Bitcoin Cash 交易构造与签名

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Bitcoin Cash 交易构造与签名

bitcoincash:qqe0dlh5u0mx7zctmrxeezh359zgtfszauhuyfes60

 

By 挖煤矿工 2018-09-03

 

BitcoinCash与旧的Bitcoin的交易签名不同，采用了类似Bitcoin SW的 BIP143协议，但是没有SW功能。

旧的Bitcoin的交易签名与构造详解：https://klmoney.wordpress.com/bitcoin-dissecting-transactions-part-2-building-a-transaction-by-hand/

BIP143协议：https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0143.mediawiki

BitcoinCash的交易签名方式：https://github.com/Bitcoin-ABC/bitcoin-abc/blob/master/doc/abc/replay-protected-sighash.md

 

如果你从来没有做过BTC的签名，也没弄过SW，那么恭喜你，和我一样，上面的资料不用看了，下面我会手把手的教你如果购造一个BitcoinCash的最常用的P2PKH（Pay-to-Public-Key-Hash）交易，并签名。

 

你要对UTXO有一定的了解，才能看懂BCH的交易结构。

 

对txid为e1583427ce0b2ad9e4adc1621aada387f5d7b7fc105d7f0ea3d5d1339714cc88的交易进行分析，

https://bch.btc.com/e1583427ce0b2ad9e4adc1621aada387f5d7b7fc105d7f0ea3d5d1339714cc88

这个交易是从地址qzv8nyncjruxvwvq92zes6amtuj6cxrfp5creydtnm转出0.00027317个bch，转给自已（找零）0.00022090个，转给地址qz88qqxctlqkppds353wpx92ajxpc8x4lccgpz7lmf 为0.00005000个，矿工费花了0.00000227个BCH。

 

看一下这个交易的原始交易数据：

 

0100000001892f8ddd7b54bb79278a3859ba4474a68eb28956d549e09aa5e121423e0c5cb6000000006b483045022100fac3c23687a75f23038d104a8545932db9815afdb6436daf2f52507a3a62da58022020ec3941165cfb6c054efd9f4cac757adab9d8c378953ed621d118106a1779c34121023839c718238a1795a12aa2f7af43816a7ca51dee1b45576d6c81bb7eed710f19ffffffff024a560000000000001976a9149879927890f86639802a85986bbb5f25ac18690d88ac88130000000000001976a9148e7000d85fc16085b08d22e098aaec8c1c1cd5fe88ac00000000

 

看不懂？不要紧，把数据粘到这里解码一下：https://bch.btc.com/tools/tx/decode。

这是一个典型的交易，有一个input和两个output的交易，其中一个output转帐到原地址（找零）。

用解析工具解析的内部，可以看个大概含义了，但是对于每一个数据的具体含义，要手工分析。

 

BCH的交易结构和BTC相同，但是签名数据的计算方式不同。

下面，我们对这些数据手工分析

		数据含义	长度	数据
		【1】版本号	4byte	01000000
输入		【2】输入数量	1byte	01
		【3】输入txid的反序	32byte	892f8ddd7b54bb79278a3859ba4474a68eb28956d549e09aa5e121423e0c5cb6
		【4】输入tx的序号，LE小端编码	4byte	00000000
	解锁脚本 （包括签名和公钥）	【5】脚本长度	1byte	6b
		【6】签名长度	1byte	48
		【7】签名数据	根据定义	3045022100fac3c23687a75f23038d104a8545932db9815afdb6436daf2f52507a3a62da58022020ec3941165cfb6c054efd9f4cac757adab9d8c378953ed621d118106a1779c3
		【8】SigHash Code	1byte	41
		【9】公钥长度	1byte	21
		【10】公钥	根据定义	023839c718238a1795a12aa2f7af43816a7ca51dee1b45576d6c81bb7eed710f19
		【11】序号 ffffffff表示没有序号	4byte	ffffffff
		【12】输出数量	1byte	02
输出0		【13】转帐金额（单位为聪，LE小端编码）	8byte	4a56000000000000
	锁定脚本	【14】锁定脚本长度	1byte	19
		【15】OP_DUP	1byte	76
		【16】OP_HASH160	1byte	a9
		【17】公钥hash长度	1byte	14
		【18】公钥hash	根据定义	9879927890f86639802a85986bbb5f25ac18690d
		【19】OP_EQUALVERIFY	1byte	88
		【20】OP_CHECKSIG	1byte	ac
输出1		转帐金额（单位为聪，LE小端编码）	8byte	8813000000000000
	锁定脚本	锁定脚本长度	1byte	19
		OP_DUP	1byte	76
		OP_HASH160	1byte	a9
		公钥hash长度	1byte	14
		公钥hash		8e7000d85fc16085b08d22e098aaec8c1c1cd5fe
		OP_EQUALVERIFY	1byte	88
		OP_CHECKSIG	1byte	ac
		【21】锁定时间	4byte	00000000

 

 

详细讲解每一项数据的来源

1. 版本号

在BCH中，版本号是01000000，但是有些交易是02000000，暂时不知道差异。

1. 输入数量

这里的每一个输入是一个UTXO，即使是同一个地址，也会存在多个UTXO作为输入。

1. 输入txid的反序

这里指的是一个UTXO的ID，然后把数据高低换位。在2018-8-31 12:00 UTC 8+的时间，可以查到地址qzv8nyncjruxvwvq92zes6amtuj6cxrfp5creydtnm有一条UTXO，交易ID为b65c0c3e4221e1a59ae049d55689b28ea67444ba59388a2779bb547bdd8d2f89，把这个交易ID反序，就可以得到892f8ddd7b54bb79278a3859ba4474a68eb28956d549e09aa5e121423e0c5cb6。

1. 输入tx的序号

同上，找到的UTXO为b65c0c3e4221e1a59ae049d55689b28ea67444ba59388a2779bb547bdd8d2f89，这条交易有两个输出，第一条（序号0）为转帐到qzv8nyncjruxvwvq92zes6amtuj6cxrfp5creydtnm的输出，第二条（序号1）是op_return。我们需要的序号是0，编码长度为4byte，LE小端编码，得到结果00000000。

1. 脚本长度

这里的脚本长度，指的是解锁脚本的长度，包括两部分，一部分是签名，一部分是公钥，要把这两部分的长度加起来。

1. 签名长度

签名数据的长度，这里的48是16进制，表示签名数据有72个byte。

1. 签名数据

这一部分很复杂，放在后面详细讲解。

1. SigHash Code

这个可以认为是签名的类型。当前例子是P2PKH交易，BTC使用SIGHASH_ALL（0x01），BCH需要与SIGHASH_FORKID（0x40）做逻辑或运算，结果是0x41。

1. 公钥长度

公钥的长度，现在使用的是压缩公钥，长度33（0x21）。

1. 公钥

现在使用的是压缩公钥，只包括椭圆曲线Q点的X坐标，数据前补02（y为偶数）或03（y为奇数）。

1. 序号

ffffffff表示没有序号，这里不使用这个功能。

1. 输出数量

这个例子中有两个输出。如果带有op_return，也算是一个输出。

1. 转帐金额

单位为聪，LE小端编码。转帐到这人地址的数量为22090聪，转化为16进制是564a，使用小端编码为8byte，结果是4a56000000000000。

1. 锁定脚本长度

包括几个操作码和公钥hash的长度。

此例子是P2PKH（支付到公钥地址模式），它的格式为：

OP_DUP（0x76）  OP_HASH160（0xa9） 公钥hash长度（0x14） [一个20字节的公钥hash]  OP_EQUALVERIFY（0x88） OP_CHECKSIG（0xac）

1. OP_DUP
2. OP_HASH160
3. 公钥hash长度

固定长度20 byte（0x14）

1. 公钥hash

公钥hash是由地址反向得到的。使用Base58Check 由base58编码的地址转化为byte数组。

1. OP_EQUALVERIFY
2. OP_CHECKSIG
3. 锁定时间

当前值为00000000，表示立即生效。

< 500000000     含义为Block高度，处于该Block之前为锁定（不生效）

>= 500000000   含义为Unix时间戳，处于该时刻之前为锁定（不生效）。

 

 

下面开始讲第【7】条的签名部分

签名的数据是怎么来的？

原始签名数据---->两次SHA256---->ECDSA签名---->得到签名结果

签名需要私钥的，如果有多个输入，需要多个签名。

原始签名数据的构成，包括下面10部分。

 

1. nVersion of the transaction (4-byte little endian)

版本号为01000000，和交易结构中的保持一致

1. hashPrevouts (32-byte hash)

输入的txid（反序），输入的序号（这里的序号是本次交易输入的序号，不是utxo中的序列），如果有多个输入，要把所有输入连接起来，组合以后进行两次SHA256运算。

输入0的txid（反序）32位	输入0的序号是00000000
输入1的txid（反序）32位	输入1的序号是01000000
……	……

把上面结构的数据连接起来：

【输入0的txid（反序）32位】----【输入0的序号是00000000】----【输入1的txid（反序）32位】----【输入1的序号是01000000】----【……】----【……】

然后做两次SHA256计算。

例子中只有一个输入，txid是b65c0c3e4221e1a59ae049d55689b28ea67444ba59388a2779bb547bdd8d2f89，序号是0，序号用4byte LE小端编码后是00000000。

组合后是892f8ddd7b54bb79278a3859ba4474a68eb28956d549e09aa5e121423e0c5cb600000000，两次SHA256后是1c68be60806e8f79ca8eba088575466de68f7e052bb8b701780c40a633b4dd15

1. hashSequence (32-byte hash)

输入序列（这里的序列指得是utxo中的序列），如果有多个输入，把多个输入的序列连接，再做两次SHA256。

例子中只有一个输入，它的序列是0，用4byte小端编码后是00000000，两次SHA256后是3bb13029ce7b1f559ef5e747fcac439f1455a2ec7c5f09b72290795e70665044

1. outpoint (32-byte hash + 4-byte little endian)

这里包括两部分。第一部分是当前输入（如果有两个输入，需要进行两次签名）的txid（反序），第二部分是当前输入在utxo中的序列,4byte LE小端编码。

例子中这两部分的数据分别是892f8ddd7b54bb79278a3859ba4474a68eb28956d549e09aa5e121423e0c5cb6和00000000

1. scriptCode of the input (serialized as scripts inside CTxOuts)

当前输入的锁定脚本。和交易结构中的【14】至【20】结构相同，交易结构中指的是输出的锁定脚本，这里指的是输入的锁定脚本。因为例子中的第一个输出是找零到原来的输入，所以数据是相同的。

例子中的输入锁定脚本是1976a9149879927890f86639802a85986bbb5f25ac18690d88ac

 

 

1. value of the output spent by this input (8-byte little endian)

当前输入的币数，单位是聪，8byte LE小端编码格式。

例子中的币数是27317聪，编码后是b56a000000000000

 

1. nSequence of the input (4-byte little endian)

当前输入的序列。

此例子是P2PKH交易，使用ffffffff表示没有序号。

1. hashOutputs (32-byte hash)

交易输出的哈希。输出金额（单位聪，8byte LE小端编码格式），输出锁定脚本长度（1byte），输出锁定脚本（结构参照交易结构【14】-【20】）。如果有多个输出，要把所有的输出数据连接起来，最后做两次SHA256。

输出0的金额	输出0的锁定脚本长度	输出0的锁定脚本
输出1的金额	输出1的锁定脚本长度	输出1的锁定脚本
……	……	……

例子中有两个输出，输出0的金额是22090，编码后是4a56000000000000，长度是0x19，锁定脚本是76a9149879927890f86639802a85986bbb5f25ac18690d88ac

输出1的金额是5000，编码后是8813000000000000，长度是0x19，锁定脚本是76a9148e7000d85fc16085b08d22e098aaec8c1c1cd5fe88ac

这部分数据连接起来是：

4a560000000000001976a9149879927890f86639802a85986bbb5f25ac18690d88ac88130000000000001976a9148e7000d85fc16085b08d22e098aaec8c1c1cd5fe88ac

做两次SHA256的结果是：7314809dcfc7f52e42fdaaf898e22f85813d92cb39c240f972e005c86e23f1b6

1. nLocktime of the transaction (4-byte little endian)

锁定时间，当前值为00000000，表示立即生效。

< 500000000   含义为Block高度，处于该Block之前为锁定（不生效）

>= 500000000 含义为Unix时间戳，处于该时刻之前为锁定（不生效）。

 

1. sighash type of the signature (4-byte little endian)

当前例子是P2PKH交易，BTC使用SIGHASH_ALL（0x01），BCH需要与SIGHASH_FORKID（0x40）做逻辑或运算，结果是0x41。转化为4byte LE小端编码格式，结果是41000000。

 

 

 

 

把上面10条数据全部连接在一起：

010000001c68be60806e8f79ca8eba088575466de68f7e052bb8b701780c40a633b4dd153bb13029ce7b1f559ef5e747fcac439f1455a2ec7c5f09b72290795e70665044892f8ddd7b54bb79278a3859ba4474a68eb28956d549e09aa5e121423e0c5cb6000000001976a9149879927890f86639802a85986bbb5f25ac18690d88acb56a000000000000ffffffff7314809dcfc7f52e42fdaaf898e22f85813d92cb39c240f972e005c86e23f1b60000000041000000

两次SHA256：

287ebc95c349b791885797ede0c1aa865f1cdc95140179c2d83b7c308d201cb2

进行ECDSA签名，需要私钥，私钥为KyFj2LMgn54ByvzCWoPgPYK7XTBV7PywskiexBoJceziLy3V1UnR，

签名后的数据是：3045022100fac3c23687a75f23038d104a8545932db9815afdb6436daf2f52507a3a62da58022020ec3941165cfb6c054efd9f4cac757adab9d8c378953ed621d118106a1779c3

把这个签名后的数据填充到交易结构中，就可以广播出去了。