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    go语言实现简易比特币系统之交易签名及校验功能

    作者:小圣. 时间:2021-04-28 17:55

    介绍

    签名的输入:

    • 待签名的交易数据,包括输入和输出
    • 引用的UTXO信息
    • 私钥

    签名的输出:

    • 数字数字签名
    • 公钥

    签名的目的

    • 证明交易所引用的UTXO的确属于付款人
    • 证明交易的所有数据的确是付款人提供的,且未被修改过

    签名中需要的数据

    • UTXO中的PubKeyHash,这描述了付款人
    • 新生成UTXO中的PubKeyHash,这描述了收款人
    • 由于每一笔交易都可能引用多个UTXO,因为多个UTXO可能存在于多条交易中。所以我们需要遍历所以的引用交易,并对他们逐个签名

    签名过程

    用解锁脚本解锁对应的UTXO锁定脚本

     签名

    //签名的具体实现, 参数:私钥,inputs里面所有引用的交易的结构map[string]Transaction
    func (tx *Transaction) Sign(privateKey *ecdsa.PrivateKey, prevTXs map[string]Transaction){
    	//1. 创建一个当前交易的副本:txCopy,使用函数:TrimmedCopy:要把Signature和PubKey字段设置为null
    	//2. 循环遍历txCopy的inputs,得到这个input索引的output的公钥哈希
    	//3. 生成签名的数据,要签名的数据一定是哈希值
    		//a. 我们对每一个input都签名一次,签名的数据是由当前input引用的output的哈希+当前的outputs(都存在当前这个txCopy里面)
    		//b. 对拼好的txCopy进行哈希处理,SetHash得到TXID,这个TXID就是我们要签名的最终数据
    	//4. 执行签名动作,得到r,s字节流
    	//5. 放到我们签名的inputs的Signature中
    
    	if tx.IsCoinbase(){
    		return
    	}
    
    	//1.
    	txCopy := tx.TrimmedCopy()
    
    	//2.
    	for i, input := range txCopy.TXInputs{
    		prevTX := prevTXs[string(input.Txid)]
    
    		if len(prevTX.TXID) == 0{
    			log.Panic("引用的交易无效\n")
    		}
    
    		//不要对input进行赋值,这是一个副本,要对txCopy.TXInput[xx]进行操作,否则无法把pubKeyHash传进来
    		txCopy.TXInputs[i].PubKey = prevTX.TXOutputs[input.Index].PubKeyHash
    
    		//3.
    		//ab.
    		//所需要的三个数据都具备了,开始做哈希处理
    		txCopy.SetHash()
    
    		//还原,以免影响后面的input签名
    		txCopy.TXInputs[i].PubKey = nil
    		signDataHash := txCopy.TXID
    
    		//4.
    		r, s, err := ecdsa.Sign(rand.Reader, privateKey, signDataHash)
    		if err != nil{
    			log.Panic(err)
    		}
    
    		//5.
    		signature := append(r.Bytes(), s.Bytes()...)
    		tx.TXInputs[i].Signature = signature
    	}
    
    }

    校验

    func (tx *Transaction) Verify (prevTXs map[string]Transaction) bool{
    	if tx.IsCoinbase(){
    		return true
    	}
    
    	//1. 得到签名的数据
    	//2. 得到signature,反退回r,s
    	//3. 拆解PubKey, X,Y得到原生公钥
    	//4. Verify
    
    	//1.
    	txCopy := tx.TrimmedCopy()
    
    	for i, input := range tx.TXInputs{
    		prevTX := prevTXs[string(input.Txid)]
    		if len(prevTX.TXID) == 0{
    			log.Panic("引用的交易无效\n")
    		}
    
    		txCopy.TXInputs[i].PubKey = prevTX.TXOutputs[input.Index].PubKeyHash
    		txCopy.SetHash()
    		dataHash := txCopy.TXID
    		//2
    		signature := input.Signature //拆r,s
    		//3
    		pubKey := input.PubKey //拆r,s
    
    		r := big.Int{}
    		s := big.Int{}
    
    		r.SetBytes(signature[:len(signature)/2])
    		s.SetBytes(signature[len(signature)/2:])
    
    		X := big.Int{}
    		Y := big.Int{}
    
    		//b. pubKey平均分,前半部分给X,后半部分给Y
    		X.SetBytes(pubKey[:len(pubKey)/2])
    		Y.SetBytes(pubKey[len(pubKey)/2:])
    
    		pubKeyOrigin := ecdsa.PublicKey{elliptic.P256(), &X, &Y}
    
    		//4
    		if !ecdsa.Verify(&pubKeyOrigin, dataHash, &r, &s){
    			return false
    		}
    
    	}
    	return true
    }

    拷贝交易

    //拷贝方法,用来引用交易
    func (tx *Transaction) TrimmedCopy() Transaction{
    	var inputs []TXInput
    	var outputs []TXOutput
    
    	for _, input := range tx.TXInputs{
    		inputs = append(inputs, TXInput{input.Txid, input.Index, nil, nil})
    	}
    
    	for _, output := range tx.TXOutputs{
    		outputs = append(outputs, output)
    	}
    
    	return Transaction{tx.TXID, inputs, outputs}
    }

    最后

    本套源码来源于黑马程序员,在此十分感谢黑马程序员的教程!

    源码:https://gitee.com/xiaoshengdada/go_bitcoin/tree/master/v6
    如果有任何问题可以来微信群交流,另外群里有学习资料,可以自行下载。一起学习进步。

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