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Python3 中 AES256对称加密解密以及RSA2048签名验签

August 6, 2018

# ETH相关流程

## ETH地址转换

调用`get_key`接口传入私钥`name`和`version`可获取私钥公开部分信息。

将获取私钥公开部分中X与Y合并为一个数组，长度为64字节，经`keccak_256`算法计算hash得到32字节hash，取后20字节，即为以太坊钱包地址。

```python
key_bundle = client.get_key('https://wangke-test-k-v.vault.azure.net/', 'x', 'x')
full_pubkey = key_bundle.key.x + key_bundle.key.y
import sha3
k = sha3.keccak_256()
k.update(full_pubkey)
print(k.hexdigest())
print('0x' + k.hexdigest()[24:])
```

公钥中是否需要加前缀`0x04`需要进一步验证。

## ETH交易签名

### 交易签名流程
ETH`未签名交易信息`包含了：

- nonce
- gasPrice
- gas
- value
- to
- data
- chainId

交易签名指：将以上未签名交易信息按照以太坊`RLP`规则序列化得到`rawTransaction`，`rawTransaction`再经过`keccak`得到`hash`，对该`hash`使用私钥进行签名，签名结果包含`R,S,V`三个部分。

再以上未签名交易信息中增加`R,S,V`得到`签名交易信息`：

- nonce
- gasPrice
- gas
- value
- to
- data
- chainId
- r
- s
- v

将签名交易信息按照以太坊`RLP`规则序列化得到`rawSignedTransaction`，此`rawSignedTransaction`可使用`web3`接口`sendRawTransaction`直接发送。对此`rawSignedTransaction`进行`keccak`得到交易hash:`txhash`。

### 使用KV签名

根据交易签名流程可知，只需要将`rawTransaction`经过`keccak`得到的`hash`传入服务端，服务端调用KV的`sign`接口对其进行签名。`sign`接口返回的结果只包含`R,S`，根据公钥信息可计算出`V`。服务端返回`R,S,V`，客户端根据`R,S,V`得到`rawSignedTransaction`。

计算`V`的算法如下：

```python
from coincurve import PublicKey

for v in range(4):
    print(bytes([v]))
    s = s_res.result + bytes([v])
    try:
        public_key_bytes = PublicKey.from_signature_and_message(s, bytes.fromhex(raw), hasher=None).format(compressed=False)
        print(public_key_bytes==pk)
    except:
        print('error')
```

### EIP155

根据[EIP155](https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-155.md "BIP155")规则：
- 如果`未签名交易信息`中包含`chainId`，则还应包含`r=0,s=0`，签名得到的`v`需要经过`v = v + CHAIN_ID_OFFSET + 2 * chain_id`变换，`CHAIN_ID_OFFSET`为`35`。此时交易只在对应`chain_id`的链上有效。
-  如果`未签名交易信息`中不包含`chainId`，签名得到的`v`需要经过`v = v_raw + V_OFFSET`变换，`V_OFFSET`为`27`。此时交易在所有链上有效。（正式链，几个不同的测试链）

# AES256加密解密

使用依赖`pip3 install pycrypto`。

测试代码：

```python
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto import Random
import base64

BS = 16
pad = lambda s: s + (BS - len(s) % BS) * chr(BS - len(s) % BS) 
unpad = lambda s : s[0:-s[-1]]

# bkey可以是16, 24 或 32 位长度， 其对应 AES-128, AES-196 和 AES-256

bkey = "12345678901234561234567890123456"
print(bkey)
raw="test raw data 123 456 abcde";
raw = pad(raw)
iv ="0102030405060708";
print("iv="+iv)
cipher = AES.new(bkey, AES.MODE_CBC, iv )
print(len(raw))
print(raw)

ciphertext= cipher.encrypt(raw)
print(ciphertext)
ciphertext_base64=base64.b64encode(ciphertext)
print(ciphertext_base64)

print('============================')

enc=base64.b64decode(ciphertext_base64)
cipher = AES.new(bkey, AES.MODE_CBC, iv )

text=cipher.decrypt(enc);
print(len(text))
print(text)
print(text.hex())
plaintext= unpad(text)
print("%s" % plaintext.decode())
```

# RSA2048签名验签

使用依赖`pip3 install pycrypto`。

生成公私钥对：

```bash
openssl genrsa -out ./myPrivateKey.pem -passout pass:"f00bar" -des3 2048
openssl rsa -pubout -in ./myPrivateKey.pem -passin pass:"f00bar" -out ./myPublicKey.pem
```

测试代码：

```python
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Hash import SHA
from Crypto.Signature import PKCS1_v1_5
from base64 import b64encode, b64decode

def rsa_sign(message):
  private_key_file = open('./myPrivateKey.pem', 'r')
  private_key = RSA.importKey(private_key_file.read(), 'f00bar')
  hash_obj = SHA.new(message)
 signer = PKCS1_v1_5.new(private_key)
  d = b64encode(signer.sign(hash_obj))
  return d

def rsa_verify(message, signature):
 public_key_file = open('./myPublicKey.pem', 'r')
  public_key = RSA.importKey(public_key_file.read())
  sign = b64decode(signature)
 h = SHA.new(message)
  verifier = PKCS1_v1_5.new(public_key)
 return verifier.verify(h, sign)

msg = b'asdasdasdasdasdasd'

s = rsa_sign(msg)
print(s)
v = rsa_verify(msg, s)
print(v)
v = rsa_verify(msg + b'a', s)
print(v)
```

# pkcs8

```bash
openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in ClientPrivateKey.pem -passin pass:"f00bar" -outform pem -nocrypt -out ClientPrivateKeypkcs8.pem
```

投票私链交付文档

March 6, 2018

[TOC]

### 环境要求

开发环境：
Ubuntu 16.04
Python 3.5+
PM2

创世区块分配钱包地址为：`0x4a244BF6834f7569A726DB8ec0D3B24D31ce52c3`
私钥为：`0x4a115bf4ec4e27fce40db37c974d526953e50cc5c1edbffef3f724062fcb01c7`

### 环境安装

#### 安装PM2

PM2用于管理Geth和Web API后台进程。
**参考安装方式**：通过 nvm 安装 NodeJS

```
curl -o- https://raw.githubusercontent.com/creationix/nvm/v0.32.1/install.sh | bash
source ~/.bashrc
nvm install v6.9.1
npm install -g pm2
```

#### 安装Python环境

安装Web API 必须环境：

安装时注意python应使用python3，如果系统带有python2.7和python3.5，下面命令应使用`python3`。

```
# python 包管理器pip
sudo apt-get python3-pip
sudo pip install --upgrade pip
# python web framework
sudo pip install flask
# python web server
sudo pip install gunicorn
# install web3.py
sudo apt-get install libssl-dev libffi-dev autoconf automake libtool
git clone git@github.com:ethereum/web3.py.git
cd web3.py
pip install -r requirements-dev.txt
pip install -e .[tester]
# install pyethereum
sudo apt-get install libssl-dev build-essential automake pkg-config libtool libffi-dev libgmp-dev libyaml-cpp-dev
git clone https://github.com/ethereum/pyethereum/
cd pyethereum
python setup.py install
```

### 部署节点

#### 部署主节点
```
cd vote_master
# start block chain
pm2 start geth.sh
# start web api
pm2 start web.sh
# show pm2 list
pm2 list
# show nodeInfo
./geth attach http://127.0.0.1:8545
# 控制台内输入
admin.nodeInfo
```
保存nodeInfo中的enode：

```
"enode://7c2222797bc4579e5675d75a4ed6803606f7ea925ffd83ce58712e21488c5a30c107758ac69098e791f4589a23663cfb8484d0f56663e06f4d1b9517f3b685f0@[::]:30101"
```
注意：`[::]`替换为`ip`

更多pm2命令参考：http://pm2.keymetrics.io/docs/usage/quick-start/

#### 部署挖矿节点

```
cd vote_miner
#  初始化挖矿节点
bash init.sh
```
在`data`目录下新建`static-nodes.json`，保存一下内容，注意替换`ip`：
```
["enode://7c2222797bc4579e5675d75a4ed6803606f7ea925ffd83ce58712e21488c5a30c107758ac69098e791f4589a23663cfb8484d0f56663e06f4d1b9517f3b685f0@ip:30101"]
```
```
# 启动节点
pm2 start miner.sh
```
至此，环境部署完毕。

### 智能合约

`smart contracts`下`token contract`为代币智能合约源代码，`abu.js`和`votes.js`为合约部署文件。部署智能合约参考推荐在控制台中部署。

Geth控制台的进阶使用

March 5, 2018

[TOC]

#### 两个参数

```
// js加载路径，默认当前目录
--jspath loadScript 
// 要执行的js命令
--exec value
```

启动Geth时加上`--jspath script --exec "loadScript('help.js')"`

#### 查看所有钱包账户余额

上面两个参数加载help.js到控制台，我们可以在help.js中写一些辅助函数帮助我们提升效率。

```
function checkAllBalances() { 
  var i =0; 
  eth.accounts.forEach( function(e){
    console.log("  eth.accounts["+i+"]: " +  e + " \tbalance: " + web3.fromWei(eth.getBalance(e), "ether") + " ether"); 
    i++; 
  })
};
```

注意： eth.accounts为当前控制台里新建的所有钱包，不是值整个区块链上的钱包地址。

#### 仅在有交易时挖矿

```
function minerWhenTransaction() {

eth.filter("latest", function(err, block) { checkWork(); });
    eth.filter("pending", function(err, block) { checkWork(); });

checkWork();

}
```

#### 查看代币余额

```
...
```

当然你还可以实现其他更多辅助功能。

以太坊搭建POW私链及注意事项

March 5, 2018

[TOC]

主要参考：https://github.com/ethereum/go-ethereum/wiki/Private-network

### 初始化创世区块

json文件：
```
{
    "config": {
        "chainId": 15,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
    "difficulty": "200000000",
    "gasLimit": "2100000",
    "alloc": {
        "7df9a875a174b3bc565e6424a0050ebc1b2d1d82": { "balance": "300000" },
        "f41c74c9ae680c1aa78f42e5647a62f353b7bdde": { "balance": "400000" }
    }
}
```
chainId最好和主网测试网区别开，difficulty是挖矿难度，可以改小一点，alloc是创世区块预先分配的ETH，确保你知道密钥，否则之后无法使用该钱包。

初始化命令：
```
geth --datadir=data init genesis.json
```
`-datadir`指定区块存储地址。

### 启动节点

命令：
```
geth --identity "myname"  --rpc  --rpccorsdomain "*" --datadir data/ --port "30303"  --rpcapi "db,eth,net,web3,personal,admin,miner"  --networkid 15 console
```
`networkid`最好和`chainId`一致，否则无法使用`MetaMask`。
`--rpc`表示开启json rpc服务，`--rpcapi`表示允许rpc使用哪些API
更多参数参见：https://github.com/ethereum/go-ethereum/wiki/Command-Line-Options

遇到关闭节点后，区块不保存的现象，加上：`--gcmode=archive`即可。

### 使用控制台

通过`console`命令进入控制台后，可能会用到一下命令：

```
// 创建账号：
personal.newAccount('123456')
// 查询账户：
eth.accounts
// 账户赋值给变量：
u1 =eth.accounts[0]
u2 =eth.accounts[1]
// 查询账户余额：
eth.getBalance(u1)
// 显示当前区块：
eth.blockNumber
// 开始挖矿（默认第一个账户得到挖矿收益）：
miner.start()
// 手动指定挖矿收益账户
miner.setEtherbase('0x067D19026e1C15a1b641a191D188542A98f2060e');
// 设定gasPrice
miner.setGasPrice(0x123456);
// 停止挖矿：
miner.stop()
// 解锁账户（获得账户使用权）：
personal.unlockAccount(user1, "123456")
// user1转账3以太币给user2：
eth.sendTransaction({from: u1, to: u2, value: web3.toWei(1,"ether")})
// 查看交易
eth.getTransaction(txhash)
// 查看交易凭证
eth.getTransactionReceipt(txhash)
// 查看txpool
txpool
// 查看nodeInfo
admin.nodeInfo
// 查看已连接节点
admin.peers
```
更多命令参见：https://github.com/ethereum/go-ethereum/wiki/Management-APIs

注意，u1发送转账后必须经过挖矿u2才可以收到ETH。

### 连接节点

A节点通过`admin.nodeInfo`查看节点信息。其中包含了：
```
enode: "enode://44826a5d6a55f88a18298bca4773fca5749cdc3a5c9f308aa7d810e9b31123f3e7c5fba0b1d70aac5308426f47df2a128a6747040a3815cc7dd7167d03be320d@[::]:30303"
```
B节点连接A节点有两种方式：
1.B节点datadir目录下新建`static-nodes.json`，内容：
```
["enode://44826a5d6a55f88a18298bca4773fca5749cdc3a5c9f308aa7d810e9b31123f3e7c5fba0b1d70aac5308426f47df2a128a6747040a3815cc7dd7167d03be320d@ip:30303"]
```
2.B节点控制台下：
```
admin.addPeer("enode://44826a5d6a55f88a18298bca4773fca5749cdc3a5c9f308aa7d810e9b31123f3e7c5fba0b1d70aac5308426f47df2a128a6747040a3815cc7dd7167d03be320d@ip:30303")
```

注意：如果向A节点提交了交易，B节点txpool未收到交易，只需要在A节点开启一下矿工，待B收到txpool之后关闭A节点矿工即可。

以太坊Geth的四种安装方法

March 5, 2018