以太坊: ETH 发送交易 sendRawTransaction 方法数据的签名 和 验证过程

作者:林冠宏 / 指尖下的幽灵

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前序

最近的工作一直是基于 以太坊公链 做 DApp 开发,虽然对其各 API 的调用都已经很了解了,但是源码部分一直还没深入去看过。工欲善其事,必先利其器,故计划阅读完 以太坊go 版源码,后续会更新系列文章。本文主要简谈 sendRawTransaction 是如何保证我们交易安全的。

1.数据签名

方法:sendRawTransaction

整体流程:

  1. 传入各参数 ---->

  1. 使用from 对应的 privateKeysecp256k1 算法对 各入参 签名得出三个量:V,R,S ---->

  1. RLP (递归长度前缀) 方式序列比签名的数据 与 原入参数据 ---->

  1. 发送到 ETH 节点

sendRawTransaction 函数的各个入参:

  • from 发送者钱包地址
  • value 数值,为与 decimal 的乘积
  • gas 油费,非最终真实使用值,真实为 gasUsed
  • gasPrice 油费单价
  • data 附属的数据,可做智能合约函数入参
  • nonce 交易系列号,类似id

它们都将会被 from 所对应的密钥 进行签名而得出三个量:V,R,S。同时,各个入参依然以原来的可见的形式进入序列化步骤。

注意:

还有另外一个叫做 sendTransaction 的方法,通过分析源码,可以发现 sendTransaction 内部其实会帮助我们根据我们传参的 from 字段到节点的 accountManager 账号管理器中获取from 的密钥,来帮我们进行数据签名,所以,sendTransaction 一般不会用于远程调用,而用于本地调用,因为只有在本地启动节点的时候,才能配置我们解锁的钱包。

所用的签名加密方式是:非对称加密 中的 secp256k1 椭圆曲线算法

非对称加密:

它是一类加密方式的统称。具体到某种能实现它的算法有下面几种:

  • RSA
  • secp256k1 (椭圆曲线)
  • ElGamal
  • ...

sendRawTransaction 用到的就是 secp256k1

RLP 序列化

RLP (递归长度前缀)提供了一种适用于任意二进制数据数组的编码,RLP已经成为以太坊中对对象进行序列化的主要编码方式。RLP的唯一目标就是解决结构体的编码问题;对原子数据类型(比如,字符串,整数型,浮点型)的编码则交给更高层的协议;以太坊中要求数字必须是一个大端字节序的、没有零占位的存储的格式。

签名后,数据将会被发送到 ETH 节点。

2. 数据验证

对应到以太坊的 sendRawTransaction RPC 接口。

  1. 收到 RLP 序列化的数据后,先进行 RLP 的反序列化
func (s *PublicTransactionPoolAPI) SendRawTransaction(..., encodedTx hexutil.Bytes) (common.Hash, error) {
    tx := new(types.Transaction)
    if err := rlp.DecodeBytes(encodedTx, tx); err != nil { // 反序列化
        return common.Hash{}, err
    }
    return submitTransaction(ctx, s.b, tx)
}
  1. 数据的基础校验,主要是一些范围限制以及格式限制校验
    • tx.Size() > 32*102
    • tx.Value().Sign() < 0
    • pool.currentMaxGas < tx.Gas()
    • ...
  2. 检查签名,所使用的是 secp256k1.RecoverPubkey 方法,secp256k1 本身支持根据签名信息反推公钥

用消息和签名推导出对方的公钥。再通过公钥,签名,消息的哈希值计算出一个叫 r 的值,这个 r 是签名的一部分,校验签名就是拿计算出来的 r 和签名中携带的 r 经行对比,如果一致就校验通过

if C.secp256k1_ext_ecdsa_recover(
    context,
    (*C.uchar)(unsafe.Pointer(&pubkey[0])), 
    sigdata,  // 签名
    msgdata) == 0 { // msgdata tx 的 hash 内容
    
    return nil, ErrRecoverFailed
}

3. 数据篡改

因为签名生成的 V R S 是由私钥进行签名的,如果修改者只修改了外部的值,例如 value,本来是要转 10 个 ETH , 被改成转 100 个,等数据传到以太坊的时候,在检查签名的时候,就会发现不匹配,而抛出错误。

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