隔离见证

作者: shiweigang | 来源:发表于2020-08-13 20:02 被阅读0次

隔离见证的新签名算法
 Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH)
区块链中的隔离见证是什么？
深入比特币原理（十五）——隔离见证(Segregated Witness)

交易结构的区别

交易原始json数据：

1、以1为开头的地址到以1为开头的地址
2、以1为开头的地址到以3为开头的地址
3、以1为开头的地址到以bc为开头的地址
4、以3为开头的地址到以1为开头的地址
5、以3为开头的地址到以3为开头的地址
6、以3为开头的地址到以bc为开头的地址
7、以bc为开头的地址到以1为开头的地址
8、以bc为开头的地址到以3为开头的地址
9、以bc为开头的地址到以bc为开头的地址
 以bc为开头的地址到以bc为开头的地址（两个输入）

1、2、3、4、5、6相同
7、8、9相同

Legacy交易结构：

Legacy交易结构

隔离见证(Segregated Witness)交易结构：

隔离见证(Segregated Witness)交易结构

结构对比

对于那些没有升级为支持隔离见证的节点来说，他们在获取到隔离见证交易时是完全感知不到的，因为对于旧节点来说，交易结构并没有改变。

对于升级为支持隔离见证的节点来说，他们不仅能看到属于交易结构中的内容，并且还能看到这笔交易结构外部包含的一小块信息，这里的信息才是隔离见证的信息。信息里，包括了marker、flag、witness三个部分。
marker和flag都是标记，marker要求必须是1个字节的0，即0x00，flag要求必须是1字节的非0值，目前是0x01。
witness就是隔离见证（SegWit）中的见证（Wit）。即，对交易签名。

P2PKH交易类型的交易，如果用了隔离见证，是什么样子的：
witness:
scriptSig: (empty)
scriptPubKey: 0
我们可以看到，witness部分，存放的是之前解锁工具里的东西。scriptSig是指原交易结构中的解锁工具，隔离见证的交易里，此处置空。scriptPubKey是指那把锁，也就是锁定脚本，包含两个部分，一个是0，另一个是20个字节的加密数据。
0的意思，是指隔离见证交易的版本号是0。未来可能会支持其它版本的交易。

这样的话，当未升级的节点在进行验证时，发现解锁脚本中竟然是空的，并且锁定脚本也没有什么CHECK相关的操作，那么旧节点会认为这个地址里的币谁都可以花，但并不符合标准的交易类型，于是对于这种交易来说，他会拒绝，对于包含这种交易的区块来说，会验证通过。（复杂的比特币升级分析（4）里讲过为什么对交易拒绝，对区块接受）

对于升级了的节点，首先要验证锁定脚本里开头是不是0，如果是0，判断后面的是不是20个字节。如果是，再去用witness里的公钥经过HASH160加密后与锁定脚本中的20字节数据对比是否一致。如果一致，再用witness中的私钥签名与公钥通过CHECKSIG操作进行验证，是否会返回TRUE。

采用P2PKH交易类型的隔离见证交易称为P2WPKH，即pay-to-witness-public-key-hash。
采用P2SH交易类型的隔离见证交易称为P2WSH，即pay-to-witness-script-hash。
原文链接隔离见证交易的结构、规则、验证过程
 复杂的比特币升级分析（4）

区块分析

比特币交易中的签名与验证
 比特币原始交易解析
 隔离验证交易解析
 比特币中对交易进行签名的详细过程

脚本类型签名验证的规则

签名方式：

P2PKH(1),     // pay to pubkey hash (aka pay to address)
P2PK(2),      // pay to pubkey
P2SH(3),      // pay to script hash
P2WPKH(4),    // pay to witness pubkey hash
P2WSH(5),     // pay to witness script hash
P2WPKHSH(6),  // P2WPKH nested in P2SH

普通脚本类型	隔离见证脚本类型
P2PKH（Pay-to-Public-Key-Hash）	P2WPKH(Pay-to-Witness-Public-Key-Hash)
P2PK（Pay-to-Public-Key）
P2SH（Pay-to-Script-Hash）	P2WSH（Pay-to-Witness-Script-Hash）

区块链中的隔离见证是什么？

不同地址生成过程

交易签名流程

构建交易信息：

fun buildTransaction(unspentOutput: UnspentOutput, toAddress: String, feeRate: Int, sortType: TransactionDataSortType): FullTransaction {
     交易信息实体
    val mutableTransaction = MutableTransaction(false)
    
    recipientSetter.setRecipient(mutableTransaction, toAddress, unspentOutput.output.value, mapOf(), false)
    添加输入信息
    inputSetter.setInputs(mutableTransaction, unspentOutput, feeRate)
    lockTimeSetter.setLockTime(mutableTransaction)
    添加接受地址和金额
    outputSetter.setOutputs(mutableTransaction, sortType)
    签名信息
    signer.sign(mutableTransaction)

    return mutableTransaction.build()
}

普通交易：

    / / 秘钥处理过程
    val networkParameters = NetParamsService.getNetworkParameters(wallet.chainType)
    val bytes = WalletManager.getBtcPriKey(wallet.keystore, password)
    val xprv = String(bytes, Charset.forName("UTF-8"))
    val xprvKey = DeterministicKey.deserializeB58(xprv, networkParameters)
    val privateKey = xprvKey.privKey
    val ecKey = ECKey.fromPrivate(privateKey)
    val tran = Transaction(networkParameters)

    val totalMoney = feeDelegate.getTotalAmount()
    val amount = feeDelegate.getAmount()
    val fee = feeDelegate.getFee()

    val changeAmount = totalMoney - amount - fee
    // 添加收账地址和金额数据
    tran.addOutput(Coin.valueOf(amount), Address.fromString(networkParameters, toAddress))
    // 添加找零地址输出
    if (changeAmount > DUST_THRESHOLD) {
        tran.addOutput(Coin.valueOf(changeAmount), Address.fromString(networkParameters, wallet.getAddress()))
    }
    // 添加输入信息和签名信息
    for (output in feeDelegate.getOutputs()) {
        val transactionOutPoint = TransactionOutPoint(networkParameters, output.vout.toLong(), Sha256Hash.wrap(output.txHash))
        //这个添加签名输入的最后一个参数就是添加了SIGHASH_FORKID(0x40)
        tran.addSignedInput(transactionOutPoint, Coin.valueOf(BigDecimal(output.amount).toLong()),
                Script(NumericUtil.hexToBytes(output.scriptPubKey)), ecKey, Transaction.SigHash.ALL, true, isFork())
    }
    // 交易字节数据转化
    val signedHex = NumericUtil.bytesToHex(tran.bitcoinSerialize())
    val txHash = NumericUtil.beBigEndianHex(Hash.sha256(Hash.sha256(signedHex)))

隔离见证普通交易

    // 添加收账地址和转账金额
    mutableTransaction.recipientAddress = addressConverter.convert(toAddress)
    mutableTransaction.recipientValue = value
    
    // 添加inputs信息
    fun setInputs(mutableTransaction: MutableTransaction, feeRate: Int, senderPay: Boolean, sortType: TransactionDataSortType) {
    val value = mutableTransaction.recipientValue
    val dust = dustCalculator.dust(changeScriptType)
    val unspentOutputInfo = unspentOutputSelector.select(
            value,
            feeRate,
            mutableTransaction.recipientAddress.scriptType,
            changeScriptType,
            senderPay, dust,
            mutableTransaction.getPluginDataOutputSize()
    )
    
    // 对未花费的消费列表进行排序
    val sorter = transactionDataSorterFactory.sorter(sortType)
    val unspentOutputs = sorter.sortUnspents(unspentOutputInfo.outputs)

    // 添加inputs 信息并签名
    for (unspentOutput in unspentOutputs) {
        mutableTransaction.addInput(inputToSign(unspentOutput))
    }

    mutableTransaction.recipientValue = unspentOutputInfo.recipientValue

    // Add change output if needed
    // 添加找零地址
    unspentOutputInfo.changeValue?.let { changeValue ->
        val changePubKey = publicKeyManager.changePublicKey()
        val changeAddress = addressConverter.convert(changePubKey, changeScriptType)

        mutableTransaction.changeAddress = changeAddress
        mutableTransaction.changeValue = changeValue
    }

    pluginManager.processInputs(mutableTransaction)
}

 // 添加outputs
 fun setOutputs(transaction: MutableTransaction, sortType: TransactionDataSortType) {
    val list = mutableListOf<TransactionOutput>()

    transaction.recipientAddress.let {
        list.add(TransactionOutput(transaction.recipientValue, 0, it.lockingScript, it.scriptType, it.string, it.hash))
    }

    transaction.changeAddress?.let {
        list.add(TransactionOutput(transaction.changeValue, 0, it.lockingScript, it.scriptType, it.string, it.hash))
    }

    if (transaction.getPluginData().isNotEmpty()) {
        var data = byteArrayOf(OP_RETURN.toByte())
        transaction.getPluginData().forEach {
            data += byteArrayOf(it.key) + it.value
        }

        list.add(TransactionOutput(0, 0, data, ScriptType.NULL_DATA))
    }

    val sorted = transactionDataSorterFactory.sorter(sortType).sortOutputs(list)
    sorted.forEachIndexed { index, transactionOutput ->
        transactionOutput.index = index
    }

    transaction.outputs = sorted
}

以上代码基于unstoppable钱包源码分析

钱包生成的隔离见证的数据

02000000000101ce846254bb6eeb32e71b8c1710da46fd91b4b9de50ba638f138e7eac7dae19be000000001716001488828e4385c9d7b31767ec24b0d8eb335cd3f13bffffffff02102700000000000017a914ec4341563a037db8ad7d5a756243d76f5d625d0a876c2200000000000017a914ec4341563a037db8ad7d5a756243d76f5d625d0a8702473044022040b0b80a733be983593eb6c22ac324c1326ef9e604cda45150f1f0c3c3a5a502022052a4c82d59c12e3a9bb0e498ade9edd4ff47a9e24fed73d7bd7234ed3b8808970121029741dc8ec4561502b884e20ef743a85e346a0aa95bb2ef2885f81f60addd620800000000

可以通过这里

附录：
隔离见证由以下BIPs定义：
BIP-141隔离见证的主要定义
BIP-143版本0见证程序的交易签名验证
BIP-144对等服务——新的网络消息和序列化格式
BIP-145隔离见证（对于矿工）的 getblocktemplate 升级

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