深入浅出，以太坊交易签名解析

2026-01-25 币界百科

以太坊作为全球领先的智能合约平台，其交易的安全性和完整性依赖于一套精密的密码学机制，其中交易签名扮演着至关重要的角色，交易签名不仅是交易发起者身份的证明，确保了只有账户的持有者才能授权从该账户转移资产或执行合约操作，同时也保证了交易数据在传输过程中未被篡改，本文将深入浅出地解析以太坊交易签名的原理、构成、过程及其重要性。

什么是以太坊交易签名？

以太坊交易签名就是交易发起者（私钥持有者）对交易数据进行加密签名，以证明该交易确实由其发起且未经篡改的过程，这个过程类似于我们在纸质文件上亲笔签名以示确认，但数字签名利用了非对称加密技术,具有更高的安全性和不可伪造性。

签名的核心：非对称加密与椭圆曲线算法

以太坊交易签名的理论基础是非对称加密技术和椭圆曲线数字签名算法（ECDSA，Elliptic Curve Digital Signature Algorithm）。

非对称加密：包含一对密钥：公钥（Public Key）和私钥（Private Key），公钥可以公开，用于验证签名；私钥必须由用户严格保密，用于生成签名，用私钥加密的数据只能用对应的公钥解密（或验证）,反之亦然。
椭圆曲线算法（ECDSA）：以太坊使用的是 secp256k1 曲线，它基于椭圆曲线数学上的难题，能够在保证相同安全强度的前提下，使用比传统RSA算法更短的密钥,从而提高效率并节省存储空间。

交易签名的数据准备：RLP编码与哈希

在签名之前，需要对交易数据进行预处理,以确保数据的完整性和一致性。

RLP编码（Recursive Length Prefix）：以太坊使用RLP编码将交易数据序列化为一串字节串,交易数据包括：
- nonce：发送账户发出的交易数量。
- gasPrice：每单位 gas 的价格。
- gasLimit：交易愿意消耗的最大 gas 量。
- to：接收方地址（合约创建交易时此项为空）。
- value：发送的以太币数量（以 wei 为单位）。
- data：可选数据,用于合约交互或合约创建。
- chainId：链ID,用于防止重放攻击。
- v, r, s：签名分量（在签名前此项为空，签名后填充）。这些字段按照RLP规则编码成字节串。
Keccak-256 哈希：对RLP编码后的交易数据（不包含 v, r, s）进行Keccak-256哈希运算，得到一个32字节的哈希值，这个哈希值就是真正需要被签名的“消息”，哈希函数的单向性确保了任何对原始交易数据的微小改动都会导致哈希值发生巨大变化,从而保证签名的敏感性。

签名过程：私钥签名的生成

签名过程就是使用发送者的私钥对上述哈希值进行ECDSA签名运算，最终得到两个签名分量 r 和 s，以及一个恢复ID v。

ECDSA签名：
- 发送者使用其私钥 d 对交易哈希 H 进行ECDSA签名。
- 签名算法会生成两个大整数 r 和 s,它们共同构成了数字签名。
- r 和 s 都是32字节的数,代表了签名在椭圆曲线上的特定点。
恢复ID (v, Recovery ID)：
- v 是一个额外的值，用于从签名和公钥中恢复出发送者的地址，它通常包含链ID信息和恢复ID（0或1，用于确定公钥的奇偶性）。
- 在以太坊中，v 的计算公式通常为：v = recovery_id 2 * chain_id 35（对于较新的交易标准），主网链ID为1，若 recovery_id 为1，则 v = 1 2*1 35 = 38。

签名完成后，v, r, s 会被附加到原始交易数据中，形成一笔完整的、可广播的以太坊交易。

签名验证：公钥的恢复与地址确认

当节点收到一笔交易后,会执行签名验证过程以确保其有效性：

提取交易哈希：同样，节点会对交易数据（不含 v, r, s）进行RLP编码和Keccak-256哈希，得到交易哈希 H。
恢复公钥：利用交易中的 r, s 和 v，节点可以通过ECDSA的公钥恢复算法，计算出发送者的公钥 P。v 中的恢复ID帮助确定正确的公钥。
计算地址：将恢复出的公钥 P 进行Keccak-256哈希,取后20字节作为发送者地址。
地址匹配：将计算出的地址与交易中 from 字段（如果交易中包含，或通过发送者提供）进行比较，或者更准确地说，验证签名是否确实由该地址对应的私钥生成，如果匹配，则签名有效；否则,交易将被拒绝。