btcd源码解析 —— 签名机制(2) ——签名流程

4. 签名流程——原理层

在前一篇博客中，我们介绍了比特币签名机制的基础知识。本篇博客我们将从原理层介绍签名流程。下一篇博客从btcd源码层面讲解签名流程

正如我们在第3节中所述，比特币主要包含6种组合签名类型。对应于每一种签名类型，签名的流程也不同。
本节将针对两大类（无修饰类和有修饰类）进行分别介绍。对于每一大类，也将首先讲解各种签名类型下共有的一些签名流程，然后按小节分别讲解每一种签名类型种特有的流程。
本节主要从原理层面进行介绍，下一节将展示对应的源码实现。
此外，需要声明的是，本小节使用到的多幅图片都摘自电子书Bitcoin Developer Reference的4.5节。

4.1. 无修饰类

本小节首先介绍无修饰类中一些共有的签名流程。
如上篇博客中的3.2小节所述，无修饰类中的message是包含了所有input的。但这里的包含并不是简单直接的包含，而是对所有input进行处理后的包含。
我们以图1为例进行共有签名流程的介绍：

1. 在后面的内容中，我们都是以第一个input (vin[0])为例进行介绍，其他input也是同理。
2. 签名部分填充在vin[0]的的scriptSigLen和scriptSig中，也即图中红色框中。
3. 对于vin[0]而言，签名之前scriptSigLen和scriptSig中是没有内容的。其借助于vout[0]中的scriptPubkey进行填充。具体而言，将vout[0]中的scriptPubkey去除OP_CODESEP操作码后，将其内容和长度分别填充到scriptSig和scriptSigLen中。如图2中黄色框所示。
4. 对于其他input(如vin[1])而言，scriptSigLen和scriptSig分别填充为0值和空值，如图2中暗绿色框所示。

以上便是无修饰类的签名类型共有的签名流程。以下分小节分别介绍每种特定类型的签名流程。

图1

图2

4.1.1. SIGHASH_ALL类型

如前所述，SIGHASH_ALL类型中的message包含了全部的outputs和修改后的inputs。
如图2所示，其中TxNew的灰色部分即为message的内容。

4.1.2. SIGHASH_NONE类型

如前所述，SIGHASH_NONE类型中的message包含全部的input但不包含任何output。
如图3所示，output的数目被置为0，message中不包含任何output。此外，nSequence也被置为0值。

图3

4.1.3. SIGHASH_SINGLE类型

如前所述，SIGHASH_NONE类型中的message包含全部的input，且只包含对应当前input的output。
如图4所示，黄色框表示message中只包含vout[0]的内容。此外，nSequence也被置为0值，output的数目被置为当前input的index+1(如红色框所示)。

图4

4.2. 有修饰类

本小节首先介绍有修饰类中一些共有的签名流程。如前所述，SIGHASH_ANYONECANPAY修饰后的message不包含其他input.
如图5所示：

1. 对于vin[0]而言，scriptSigLen和scriptSig也分别填充scriptPubkey去除OP_CODESEP操作码后的内容。
2. 其他input (如vin[1]) 的内容不被包含
3. input的数目被置为1，如图5中的红色框所示。
   

图5

以下分小节分别介绍每种特定类型的签名流程。

4.2.1. SIGHASH_ALL | SIGHASH_ANYONECANPAY类型

图5中TxNew的灰色部分也表示了SIGHASH_ALL | SIGHASH_ANYONECANPAY类型的message内容。
对比4.1.小节中的图1，两者除了input外，message中的其他内容完全一致。

4.2.2. SIGHASH_NONE | SIGHASH_ANYONECANPAY类型

该类型和4.2.1.小节的区别主要在output部分，其message内容如图6的灰色部分所示。

图6

4.2.3. SIGHASH_SINGLE | SIGHASH_ANYONECANPAY类型

该类型和4.2.1.小节的区别也是在output部分，其message内容如图7的灰色部分所示。

图7

4.3. 示例

本篇博客的最后，强烈推荐读者阅读比特币中对交易进行签名的详细过程. 该博客以SIGHASH_ALL类型为例，非常详细清晰地介绍了交易的签名流程。
当然，也强烈推荐读者继续阅读下一篇博客btcd源码解析 —— 签名机制(3) —— 源码分析.