區塊鏈深度學習系列｜橢圓曲線數字簽名（ECDSA）的應用_SCR:SCREAM

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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。

荷蘭公司GUTS推出基于區塊鏈的公共場所人群管理系統:荷蘭區塊鏈票務平臺GUTS 4月22日透露，它推出了一種基于區塊鏈的新型公共場所人群管理系統，該系統通過統計公共場所人數來管理擁擠程度，保證公共場所的社交距離以降低新冠病感染風險。（Cointelegraph）[2020/4/23]

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。

動態 | 騰訊與深圳智慧城市集團簽署協，雙方將在區塊鏈技術應用落地等領域合作:據證券時消息，騰訊公司與深圳市智慧城市科技發展集團有限公司（下稱\"深智城\"）簽署戰略合作協議。騰訊公司副總裁、騰訊云副總裁徐翊鳴表示，雙方將在基礎設施云平臺、數據領域、智慧產業、數字政務、區塊鏈技術的應用落地、智慧管理協同等新興產業和數字經濟領域開展合作，根據不同的合作內容，組織生態圈的整體力量，保障項目所需的人才、技術和資源投入。[2019/11/22]

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。

動態 | 東港股份與螞蟻云金融信息服務簽訂《螞蟻區塊鏈合作伙伴框架協議》:據東港股份官方公告，東港股份與北京螞蟻云金融信息服務（螞蟻金服全資子公司）簽訂《螞蟻區塊鏈合作伙伴框架協議》，將圍繞“區塊鏈+稅務”“區塊鏈+財政”“區塊鏈+金融”等領域開展長期深度合作。[2018/9/17]

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。

美國鐵路貨運運輸服務公司堪薩斯南方鐵路加入區塊鏈運輸聯盟:據彭博消息，美國鐵路貨運運輸服務公司堪薩斯南方鐵路（KSU）成為區塊鏈運輸聯盟(BiTA)的成員。[2018/4/27]

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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