web3 的身份验证之以太坊签名消息

如果参与过以太坊 DApp 相关的开发，可能遇到过要求签名一条消息或一条数据以验证自己（以及哈希地址）。本文将讨论以太坊签名数据的基础知识。

工作原理

在最高级别，签名消息是一种验证以太坊区块链上拥有特定哈希地址的方法。签名消息有 5 个基本要素：

• 一个用户地址（也称为账户地址）
• 私钥（这些只有哈希所有者知道或可以生成，通常在用户界面和密码后面，如 MetaMask 一样）
• 公钥（可以从帐户派生，但仅在签名消息或交易时）
• 签名消息内容
• 数学计算

所以现在来看看这些元素是如何协同工作的，假如有一个 DApp 或 web3 网站，并且想要验证用户是否拥有某个地址，此时只知道用户的帐户。所以提供一条消息，用户对其进行签名 signature （通常通过点击 MetaMask 中的按钮），在幕后签名 signature 使用消息、私钥和公钥以及一些数学计算。

要验证签名，可以使用一些数学运算以及消息，并且应该知道公钥，而公钥一般是哈希地址地址，如何确保安全，答案是加密/数学原酸，如果没有私钥，将无法从消息中获得与公钥相等的验证，从而证明所有权。当然这一切都不需要自己去实现，有相应的脚本库来支持，如web3.js。通俗来说就是通过 MetaMask 对一条消息进行签名获得一个签名串，在后台对签名串进行解密获得一个地址，这个地址如果与用户的钱包地址一致，就说明其拥有这个地址所有权。

虽然可以通过解锁哈希地址来登录 DApp，但在以太坊中签名消息是一种肯定的同意行为，考虑任何需要用户许可但不需要直接与以太坊的 EVM 交互或与 ETH 进行交易的事情，因此没有 gas 费用（至少对于简单的消息），当然它可以作为更严格的验证，即使用钱包登录的人实际上拥有哈希地址/地址。

如何实现

通常用于实现的方式有签名一条固定的消息或者随机字符串等等，如果是随机字符串，前端通过接口获取随机字符串，然后对其随机字符串进行签名，将签名后的字符串和地址作为参数提交给后台去进行验证。下面是一般的UI效果：

下面是通过 web3.js 实现的方法：

ethereum.request({method: "personal_sign",params: [message, address],}).then((signature) => {// 这里将签名串 signature 和地址通过接口发送到后台服务验证}).catch((err) => {// 异常}); 

通常签名后的字符串如下：

对于后端的验证，验证使用的依赖库是 ethers ，代码如下：

/**
 * 验证签名及地址
 * @param {*} message 签名消息
 * @param {*} signerAddress 签名地址即用户钱包地址
 * @param {*} signature 签名后的字符串
 * @returns
 */
const verifyMessage = async (message, signerAddress, signature) => {const recoveredAddress = ethers.utils.verifyMessage(message, signature);return recoveredAddress === signerAddress;
}; 

总结

对于 DApp 或者 Web3 的开发，设计的用户验证通常的机制就是通过签名消息来实现。