椭圆曲线数字签名算法原理及其应用

现实中的签名有很多，简单举个例子：比如你小时候，考试不及格，老师常常会让你带着试卷在回去给你爸妈签名，以表示对你成绩的认可。那么这种签名可能会导致你乱认爸爸，老师也不容易验证你家长的签名。
椭圆曲线数字签名是可以验证的。
公式，函数图像如下图。
4a**3 + 27b**2 != 0，保证了图像上的所有点有唯一切线。
图片来自网络
椭圆曲线点的基本运算。
加法运算：A+B = C，那么C点是在AB连线的与椭圆曲线交于第三个点关于x轴对称的点。
假设A，B重合，即该直线与椭圆曲线相切与A点，那么C = 2A, 那么C点是在A切线与椭圆曲线交于第2个点关于x轴对称的点。
加法解决了，乘法解决了。
好的，开始进入正题：
取一个基点G（公开）。
设私钥是一整大正整数S（不公开）
令点P=SG，P是公钥（公开）。

签名过程

去一个随机数k
用该随机数产生一个点R_，坐标（x1,y1） = kG
令r=x1
对需要发送的信息取hash，m = hash(M)
令 s = (m+rS)/k
取恢复标识v
则签名是：{r , s , v}

验证签名过程

根据签名信息r，求出点R，此时R有两个值(因为函数关于x轴对称)，取哪个，取决于恢复标识v。恢复过后的 R 等于签名过程中的 R_。（R = R_ = kG）
恢复公式（已知：{m，{r , s , v}}）：(-m/r) * G + (s/r)R
恢复公式的值均为已知值。
那么
在这里插入图片描述
如果算出的结果P_ = P
则：该签名为真，否则为假。
由于计算机的存储问题，应用该算法时，需要对其进行映射在一个有限域中，即进行模运算。

应用

假设一个场景，有公司做推广，免费给会员用户送礼品，公司可以快递送给每个用户，但是公司不想承担这部分的快递费，那么建立自取站，会员用户可以根据会员的ID来进行自取，那个也不是每个人都可以取，只有公司签过名的会员才能领取礼品。
那么此时的会员ID就是面的m。

以下就是类似的代码实现。

 function claim(uint256 amountV, bytes32 r, bytes32 s) external {
    
    
     uint256 amount = uint248(amountV);
     uint8 v = uint8(amountV >> 248);
     uint256 total = _totalSupply + amount;
     require(total <= MAX_SUPPLY, "Exceed max supply");
     require(minted(msg.sender) == 0, "Claimed");
     bytes32 digest = keccak256(abi.encodePacked("\x19Ethereum Signed Message:\n32", 
         ECDSA.toTypedDataHash(_domainSeparatorV4(),
             keccak256(abi.encode(MINT_CALL_HASH_TYPE, msg.sender, amount))
     )));
     require(ecrecover(digest, v, r, s) == cSigner, "Invalid signer");
     _totalSupply = total;
     _mint(msg.sender, amount);
 }