go语言实现简易比特币系统之交易签名及校验功能-巨人网络通讯

go语言实现简易比特币系统之交易签名及校验功能

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}
}