150 行代码创建一个多签钱包，智能合约实战项目

2023-03-09
广东
本文字数：4307 字
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什么是多签钱包？就是需要多个人同时签名才能操作的钱包。大家用过钱包都知道，在你进行买卖或者转账操作的时候，正常的钱包只需要一次签名就可以了，但是多签钱包需要多个人授权签名，才能进行操作，这样安全性就大大增加。

更为重要的是，如果是普通钱包，可能私钥丢失了就没办法了。但是对于多签钱包来说，如果其中一人失了私钥，其他人仍然可以访问钱包和资金。所以 V 神曾说过，多签钱包要比硬件钱包更加安全。

不过很多人不太了解的是，多签钱包的原理是什么？如何开发一个多签钱包合约呢？今天就给大家解答一下这个问题，同时把相关的合约代码也分享出来。

一、创建多签钱包合约

1、设置多签人和门槛（链上）：部署多签合约时，我们需要初始化多签人列表和执行门槛（至少 n 个多签人签名授权后，交易才能执行）。Gnosis Safe 多签钱包支持增加/删除多签人以及改变执行门槛，但在咱们的极简版中不考虑这一功能。

2、创建交易（链下）：一笔待授权的交易包含以下内容

to：目标合约。
value：交易发送的以太坊数量。
data：calldata，包含调用函数的选择器和参数。
nonce：初始为 0，随着多签合约每笔成功执行的交易递增的值，可以防止签名重放攻击。
chainid：链 id，防止不同链的签名重放攻击。

3、收集多签签名（链下）：将上一步的交易 ABI 编码并计算哈希，得到交易哈希，然后让多签人签名，并拼接到一起的到打包签名。对 ABI 编码和哈希不了解的，可以看 WTF Solidity 极简教程第 27 讲和第 28 讲。

交易哈希: 0xc1b055cf8e78338db21407b425114a2e258b0318879327945b661bfdea570e66

多签人 A 签名: 0xd6a56c718fc16f283512f90e16f2e62f888780a712d15e884e300c51e5b100de2f014ad71bcb6d97946ef0d31346b3b71eb688831abedaf41b33486b416129031c

多签人 B 签名: 0x2184f70a17f14426865bda8ebe391508b8e3984d16ce6d90905ae8beae7d75fd435a7e51d837881d820414ebaf0ff16074204c75b33d66928edcf8dd398249861b

打包签名：0xd6a56c718fc16f283512f90e16f2e62f888780a712d15e884e300c51e5b100de2f014ad71bcb6d97946ef0d31346b3b71eb688831abedaf41b33486b416129031c2184f70a17f14426865bda8ebe391508b8e3984d16ce6d90905ae8beae7d75fd435a7e51d837881d820414ebaf0ff16074204c75b33d66928edcf8dd398249861b

4、调用多签合约的执行函数，验证签名并执行交易（链上）。、

二、事件分析

MultisigWallet 合约有 2 个事件，ExecutionSuccess 和 ExecutionFailure，分别在交易成功和失败时释放，参数为交易哈希。

event ExecutionSuccess(bytes32 txHash);    // 交易成功事件event ExecutionFailure(bytes32 txHash);    // 交易失败事件

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三、状态变量

MultisigWallet 合约有 5 个状态变量：

owners：多签持有人数组
isOwner：address => bool 的映射，记录一个地址是否为多签持有人。
ownerCount：多签持有人数量
threshold：多签执行门槛，交易至少有 n 个多签人签名才能被执行。
nonce：初始为 0，随着多签合约每笔成功执行的交易递增的值，可以防止签名重放攻击。

address[] public owners;                   // 多签持有人数组mapping(address => bool) public isOwner;   // 记录一个地址是否为多签持有人uint256 public ownerCount;                 // 多签持有人数量uint256 public threshold;                  // 多签执行门槛，交易至少有n个多签人签名才能被执行uint256 public nonce;                      // nonce，防止签名重放攻击

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四、函数编写

MultisigWallet 合约有 6 个函数：

1、构造函数：调用_setupOwners()，初始化和多签持有人和执行门槛相关的变量。

构造函数，初始化owners, isOwner, ownerCount, threshold constructor(            address[] memory _owners,    uint256 _threshold) {    _setupOwners(_owners, _threshold);}

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2、_setupOwners()：在合约部署时被构造函数调用，初始化 owners，isOwner，ownerCount，threshold 状态变量。传入的参数中，执行门槛需大于等于 1 且小于等于多签人数；多签地址不能为 0 地址且不能重复。

/// @dev 初始化owners, isOwner, ownerCount,threshold /// @param _owners: 多签持有人数组/// @param _threshold: 多签执行门槛，至少有几个多签人签署了交易function _setupOwners(address[] memory _owners, uint256 _threshold) internal {    // threshold没被初始化过    require(threshold == 0, "WTF5000");    // 多签执行门槛 小于 多签人数    require(_threshold <= _owners.length, "WTF5001");    // 多签执行门槛至少为1    require(_threshold >= 1, "WTF5002");    for (uint256 i = 0; i < _owners.length; i++) {    address owner = _owners[i];    // 多签人不能为0地址，本合约地址，不能重复    require(owner != address(0) && owner != address(this) && !isOwner[owner], "WTF5003");    owners.push(owner);    isOwner[owner] = true;}ownerCount = _owners.length;threshold = _threshold;}

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3、execTransaction()：在收集足够的多签签名后，验证签名并执行交易。传入的参数为目标地址 to，发送的以太坊数额 value，数据 data，以及打包签名 signatures。打包签名就是将收集的多签人对交易哈希的签名，按多签持有人地址从小到大顺序，打包到一个[bytes]数据中。这一步调用了 encodeTransactionData()编码交易，调用了 checkSignatures()检验签名是否有效、数量是否达到执行门槛。

/// @dev 在收集足够的多签签名后，执行交易/// @param to 目标合约地址/// @param value msg.value，支付的以太坊/// @param data calldata/// @param signatures 打包的签名，对应的多签地址由小到达，方便检查。 ({bytes32 r}{bytes32 s}{uint8 v}) (第一个多签的签名, 第二个多签的签名 ... )function execTransaction(    address to,    uint256 value,    bytes memory data,    bytes memory signatures) public payable virtual returns (bool success) {    // 编码交易数据，计算哈希    bytes32 txHash = encodeTransactionData(to, value, data, nonce, block.chainid);    nonce++;  // 增加nonce    checkSignatures(txHash, signatures); // 检查签名    // 利用call执行交易，并获取交易结果    (success, ) = to.call{value: value}(data);    require(success , "WTF5004");    if (success) emit ExecutionSuccess(txHash);    else emit ExecutionFailure(txHash);}

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4、checkSignatures()：检查签名和交易数据的哈希是否对应，数量是否达到门槛，若否，交易会 revert。单个签名长度为 65 字节，因此打包签名的长度要长于 threshold * 65。调用了 signatureSplit()分离出单个签名。这个函数的大致思路：

用 ecdsa 获取签名地址.
利用 currentOwner > lastOwner 确定签名来自不同多签（多签地址递增）
利用 isOwner[currentOwner]确定签名者为多签持有人。

/** * @dev 检查签名和交易数据是否对应。如果是无效签名，交易会revert * @param dataHash 交易数据哈希 * @param signatures 几个多签签名打包在一起 */function checkSignatures(    bytes32 dataHash,    bytes memory signatures) public view {    // 读取多签执行门槛    uint256 _threshold = threshold;    require(_threshold > 0, "WTF5005");
    // 检查签名长度足够长    require(signatures.length >= _threshold * 65, "WTF5006");
    // 通过一个循环，检查收集的签名是否有效    // 大概思路：    // 1. 用ecdsa先验证签名是否有效    // 2. 利用 currentOwner > lastOwner 确定签名来自不同多签（多签地址递增）    // 3. 利用 isOwner[currentOwner] 确定签名者为多签持有人    address lastOwner = address(0);     address currentOwner;    uint8 v;    bytes32 r;    bytes32 s;    uint256 i;    for (i = 0; i < _threshold; i++) {        (v, r, s) = signatureSplit(signatures, i);        // 利用ecrecover检查签名是否有效        currentOwner = ecrecover(keccak256(abi.encodePacked("\x19Ethereum Signed Message:\n32", dataHash)), v, r, s);        require(currentOwner > lastOwner && isOwner[currentOwner], "WTF5007");        lastOwner = currentOwner;    }}

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5、signatureSplit()：将单个签名从打包的签名分离出来，

参数分别为打包签名 signatures 和要读取的签名位置 pos。利用了内联汇编，将签名的 r，s，和 v 三个值分离出来。

/// 将单个签名从打包的签名分离出来/// @param signatures 打包签名/// @param pos 要读取的多签index.function signatureSplit(bytes memory signatures, uint256 pos)    internal    pure    returns (        uint8 v,        bytes32 r,        bytes32 s    ){    // 签名的格式：{bytes32 r}{bytes32 s}{uint8 v}    assembly {        let signaturePos := mul(0x41, pos)        r := mload(add(signatures, add(signaturePos, 0x20)))        s := mload(add(signatures, add(signaturePos, 0x40)))        v := and(mload(add(signatures, add(signaturePos, 0x41))), 0xff)    }}

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6、encodeTransactionData()：将交易数据打包并计算哈希，利用了 abi.encode()和 keccak256()函数。这个函数可以计算出一个交易的哈希，然后在链下让多签人签名并收集，再调用 execTransaction()函数执行。

/// @dev 编码交易数据
/// @param to 目标合约地址
/// @param value msg.value，支付的以太坊
/// @param data calldata
/// @param _nonce 交易的nonce.
/// @param chainid 链id
/// @return 交易哈希bytes.
function encodeTransactionData(
    address to,
    uint256 value,
    bytes memory data,
    uint256 _nonce,
    uint256 chainid
) public pure returns (bytes32) {
    bytes32 safeTxHash =
        keccak256(
            abi.encode(
                to,
                value,
                keccak256(data),
                _nonce,
                chainid
            )
        );
    return safeTxHash;
}

综上，就是此次极简版多签钱包合约的编写过程，仅用了不到 150 行代码，就完成了。其实多签钱包现在更多的应用在 DAO 组织里面，方便管理社区的基金。而 Gnosis Safe 多签钱包是以太坊最流行的多签钱包，管理近 400 亿美元资产，合约经过审计和实战测试，支持多链（以太坊，BSC，Polygon 等）。大家如果有兴趣，也可以去使用一下。

大家如果有兴趣，也可以找我开发多签钱包，wx：btc6540，tg：@btc6540

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二、事件分析

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