區塊鏈深度學習系列｜橢圓曲線數字簽名（ECDSA）的應用_區塊鏈

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本系列內容包含：基本概念及原理、密碼學、共識算法、錢包及節點原理、挖礦原理及實現。

區塊鏈中哪些地方使用了ECDSA?

通過前面系列的區塊鏈原理和技術，大家應該都熟悉交易是如何在區塊鏈系統或者在比特幣、以太坊系統里面開展的。

在進行交易的環節當中，有一個很重要的消息，那就是需要進行簽名。

也就是說一筆交易至少涉及到三項內容：付款人、收款人、付款金額。

例如，張三給李四付款的時候，張三付款人，李四是收款人，付款金額假設是5個Token。

Coinbase正在收購區塊鏈基礎設施初創公司Bison Trails:金色財經報道，加密貨幣交易所Coinbase宣布將收購區塊鏈基礎設施初創公司Bison Trails。Coinbase周二在博文中表示，Bison Trials建立了鏈接不同協議的跨區塊鏈集成工具，將成為Coinbase產品套件的“基礎要素”。該交易的條款沒有披露。[2021/1/20 16:33:37]

當張三準備好這筆交易之后，需要發給全網，當其他人看到這筆交易的時候，他們需要去認證這筆交易是否由張三發起的，這個環節中就使用到了數字簽名技術。

交易簽名如何運用ECDSA？

以特幣為例，具體流程如下圖所示。

信通院文章：區塊鏈基礎設施面臨復雜局面 需對其進行全面安全評估:《信息通信技術與政策》2020年第2期刊登文章《區塊鏈基礎設施安全風險及評估探索》。文中指出，基于區塊鏈基礎設施所面臨的傳統和新技術安全風險相融合的復雜安全局面，對其進行針對性的全面安全評估可助力應對和識別區塊鏈基礎設施系統存在的安全風險，提升區塊鏈基礎設施安全水平，保障其上承載的區塊鏈應用乃至整個區塊鏈生態安全，對推動區塊鏈健康高質量發展具有重大意義。[2020/4/2]

交易的模塊分為：交易輸入和交易輸出，一筆交易由多個輸入或者多個輸出組成。

交易輸入代表付款信息，交易輸出代表收款信息。當然里面還會有付款金額，付款金額的字段是在交易輸出里面顯示的。

這種交易類型和我們正常理解的交易是非常類似的，其資金的流向是從交易輸入流向交易輸出，即從付款人流向收款人。

行情 | 在美上市區塊鏈中概股普遍收跌:今日美股收盤，在美上市區塊鏈中概股普遍收跌。人人網收跌0.58%，寺庫收漲0.98%，中網載線收跌33.33%，迅雷收跌1.74%，獵豹移動收跌0.48%，蘭亭集勢收漲1.24%，優點互動收跌1.08%。[2019/4/17]

圖的右邊有一個虛線的框，里面的ScriptSig是一個腳本簽名，這個字段屬于交易輸入。同理，ScriptPubKey屬于交易輸出。腳本里面包含一些數據和操作碼來支持這個腳本語言的運行。

ScriptSig?和ScriptPubKey?可以直觀的用中文解釋為：解鎖腳本和鎖定腳本。

為什么ScriptSig又叫解鎖腳本呢？是因為ScriptSig在之前相關連接的交易輸出里面鎖定了一些資金。

動態 | 青瓦臺特別監察組收集政府及區塊鏈協會人員加密貨幣投資信息:據中央日報消息，韓國青瓦臺特別監察組去年年底收集了民主黨議員Woo Sang-ho和Koh Yong-jin的加密貨幣投資信息。此外，前信息通信部長官Chin Dae-je(韓國區塊鏈協會會長)、前民主黨議員金炯柱(區塊鏈行業協會主席)、前國務總理室秘書官金華俊(韓國區塊鏈協會常務副會長)等民間人士也成為了青瓦臺特別監查班的調查對象。自由韓國黨“青瓦臺特別監察班真相調查團”相關人士21日表示：“去年12月接到青瓦臺反腐敗秘書官樸亨哲的指示后，對他們進行了動向調查”。[2018/12/22]

如果張三要花費之前已有的Token，也就是要花費一個未花費的交易輸出，那么其需要在另一筆交易里面構造一筆交易輸入，在這個交易輸入里面會設置簽名字段和公鑰，以此證明張三有資格花費未花費的交易輸出。

這種情況叫做解鎖腳本，即把之前已有的資金打開進行使用。

這個過程中，解鎖腳本里面有兩個字段數據，<sig>和<PubK>。這兩個字段分別代表：簽名和公鑰。兩者由使用者提供，用以解決阻礙。

鎖定腳本里面也有一些字段和操作碼：DUP是復制操作碼；HASH160是哈希操作碼；<PubkHash>是字段；EQUALVRTIFY是驗證操作碼；CHECKSIG也是驗證操作碼。

其整體意思是：執行復制——進行哈希——執行字段——驗證是否相等——校驗簽名是否正確。

在驗證簽名的環節，就會調用ECDSA里面的驗簽算法。

如何使用ECDSA

?我們知道了簽名在交易里面的具體使用位置，那么ScriptSig和ScriptPubKey這兩個腳本語言，是如何執行，以及在執行的過程當中如何使用ECDSA呢？

如上圖所示，這里會將兩個腳本語言進行堆棧處理，即所有字段和操作碼全部羅列在右邊，解鎖腳本里面有2個，鎖定腳本里面有5個。

第一步，將第一個字段<sig>?解鎖，置于堆棧的底部；

第二步，向右移動一格，將<PubK>?解鎖推送至堆棧頂部，置于<sig>?的上面；

第三步，DUP是復制操作碼，它會將剛剛解鎖腳本里面的<PubK>進行復制，此時會有兩個<PubK>，結果被推送至堆棧頂部；

第四步，HASH160將復制的公鑰進行哈希，使之變成<PubKHash>，公鑰哈希；

第五步，EQUALVRTIFY操作碼將PubKHash和用戶的PubKHash對比，如果一致，則都被移除，然后繼續執行；

如果第五步匹配的話，繼續執行第六步——驗證簽名，這里就用到了ECDSA，也是交易中很關鍵的一步。

在圖中會看到，在執行最后一個操作碼的時候，堆棧里面有兩個字段。

此時CHECKSIG操作碼會核查簽名<sig>?是否與公鑰的<sig>匹配，如果匹配，則會在頂部顯示TRUE，如果不匹配會顯示FLOSE。

如果返回值是TRUE的話，此時發送者也表明了其對發送Token的所有權和使用權。

以上就是橢圓曲線數字簽名在區塊鏈中的主要應用位置和場景。

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