Solidity–如何实现椭圆算法签名(ECDSA)
椭圆算法签名
椭圆曲线算法签名（ECDSA）是一种数字签名算法，其基于椭圆曲线密码学（ECC）。它是一种非对称密码算法，即发送方和接收方都有不同的密钥。在数字签名中，发送方使用它的私钥对数据进行签名，以证明数据的完整性和发送方身份。接收方可以使用发送方的公钥验证签名，以确认数据没有被篡改。
ECDSA在许多方面都优于其他数字签名算法，例如RSA，因为它更加安全且计算效率更高。然而，它也有一些缺点，例如密钥长度必须比RSA大得多，以达到相同的安全级别。因此，选择使用ECDSA或其他签名算法取决于特定的使用情况和安全要求
场景
我目前举个项目中的例子
项目介绍:
L1如何保证链下提交的数据是真实有效性,并且防止被途中篡改?
解决办法:
使用椭圆算法签名,链上验证提交的数据是否真实并且是否是节点提交的.
主要的机制:
用于证明数字信息或文件真实性的数学方案。有效的数字签名使收件人有理由相信该信息是由已知的发件人（认证）创建的，发件人不能否认已发送的信息（不可否认），并且信息在传输过程中未被更改（完整性）
如何工作
数字签名是一种数学签名，由两部分组成。第一部分是使用私钥（签名密钥）从消息（交易）中 创建签名的算法。第二部分是允许任何人仅使用消息和公钥来验证签名的算法
第一步创建数字签名:
在以太坊实现的ECDSA中，被签名的“消息”是交易，或者更确切地说，来自交易的RLP编码数据的Keccak256哈希。签名密钥是EOA的私钥。结果是签名：
((Sig = F_{sig}(F_{keccak256}(m), k)))
其中:
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_k_是签名私钥
-
_m_是RLP编码的交易
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F**keccak256 是Keccak256哈希函数
-
F**sig 是签名算法
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Sig 是由此产生的签名
函数 F**sig
产生一个由两个值组成的签名+Sig+，通常称为+R+和+S+：Sig = (R, S)
第二步验证签名:
要验证签名，必须有签名（R+和+S），序列化交易和公钥（与用于创建签名的私钥对应）。实质上，对签名的验证意味着“只有生成此公钥的私钥的所有者才能在此交易上产生此签名
签名验证算法采用消息（交易的散列或其部分），签名者的公钥和签名（+R+和+S+值），如果签名对此消息和公钥有效，则返回TRUE。
三种用途
-
签名证明私钥的所有者，暗示着以太坊账户的所有者，已经授权支付ether或执行合约
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授权的证明是_undeniable_（不可否认)
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签名证明交易数据在交易签名后没有也不能被任何人修改
实现
-
签名(前端)
let prefix = "\x19Ethereum Signed Message:\n32";
let messageHash = ethers.utils.solidityKeccak256(
["string", "address", "uint32", "address", "uint32", "bool"],
["0xf39Fd6e51aad88F6F4ce6aB8827279cffFb92266",
"0xf39Fd6e51aad88F6F4ce6aB8827279cffFb92266",
100000,
"0xf39Fd6e51aad88F6F4ce6aB8827279cffFb92266",
1,
false
]
);
let msg = ethers.utils.keccak256(
ethers.utils.solidityPack(
["string", "bytes32"],
[prefix, messageHash]
)
);
let signingKey = new ethers.utils.SigningKey("0x");
let signature = await signingKey.signDigest(msg);
let { v, r, s } = signature;
//verifyEcrecover(bytes32 messageHash, uint8 v, bytes32 r, bytes32 s)
let MeshData = await lock.verifyEcrecover(messageHash, v, r, s);
}
// We recommend this pattern to be able to use async/await everywhere
// and properly handle errors.
main().catch((error) => {
console.error(error);
process.exitCode = 1;
});代码详分:
-
首先，通过 ethers.utils.solidityKeccak256 函数生成了一个消息哈希，该哈希是使用 Solidity 中的 keccak256 哈希函数生成的。
-
然后，生成了一个前缀字符串 "\x19Ethereum Signed Message:\n32"，该字符串是用于标识该消息哈希是通过 Ethereum 数字签名算法签名的。
-
使用 ethers.utils.keccak256 函数对前缀字符串和消息哈希进行组合，生成一个最终的消息。
-
使用 ethers.utils.SigningKey 生成一个签名密钥，并使用该签名密钥签名最终的消息，生成签名（即 signature）。
-
最后，使用 lock.verifyEcrecover 函数验证签名是否有效，如果有效，则返回一个可信的数据（即 MeshData）。
总的来说，该代码的目的是生成并验证一个数字签名，以保证消息的完整性和不可更改性
-
验签(合约)
**function hashMessage(bytes memory message) public view returns (bytes32 messageHash) {
messageHash = keccak256(abi.encodePacked("\x19Ethereum Signed Message:\n32", message));
return messageHash;
}
function verifyEcrecover(bytes32 messageHash, uint8 v, bytes32 r, bytes32 s) public view returns (address recoveredAddress) {
return ecrecover(messageHash, v, r, s);
}**代码详分:
这段代码执行了两个 Solidity 函数：hashMessage 和 verifyEcrecover。
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hashMessage 函数接收一个字节数组作为参数，并返回一个经过哈希处理后的字节数组的哈希值。该函数使用 keccak256 哈希函数对消息进行哈希处理，并使用 abi.encodePacked 函数将前缀 "\x19Ethereum Signed Message:\n32" 和消息一起打包。
-
verifyEcrecover 函数接收四个参数：消息哈希，V 值，R 值和 S 值。该函数使用 ecrecover 函数从数字签名中恢复地址，并返回恢复的地址。
总的来说，该代码的目的是使用 Ethereum 椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）验证数字签名的有效性
为什么要加 ” x19Ethereum Signed Message:n3”
这段字符串是在 Ethereum 中使用的椭圆算法签名的前缀，其目的是为了防止签名消息的修改。
在 Ethereum 中，使用的椭圆算法（ECDSA）是不安全的，因为签名消息可以被篡改。为了防止消息被修改，引入了这个前缀。前缀的作用是在签名之前，将原始消息加上前缀，这样在验证签名时，需要将原始消息加上前缀再验证，从而防止消息被篡改。
因此，椭圆算法签名验证中加上 "x19Ethereum Signed Message:n3" 这个前缀的目的是为了防止签名消息的修改，保证签名的安全性
扩展:
Hash
Hash 是一种数字摘要算法，用于将任意长度的数据映射为固定长度的数字。这个映射的结果称为散列值或哈希值。
Hash 算法的特点：
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唯一性：对于不同的输入数据，hash 算法生成的散列值是不同的。
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抗修改性：一个小的变更会导致散列值的大幅改变。
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不可逆性：通过散列值不能推出原始数据
Hash种类
哈希算法有很多种，其中包括：
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MD5 (Message-Digest Algorithm 5)
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SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1)
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SHA-224
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SHA-256
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SHA-384
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SHA-512
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SHA-3
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BLAKE2
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HMAC (Hash-based Message Authentication Code)
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RIPEMD (RACE Integrity Primitives Evaluation Message Digest)
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Tiger
这些算法的安全性和效率各不相同，有的已经被攻破，不再被推荐使用，因此选择哈希算法时，需要考虑多方面的因素，包括安全性、效率、支持性等。
用途
为了隐藏起某些信息，且保证这些信息不被篡改，需要用到哈希算法。keccak256算法则可以将任意长度的输入压缩成64位16进制的数，且哈希碰撞的概率近乎为0
如果有遇到不懂得或者有疑问欢迎联系本人进行交流
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