Solidity中哈希函数的编码与解码

起因

写这篇文章的起因,是我在前端调试合约的时候,发现合约报错了,点开命令行报错,发现返回的是合约的 callData,我直接表演一个眼前一黑,我怎么直接的知道是调用哪个方法的时候报错呢? 于是有了这篇文章的探索

  • 目标: 如何根据 callData 解析出调用函数

  • 内容:从合约小白的角度,从哈希函数的前世今生开始讲起。如果你已经很了解这部分内容,可以直接划到底。
    -用到的库: ethers \ foundry

Solidity中哈希函数的编码与解码_第1张图片

哈希函数的前世今生

这一个部分直接引用 WTF 课程里对哈希函数的描述,讲解的很详细。 感谢社区的力量 github.com/AmazingAng/WTFSolidity


哈希函数(hash function)是一个密码学概念,它可以将任意长度的消息转换为一个固定长度的值,这个值也称作哈希(hash)。这一讲,我们简单介绍一下哈希函数及在solidity的应用

一个好的哈希函数应该具有以下几个特性

  • 单向性:从输入的消息到它的哈希的正向运算简单且唯一确定,而反过来非常难,只能靠暴力枚举。
  • 灵敏性:输入的消息改变一点对它的哈希改变很大。
  • 高效性:从输入的消息到哈希的运算高效。
  • 均一性:每个哈希值被取到的概率应该基本相等。
  • 抗碰撞性:
    • 弱抗碰撞性:给定一个消息x,找到另一个消息x'使得hash(x) = hash(x')是困难的。
    • 强抗碰撞性:找到任意xx',使得hash(x) = hash(x')是困难的。

Hash的应用

  • 生成数据唯一标识
  • 加密签名
  • 安全加密

Keccak256

Keccak256函数是solidity中最常用的哈希函数,用法非常简单:

哈希 = keccak256(数据);

Keccak256和sha3

这是一个很有趣的事情:

  1. sha3由keccak标准化而来,在很多场合下Keccak和SHA3是同义词,但在2015年8月SHA3最终完成标准化时,NIST调整了填充算法。所以SHA3就和keccak计算的结果不一样,这点在实际开发中要注意。
  2. 以太坊在开发的时候sha3还在标准化中,所以采用了keccak,所以Ethereum和Solidity智能合约代码中的SHA3是指Keccak256,而不是标准的NIST-SHA3,为了避免混淆,直接在合约代码中写成Keccak256是最清晰的。

生成函数哈希

介绍完定义,我们回归到文章主题,第一步,如何把 balanceOf(address) => 0x70a08231

  • ethers库里提供了两种方式
  1. ethers.utils.id('balanceOf(address)') 可以看到输入一个 text, 会返回一个 KECCAK256 的哈希
    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-L6OiB8Te-1683731069929)(Img/img_2.png)]

  2. 先将 String 转换成 Utf8Bytes 的格式,然后再用 keccak256 哈希加密. 这里要注意不能直接 ethers.utils.keccak256(balanceOf(address)) 这种方式会报错,keccak256 只支持 DataHexstring 格式的转换

    Solidity中哈希函数的编码与解码_第2张图片

const textToUtf8Bytes = ethers.utils.toUtf8Bytes('balanceOf(address)')
const hashResult = ethers.utils.keccak256(textToUtf8Bytes)
  1. 补充上面 textToUtf8Bytes 可以用 ethers.utils.toUtf8String 反解出 String

输出如下,除开 0x 的前四个bytes 70a08231 为我们要的目标函数的哈希:

Solidity中哈希函数的编码与解码_第3张图片

反解哈希函数

上面我们获得了函数的哈希,那么现在到第二步,如何把 0x70a08231 => balanceOf(address)

  • 反解也是两种方式 (可能不全,我目前只知道这两个办法)
  • 第一种: bytes4_signature 可以理解为一个巨大的 Text Signature Bytes Signature 的数据库,里面会定时去扫链上的合约,并将他们对应的 哈希值 与 方法名 存下来。能满足我们大多数开发的需求
  • 第二种,用命令行解密。
    • Step1: instal foundry
    • Step2: cast 4b 70a08231

在这里插入图片描述

补充知识:前端仔会在哪里用到哈希函数?

答: EIP-165 规范文章

pragma solidity ^0.4.20;

interface ERC165 {
    /// @notice 查询一个合约时候实现了一个接口
    /// @param interfaceID  参数:接口ID, 参考上面的定义
    /// @return true 如果函数实现了 interfaceID (interfaceID 不为 0xffffffff )返回true, 否则为 false
    function supportsInterface(bytes4 interfaceID) external view returns (bool);
}

EIP-165 中 提议了标准化接口的概念,并标准化了接口标识。 这么说可能有些抽象。 翻译一下就是我们可以通过调用这个方法,知道该合约是否支持某个接口。 比如 对于 一个 ERC-721 标准的 NFT 来说, 我怎么知道他是否兼容支持 ERC-2981 呢 ?

  • 首先明确 ERC-2981 对于 ERC-721 多了哪些能力?
    • 可以为 NFT 设置版税, 新增了 royaltyInfo(uint256,uint256) 查询方法
    • 那么我们就可以写下面这么一个函数,来判断 NFT 的 Fee
    • 因为 function 定义了 supportsInterface 需要传入一个 bytes4 类型的数据,所以我们传入 0x2a55205a, 对应 royaltyInfo(uint256,uint256)。 如果返回 true, 则说明 这个 NFT 兼容了 ERC-2981 标准,我们可以查看它对应的版税费率。
export const checkNftFeeAndGetFee = async ({ address, signer, tokenId }) => {
  const abi = ["function supportsInterface(bytes4) public view returns(bool)"];
  const checkContract = await createContract(address, abi, signer);
  const isSupportErc2981 = await checkContract.supportsInterface(0x2a55205a);
  let fee = 0;
  if (isSupportErc2981) {
    const nftContract = await createContract(address, erc2981ABI, signer);
    const result = await nftContract.royaltyInfo(
      tokenId,
      "100000000000000000000" // 100 * 10 ** 18, 因为要算费率,直接按100块钱算,返回多少就是对应的费率,比如 1 就是 1% 费率,
    );
    fee = Number(result?.royaltyAmount) / 10 ** 18;
  } else {
    fee = 0;
  }
  return fee.toString();
};

结尾

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