以太坊交易签名解析源码解读

上篇文章《以太坊交易签名过程源码解析[1]》从源码角度分析了一个合约调用的的签名过程，签名后的交易发送到以太坊节点后，节点需要从签名交易中还原出公钥（从公钥中单向计算出账号地址），进而将交易放入交易池中。本文从go-ethereum源码的出发，看看如何从签名交易中还原出公钥。

一、准备工作

我们使用上文中最后得到的签名交易串来进行解析，这里我写的解析代码如下所示。

package main
import (
    "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() {
    // 还原交易对象    
    encodedTxStr := 
"0xf889188504a817c800832dc6c09405e56888360ae54acf2a389bab39bd41e3934d2b80a4ee919d50000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000007b25a041c4a2eb073e6df89c3f467b3516e9c313590d8d57f7c217fe7e72a7b4a6b8eda05f20a758396a5e681ce1ab4cec749f8560e28c9eb91072ec7a8acc002a11bb1d"    
    encodedTx, err := hexutil.Decode(encodedTxStr)    
    if err != nil {    
        fmt.Println("hexutil.Decode failed: ", err.Error())        
        return    
    }    
    // rlp解码    
    tx := new(types.Transaction)    
    if err := rlp.DecodeBytes(encodedTx, tx); err != nil {     
       fmt.Println("rlp.DecodeBytes failed: ", err.Error())        
       return    
    }    
    // chainId为1的EIP155签名器    
    signer := types.NewEIP155Signer(big.NewInt(1))    
    // 使用签名器从已签名的交易中还原账户公钥    
    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签名的交易对象的rlp编码

• 最终还原得到的from值为0xA2088F51Ea1f9BA308F5014150961e5a6E0A4E13，正是签名私钥对应的账号地址（私钥单向生成公钥，公钥单向生成地址）

• 签名解析核心使用的是Sender方法

二、签名解析

types.Sender方法中核心调用了EIP155签名器的Sender方法，其源码如下。

// go-ethereum/core/types/transaction_signing.go
func (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首先判断了交易是否是受保护的（是否是EIP155签名器进行的签名），如果不是，则使用HomesteadSigner签名器校验•②接着判断了交易中的链ID与签名器的链ID是否一致，如果不一致则返回空地址

•③根据V的计算方法还原recid为27（37-1*2-8），在recoverPlain方法会按照homestead签名方式继续解析签名。

recoverPlain源码如下所示。

// go-ethereum/core/types/transaction_signing.go
func 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方法的参数分别为：

•sighash是交易对象tx的rlp编码，hex值为0x9ef7f101dae55081553998d52d0ce57c4cf37271f800b70c0863c4a749977ef1，与我们上文中需要签名的交易hash是一致的。

•R，hex值为41c4a2eb073e6df89c3f467b3516e9c313590d8d57f7c217fe7e72a7b4a6b8ed

•S hex值为5f20a758396a5e681ce1ab4cec749f8560e28c9eb91072ec7a8acc002a11bb1d

•Vb，十进制值为27•bool类型的homestead，值为true

在recoverPlain方法中：

•①，根据R、S、V拼接得到的sign，hex值为：41c4a2eb073e6df89c3f467b3516e9c313590d8d57f7c217fe7e72a7b4a6b8ed5f20a758396a5e681ce1ab4cec749f8560e28c9eb91072ec7a8acc002a11bb1d00•②，调用加密包中的Ecrecover方法根据签名还原公钥，该方法会调用secp256k1包中的RecoverPubkey方法。还原得到的公钥hex值为045762d11bad6617b5eef31fefd6aff1391dab0a2380817eaf882874b1d50823b13e4934f923f4b7e6a3d19219e92a04678a8fb7029c2ecf7256672b57a6cb77b0 •③，根据公钥计算账号地址，取公钥pub第一位之后的值计算Keccak256，然后在取后12位以后，得到的账号地址为：0xA2088F51Ea1f9BA308F5014150961e5a6E0A4E13

至此，我们已经从签名中还原出了账号地址（公钥）。如果需要校验签名是否正确，可以通过调用secp256k1包中的VerifySignature方法，传入公钥、交易hash和签名，通过比对R值是否一致进行验证。

References

[1] 以太坊交易签名过程源码解析: https://learnblockchain.cn/article/1225

本文作者：六天

作者主页：

https://learnblockchain.cn/people/436