区块链:区块链深度学习系列|椭圆曲线数字签名(ECDSA)的应用

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本系列内容包含:基本概念及原理、密码学、共识算法、钱包及节点原理、挖矿原理及实现。

区块链中哪些地方使用了ECDSA?

通过前面系列的区块链原理和技术,大家应该都熟悉交易是如何在区块链系统或者在比特币、以太坊系统里面开展的。

在进行交易的环节当中,有一个很重要的消息,那就是需要进行签名。

也就是说一笔交易至少涉及到三项内容:付款人、收款人、付款金额。

例如,张三给李四付款的时候,张三付款人,李四是收款人,付款金额假设是5个Token。

韩国区块链公司GroundX推出NFT发行服务KrafterSpace:韩国互联网巨头Kakao区块链子公司GroundX宣布推出NFT发行服务KrafterSpace。任何人可以上传基于图像或视频的文件,立即发行基于KIP-17标准的NFT。Beta服务期间不收取手续费。(韩联社)[2021/5/25 22:41:15]

当张三准备好这笔交易之后,需要发给全网,当其他人看到这笔交易的时候,他们需要去认证这笔交易是否由张三发起的,这个环节中就使用到了数字签名技术。

交易签名如何运用ECDSA?

以特币为例,具体流程如下图所示。

声音 | 广州区块链协会会长:提议打造粤港澳大湾区的区块链航母:4月27日,在国际数权经济合作组织会议上,广州区块链协会会长任豪表示,广州区块链产业协会成立一年半的时间以来,当地已经落地180家区块链企业,建立了10万平米的载体,经过认定的企业65家,协会加联盟成员超过200家,今年还将启动20个政府支持的项目。该协会提出可打造一条粤港澳大湾区的区块链航母,承载实体经济新模式,沿着“一带一路”路线扬帆启航,并计划从技术方面、顶层设计、提供案例、结合数权数字经济创新发展四个方面参与其中。[2019/4/28]

交易的模块分为:交易输入和交易输出,一笔交易由多个输入或者多个输出组成。

交易输入代表付款信息,交易输出代表收款信息。当然里面还会有付款金额,付款金额的字段是在交易输出里面显示的。

现场 | COSMOS创始人Jae kwon:区块链生态核心模块是治理链上的提案体系:金色财经现场报道,在今日万向区块链实验室举办的2018区块链·新经济第四届区块链全球峰会上,COSMOS项目创始人Jae kwon做了题为《区块链生态新架构》的演讲,他认为,区块链生态的核心模块是治理链上的提案体系——可以通过文字更新、自动参数变化、软件升级、为保税利益相关者提供流动性民主来保障。

他提到,Cosmos SDK非常友好:采用go语言编写;完全开放源代码;可在GitHub上使用削减费用并由最小权威主体担保。[2018/9/11]

这种交易类型和我们正常理解的交易是非常类似的,其资金的流向是从交易输入流向交易输出,即从付款人流向收款人。

图的右边有一个虚线的框,里面的ScriptSig是一个脚本签名,这个字段属于交易输入。同理,ScriptPubKey属于交易输出。脚本里面包含一些数据和操作码来支持这个脚本语言的运行。

工信部长于佳宁:以区块链为基础的价值互联网是互联网5.0:近日,工业和信息化部信息中心工业经济研究所所长于佳宁在接受《人民创投·区块链》采访时表示,互联网1.0是传输文字为主的互联网,2.0是多媒体互联网,3.0是移动互联网,4.0是物联网和工业互联网。这些阶段互联网的共同特点就是信息可以多点传播,可以广泛复制,但无法实现价值类信息的有序流转。以区块链为基础的价值互联网,即互联网5.0,关键特征就是能够高效传输价值。价值互联网可以带来更高效的信息资源共享效率,包括提升电子政务、商品溯源、精准营销、大数据交易等领域的效率和公平性。机制的透明化也会带来更多创新创业的机会。[2018/5/23]

ScriptSig?和ScriptPubKey?可以直观的用中文解释为:解锁脚本和锁定脚本。

为什么ScriptSig又叫解锁脚本呢?是因为ScriptSig在之前相关连接的交易输出里面锁定了一些资金。

如果张三要花费之前已有的Token,也就是要花费一个未花费的交易输出,那么其需要在另一笔交易里面构造一笔交易输入,在这个交易输入里面会设置签名字段和公钥,以此证明张三有资格花费未花费的交易输出。

这种情况叫做解锁脚本,即把之前已有的资金打开进行使用。

这个过程中,解锁脚本里面有两个字段数据,<sig>和<PubK>。这两个字段分别代表:签名和公钥。两者由使用者提供,用以解决阻碍。

锁定脚本里面也有一些字段和操作码:DUP是复制操作码;HASH160是哈希操作码;<PubkHash>是字段;EQUALVRTIFY是验证操作码;CHECKSIG也是验证操作码。

其整体意思是:执行复制——进行哈希——执行字段——验证是否相等——校验签名是否正确。

在验证签名的环节,就会调用ECDSA里面的验签算法。

如何使用ECDSA

?我们知道了签名在交易里面的具体使用位置,那么ScriptSig和ScriptPubKey这两个脚本语言,是如何执行,以及在执行的过程当中如何使用ECDSA呢?

如上图所示,这里会将两个脚本语言进行堆栈处理,即所有字段和操作码全部罗列在右边,解锁脚本里面有2个,锁定脚本里面有5个。

第一步,将第一个字段<sig>?解锁,置于堆栈的底部;

第二步,向右移动一格,将<PubK>?解锁推送至堆栈顶部,置于<sig>?的上面;

第三步,DUP是复制操作码,它会将刚刚解锁脚本里面的<PubK>进行复制,此时会有两个<PubK>,结果被推送至堆栈顶部;

第四步,HASH160将复制的公钥进行哈希,使之变成<PubKHash>,公钥哈希;

第五步,EQUALVRTIFY操作码将PubKHash和用户的PubKHash对比,如果一致,则都被移除,然后继续执行;

如果第五步匹配的话,继续执行第六步——验证签名,这里就用到了ECDSA,也是交易中很关键的一步。

在图中会看到,在执行最后一个操作码的时候,堆栈里面有两个字段。

此时CHECKSIG操作码会核查签名<sig>?是否与公钥的<sig>匹配,如果匹配,则会在顶部显示TRUE,如果不匹配会显示FLOSE。

如果返回值是TRUE的话,此时发送者也表明了其对发送Token的所有权和使用权。

以上就是椭圆曲线数字签名在区块链中的主要应用位置和场景。

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