区块链中的多重签名技术

版权声明：本文为博主原创文章，未经博主允许不得转载。 https://blog.csdn.net/kesalin/article/details/80320831

区块链中的多重签名技术

简介

多重签名技术（multisig）就是多个用户同时对一个数字资产进行签名。可以简单的理解为，一个账户多个人拥有签名权和支付权。

如果一个地址只能由一个私钥签名和支付，表现形式就是1/1；而多重签名的表现形式是m/n，也就是说一共n个私钥可以给一个账户签名，而当m个地址签名时，就可以支付一笔交易。所以，m一定是小于等于n的。

举几个例子：

多重签名2/3，表示3个人拥有签名权，而两个人签名就可以支付这个账户里的比特币；
多重签名1/2，表示2个人可以签名，两个人拥有私钥，谁都可以来支配这笔资金。

多重签名技术的原理并不是很复杂，但它增加了第三方的介入保障，可以实现现实场景中需要第三方介入的很多的应用场景。与传统的第三方介入不同的是，这个介入必须是交易之前就提前确定好的，而事后是不能进行改变的。

流程

以下以 metaverse 元界公链 cli 命令作为演示范例。

1. 每一个参与者通过 getpublickey 获得某个地址的公钥，该公钥对应的私钥用于签名随后创建的多重签名交易，并把该公钥告知其他所有参与者；
2. 每一个参与者各自通过 getnewmultisig 使用自己的公钥创建签名约束条件相同（即相同的m，n以及公钥列表）的多重签名，得到相同的以3开头的多重签名地址：“支付到脚本哈希”模式 P2SH（Pay-to-Script-Hash）；
3. 某个参与者通过 createmultisigtx 使用多重签名地址发起一笔多重签名交易；可以使用 decoderawtx 命令查看该交易详情；
4. m个参与者依次通过 signmultisigtx 对多重签名交易进行签名，每一个参与者通过链下的方式从前一个签名参与者获得已部分签名的交易；
5. 通过 sendrawtx 广播拥有足够多签名的多重签名交易。

范例

该范例涉及到三个用户：test，testam 以及kesalin。

1. 获取和传播公钥

每一个参与者通过 getpublickey 获得某个地址的公钥，该公钥对应的私钥用于签名随后创建的多重签名交易，并把该公钥告知其他所有参与者。

// testam 获取公钥
命令：
./mvs-cli getpublickey testam testam "MCJ6vpdCYsVD34XFC22fhqDLfHo7ZtnyM2"
输出：
{
  "address" : "MCJ6vpdCYsVD34XFC22fhqDLfHo7ZtnyM2",
  "public-key" : "03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e"
}

// kesalin 获取公钥
命令：
./mvs-cli getpublickey kesalin kesalin MHaKHUFwAdcszvQarCmn1Rkq2uRoPQjZwm
输出：
{
  "address" : "MHaKHUFwAdcszvQarCmn1Rkq2uRoPQjZwm",
  "public-key" : "03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02"
}

// test 获取公钥
命令：
./mvs-cli getpublickey test 123456 MKXa7mtzNaGCEF9vM2sUmmTS93iDpHYd4m
输出：
{
  "address" : "MKXa7mtzNaGCEF9vM2sUmmTS93iDpHYd4m",
  "public-key" : "02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9"
}

2. 创建多重签名

每一个参与者各自通过 getnewmultisig 使用自己的公钥创建签名约束条件相同（即相同的m，n以及公钥列表）的多重签名，得到相同的以3开头的多重签名地址。

范例中每一个参与者通过 -s 指定自己的公钥以及 -k 指定其他参与者的公钥创建 m:n 为 2:3 的多重签名，得到相同的多重签名地址"39hh1NY9xyTKzawD8zFKXgXa7XBwqck6BR"

// testam 创建多重签名
命令：
./mvs-cli getnewmultisig testam testam -m 2 -n 3 -s "03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e" -k "03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02" -k "02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9" -d "multisig test"
输出：
{
  "address" : "39hh1NY9xyTKzawD8zFKXgXa7XBwqck6BR",
  "description" : "multisig test",
  "index" : 1,
  "m" : 2,
  "multisig-script" : "2 [ 02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9 ]  [ 03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e ]  [ 03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02 ] 3 checkmultisig",
  "n" : 3,
  "public-keys" : 
  [
    "02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9",
    "03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e",
    "03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02"
  ],
  "self-publickey" : "03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e"
}

// kesalin 创建多重签名
命令：
./mvs-cli getnewmultisig kesalin kesalin -m 2 -n 3 -s "03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02" -k "03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e" -k "02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9" -d "multisig test"
输出：
{
  "address" : "39hh1NY9xyTKzawD8zFKXgXa7XBwqck6BR",
  "description" : "multisig test",
  "index" : 1,
  "m" : 2,
  "multisig-script" : "2 [ 02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9 ]  [ 03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e ]  [ 03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02 ] 3 checkmultisig",
  "n" : 3,
  "public-keys" : 
  [
    "02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9",
    "03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e",
    "03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02"
  ],
  "self-publickey" : "03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02"
}

// test 创建多重签名
命令：
./mvs-cli getnewmultisig test 123456 -m 2 -n 3 -s "02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9" -k "03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02" -k "03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e" -d "multisig test"
输出：
{
   "address" : "39hh1NY9xyTKzawD8zFKXgXa7XBwqck6BR",
   "description" : "",
   "index" : 1,
   "m" : 2,
   "multisig-script" : "2 [ 02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9 ]  [ 03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e ]  [ 03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02 ] 3 checkmultisig",
   "n" : 3,
   "public-keys" : 
   [
     "02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9",
     "03d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e",
     "03f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e02"
   ],
   "self-publickey" : "02729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b9"
}

3. 往多重签名地址发送币

参与者按照合同需求往创建的多重签名地址上发送虚拟货币。

扫描二维码关注公众号，回复： 3873967 查看本文章

4. 发起多重签名交易

某个参与者通过 createmultisigtx 使用多重签名地址发起一笔多重签名交易；可以使用 decoderawtx 命令查看该交易详情。
范例中 test 发起一笔从多重签名地址转账 3344个虚拟币的交易。

命令：
./mvs-cli createmultisigtx test 123456 39hh1NY9xyTKzawD8zFKXgXa7XBwqck6BR MHaKHUFwAdcszvQarCmn1Rkq2uRoPQjZwm 3344
输出：
{
    "rawtx" : "02000000016453713104d144387553bcb0fa457f40d2dc5fb916bd9e2256835a4b6de48d4c00000000b500483045022100cbfdda943648344dc03fd92a905072082af93dfd4f166e3d1bb258e3437069790220321ee22c6a2543392909e21cd347d009a6d32173c23700424b45b4592d4075e3014c69522102729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b92103d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e2103f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e0253aeffffffff02100d0000000000001976a9146a20e940e8d7be0a49c598e91fa79c8b36e5353588ac0100000000000000d0fb01000000000017a91457e1a19e5ee4c0065f8fd76b0351fa145e44435a87010000000000000000000000"
}

通过 decoderawtx 查看该交易详情：

命令：
./mvs-cli decoderawtx "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"
输出：
{
  "transaction" : 
  {
    "hash" : "69c044be3c137f0bb34908be257acbb8157877bc57976a25881ed942384a9a61",
    "inputs" : 
    [
      {
        "address" : "39hh1NY9xyTKzawD8zFKXgXa7XBwqck6BR",
        "previous_output" : 
        {
          "hash" : "4c8de46d4b5a8356229ebd16b95fdcd2407f45fab0bc53753844d10431715364",
          "index" : 0
        },
        "script" : "zero [ 3045022100cbfdda943648344dc03fd92a905072082af93dfd4f166e3d1bb258e3437069790220321ee22c6a2543392909e21cd347d009a6d32173c23700424b45b4592d4075e301 ] [ 522102729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b92103d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e2103f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e0253ae ]",
        "sequence" : 4294967295
      }
    ],
    "lock_time" : "0",
    "outputs" : 
    [
      {
        "address" : "MHaKHUFwAdcszvQarCmn1Rkq2uRoPQjZwm",
        "attachment" : 
        {
          "type" : "etp"
        },
        "index" : 0,
        "locked_height_range" : 0,
        "script" : "dup hash160 [ 6a20e940e8d7be0a49c598e91fa79c8b36e53535 ] equalverify checksig",
        "value" : 3344
      },
      {
        "address" : "39hh1NY9xyTKzawD8zFKXgXa7XBwqck6BR",
        "attachment" : 
        {
          "type" : "etp"
        },
        "index" : 1,
        "locked_height_range" : 0,
        "script" : "hash160 [ 57e1a19e5ee4c0065f8fd76b0351fa145e44435a ] equal",
        "value" : 130000
      }
    ],
    "version" : "2"
  }
}

注意观察输出中的 transaction:inputs:script 项，该项中存放签名详细，格式为：[zero 签名1 签名2 … 签名m 多重签名交易的endorsement]。从元界区块链命令createmultisigtx命令输出的交易信息看，脚本中只包含一个签名，也就是多重签名交易创建者的签名默认就包含在内了。

5. 参与者签名

其他参与者依次通过 signmultisigtx 对多重签名交易进行签名，每一个参与者通过链下的方式从前一个签名参与者获得已部分签名的交易。

由于元界区块链命令 createmultisigtx 默认包含交易创建者的签名，因此这里只需要其它 m -1 个参与者的签名即可。用户 testam 从用户 test 处获得 createmultisigtx 创建的 raw 交易信息，以此作为输入进行签名：

命令：
./mvs-cli signmultisigtx testam testam "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"
输出：
{
    "rawtx" : "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"
}

这里依然通过 decoderawtx 查看该交易详情：

命令：
./mvs-cli decoderawtx "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"
输出：
{
  "transaction" : 
  {
    "hash" : "d791b2e0ca6eeb9b5521766b051d54f3659c775dceb39c478ebd0a549bb6d2b4",
    "inputs" : 
    [
      {
        "address" : "39hh1NY9xyTKzawD8zFKXgXa7XBwqck6BR",
        "previous_output" : 
        {
          "hash" : "4c8de46d4b5a8356229ebd16b95fdcd2407f45fab0bc53753844d10431715364",
          "index" : 0
        },
        "script" : "zero [ 3045022100cbfdda943648344dc03fd92a905072082af93dfd4f166e3d1bb258e3437069790220321ee22c6a2543392909e21cd347d009a6d32173c23700424b45b4592d4075e301 ] [ 30440220018b6a113d89de18b6c3c7090758cf9e4ca24e7762a2796b872bf6d2d1015b96022046b4518aa9451e617dff9467db7fe0c0d45811d0884faed51e343fec2c4579ff01 ] [ 522102729cae0c16009f44440f306b76fafb7a7d2503741a619c15b41ff927c1afd6b92103d29f0b96f332e50d6014cb91c334214ecb8caf2881a97e7d944bdf4e5fd6a39e2103f97e079ccae21e1ee65d5ee64e5c27d7d6ce9a867cec75e9736ad5f258329e0253ae ]",
        "sequence" : 4294967295
      }
    ],
    "lock_time" : "0",
    "outputs" : 
    [
      {
        "address" : "MHaKHUFwAdcszvQarCmn1Rkq2uRoPQjZwm",
        "attachment" : 
        {
          "type" : "etp"
        },
        "index" : 0,
        "locked_height_range" : 0,
        "script" : "dup hash160 [ 6a20e940e8d7be0a49c598e91fa79c8b36e53535 ] equalverify checksig",
        "value" : 3344
      },
      {
        "address" : "39hh1NY9xyTKzawD8zFKXgXa7XBwqck6BR",
        "attachment" : 
        {
          "type" : "etp"
        },
        "index" : 1,
        "locked_height_range" : 0,
        "script" : "hash160 [ 57e1a19e5ee4c0065f8fd76b0351fa145e44435a ] equal",
        "value" : 130000
      }
    ],
    "version" : "2"
  }
}

对比前一次交易输出中的 transaction:inputs:script 项，可以看到签名脚本项目中多了用户 testam 的签名。

6. 广播交易

通过 sendrawtx 广播拥有足够多签名的多重签名交易。
范例中m:n 为 2:3，也就是说只需要3个签名中的两个进行签名，交易即可通过验证，现在用户 test 以及 testam 都进行了签名，因此可以广播用户 testam 签名之后的 raw 交易，发送到链上让矿工们去打包验证该交易。

./mvs-cli sendrawtx  "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"