从签名中恢复公钥：一步步揭开区块链签名的神秘面纱

本文中所有数据为虚构,可根据实际情况从区块链获取数据.

为什么要恢复公钥？

在区块链的世界里,私钥签名、公钥验证是最基本也最重要的安全机制之一.

我们通常：

• 使用私钥对一笔交易进行签名
• 网络节点用公钥验证这笔交易是否合法

背景知识

签名结构

区块链签名基于椭圆曲线 secp256k1,结构通常为 (r, s, v)：

• r 和 s 是签名的两部分
• v 是恢复参数,用于帮助从签名中恢复出对应的公钥

什么是 raw_data？

raw_data 是一笔交易在签名前的原始字节数据.系统会对其进行一次 SHA256 哈希,然后将哈希结果用于签名.

恢复流程就是从该哈希值和签名结构 (r, s, v) 中推导出公钥.

核心原理简图

raw_data  --SHA256-->  message_hash
                           |
                           ↓
           signature (r, s, v) + message_hash
                           |
                           ↓
            recover → public key

使用 Python 实现公钥恢复

安装依赖

pip install eth-keys

编写恢复函数

import hashlib
from eth_keys.datatypes import Signature

def recover_public_key_from_tron_signature(raw_data_hex: str, signature_hex: str) -> str:
    """
    从 TRON 的交易原始数据和签名中恢复椭圆曲线公钥
    :param raw_data_hex: 原始交易数据（十六进制字符串）
    :param signature_hex: 签名数据（65字节十六进制字符串）
    :return: 恢复出来的未压缩公钥（十六进制字符串）
    """

    # 1. 对 raw_data 执行 SHA256 哈希
    raw_data_bytes = bytes.fromhex(raw_data_hex)
    message_hash = hashlib.sha256(raw_data_bytes).digest()
    print("Message Hash (SHA256 of raw_data):", message_hash.hex())

    # 2. 提取 r, s, v
    signature_bytes = bytes.fromhex(signature_hex)
    if len(signature_bytes) != 65:
        raise ValueError("签名必须是 65 字节 (r:32 + s:32 + v:1)")

    r = int.from_bytes(signature_bytes[0:32], byteorder='big')
    s = int.from_bytes(signature_bytes[32:64], byteorder='big')
    v = signature_bytes[64]
    if v >= 27:
        v -= 27  # 标准化处理为 0 或 1

    print(f"Parsed Signature:
  r = {hex(r)}
  s = {hex(s)}
  v = {v}")

    # 3. 恢复公钥
    sig = Signature(vrs=(v, r, s))
    public_key = sig.recover_public_key_from_msg_hash(message_hash)
    public_key_hex = public_key.to_bytes().hex()

    print("Recovered Public Key (hex):", public_key_hex)
    return public_key_hex

示例演示

我们用一组实际签名数据作为演示：

raw_data_hex = "0a0265782208706c61792d6d6f6465120f0a0b08c0843d1215e1a0e7c2d103"
signature_hex = (
    "7db18bd6ccfffd4f8a5c208a3fd3f34d8f6e2db6f6ea84539b1b3e42b3d47809"
    "79f18e5f741188cb80795d5f8a590b92edbb3e351c80e58208e7b4bbdcbb4ffb1b"
)

recover_public_key_from_tron_signature(raw_data_hex, signature_hex)

输出结果：

Message Hash (SHA256 of raw_data): 9f1430d6ee3d00b8bd5f2a78cbf60b683bdd3d3e1a7b2cf361942c5e110ce1a1
Parsed Signature:
  r = 0x7db18bd6ccfffd4f8a5c208a3fd3f34d8f6e2db6f6ea84539b1b3e42b3d47809
  s = 0x79f18e5f741188cb80795d5f8a590b92edbb3e351c80e58208e7b4bbdcbb4ffb
  v = 1
Recovered Public Key (hex): 04a3f5d0c72ae1955bbf61a69b276bda7e3a7dcff4790d85e3c166e2c99f3b37d3d5f31a7e8876e37e63c6d2dfd4717e7e8c5f8c99b624d6c1441188ac11bca5ed

该公钥为未压缩格式,长度为 130 个 hex 字符（65 字节）,开头的 04 表示其是未压缩的公钥格式.

应用场景

• 安全审计与身份分析
• 多签交易参与者比对
• 合约授权中对公钥白名单的支持
• 跨链签名关联验证