签名结果串。
r = signature[0:64]s = signature[64:128]v = signature[128:130]
其中v取出来的值或者是00或01。要使用时，我们先要将其转为整型，再加上27，所以我们将得到27或28。在调用函数时v将填入27或28。
如果要在以太坊中验证比特币的签名，可能有几处不同的地方7。
下面来看看使用Solidity的ecrecoverDecode验证签名的完整例子。
pragma solidity ^0.4.4;
contract Decode{ //公匙：0x60320b8a71bc314404ef7d194ad8cac0bee1e331
//sha3(msg): 0x4e03657aea45a94fc7d47ba826c8d667c0d1e6e33a64a036ec44f58fa12d6c45 (web3.sha3("abc");)
//签名后的数据：0xf4128988cbe7df8315440adde412a8955f7f5ff9a5468a791433727f82717a6753bd71882079522207060b681fbd3f5623ee7ed66e33fc8e581f442acbcf6ab800
//验签数据入口函数
function decode() returns (address){
bytes memory signedString =hex"f4128988cbe7df8315440adde412a8955f7f5ff9a5468a791433727f82717a6753bd71882079522207060b681fbd3f5623ee7ed66e33fc8e581f442acbcf6ab800";
bytes32 r = bytesToBytes32(slice(signedString, 0, 32));
bytes32 s = bytesToBytes32(slice(signedString, 32, 32));
byte v = slice(signedString, 64, 1)[0]; return ecrecoverDecode(r, s, v);
} //将原始数据按段切割出来指定长度
function slice(bytes memory data, uint start, uint len) returns (bytes){
bytes memory b = new bytes(len); for(uint i = 0; i < len; i++){
b[i] = data[i + start];
} return b;
} //使用ecrecover恢复公匙
function ecrecoverDecode(bytes32 r, bytes32 s, byte v1) returns (address addr){
uint8 v = uint8(v1) + 27;
addr = ecrecover(hex"4e03657aea45a94fc7d47ba826c8d667c0d1e6e33a64a036ec44f58fa12d6c45", v, r, s);
} //bytes转换为bytes32
function bytesToBytes32(bytes memory source) returns (bytes32 result) {
assembly {
result := mload(add(source, 32))
}
}
}
上述代码使用临时写的slice()函数把数据签名中的r，s，v切割出来；由于返回的仍是一个bytes类型，所以我们使用bytesToBytes32()进行一下类型转换8；另外需要注意的是ecrecoverDecode()根据前面的说明，我们需要对v值，加上27后再进行调用。最后调用decode()函数，我们将会得到公匙0x60320b8a71bc314404ef7d194ad8cac0bee1e331。
简介内容参考《图解密码技术》第三版 ↩
详见web3.js关于web3.eth.sign的说明 https://github.com/ethereum/wiki/wiki/JavaScript-API#web3ethsign ↩
http://ethereum.stackexchange.com/questions/5844/do-i-have-to-unlock-my-account-in-geth-to-call-a-web3-eth-sign-in-javascript ↩
http://ethereum.stackexchange.com/q/3887/2124 ↩
https://github.com/ethereum/wiki/wiki/JSON-RPC#eth_sign ↩
http://solidity.readthedocs.io/en/develop/miscellaneous.html?highlight=ecrecover ↩
以太坊中校验比特币签名，https://www.reddit.com/r/ethereum/comments/3gmbkx/how_do_i_verify_a_bitcoinsigned_message_in_an/ ↩
http://ethereum.stackexchange.com/questions/9142/how-to-convert-a-string-to-bytes32 ↩
文章发布只为分享区块链技术内容，版权归原作者所有，观点仅代表作者本人，绝不代表区块链兄弟赞同其观点或证实其描述。
猜猜你喜欢
点击“阅读原文”参与区块链问题讨论