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》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。