Solidity中哈希函数的编码与解码

news2024/11/15 14:08:42

起因

写这篇文章的起因，是我在前端调试合约的时候，发现合约报错了，点开命令行报错，发现返回的是合约的 callData，我直接表演一个眼前一黑，我怎么直接的知道是调用哪个方法的时候报错呢？于是有了这篇文章的探索

目标：如何根据 callData 解析出调用函数
内容：从合约小白的角度，从哈希函数的前世今生开始讲起。如果你已经很了解这部分内容，可以直接划到底。
-用到的库： ethers \ foundry

在这里插入图片描述

哈希函数的前世今生

这一个部分直接引用 WTF 课程里对哈希函数的描述，讲解的很详细。感谢社区的力量 github.com/AmazingAng/WTFSolidity

哈希函数（hash function）是一个密码学概念，它可以将任意长度的消息转换为一个固定长度的值，这个值也称作哈希（hash）。这一讲，我们简单介绍一下哈希函数及在solidity的应用

一个好的哈希函数应该具有以下几个特性：

单向性：从输入的消息到它的哈希的正向运算简单且唯一确定，而反过来非常难，只能靠暴力枚举。
灵敏性：输入的消息改变一点对它的哈希改变很大。
高效性：从输入的消息到哈希的运算高效。
均一性：每个哈希值被取到的概率应该基本相等。
抗碰撞性：
- 弱抗碰撞性：给定一个消息x，找到另一个消息x'使得hash(x) = hash(x')是困难的。
- 强抗碰撞性：找到任意x和x'，使得hash(x) = hash(x')是困难的。

Hash的应用

生成数据唯一标识
加密签名
安全加密

Keccak256

Keccak256函数是solidity中最常用的哈希函数，用法非常简单：

哈希 = keccak256(数据);

Keccak256和sha3

这是一个很有趣的事情：

sha3由keccak标准化而来，在很多场合下Keccak和SHA3是同义词，但在2015年8月SHA3最终完成标准化时，NIST调整了填充算法。所以SHA3就和keccak计算的结果不一样，这点在实际开发中要注意。
以太坊在开发的时候sha3还在标准化中，所以采用了keccak，所以Ethereum和Solidity智能合约代码中的SHA3是指Keccak256，而不是标准的NIST-SHA3，为了避免混淆，直接在合约代码中写成Keccak256是最清晰的。

生成函数哈希

介绍完定义，我们回归到文章主题，第一步，如何把 balanceOf(address) => 0x70a08231

ethers库里提供了两种方式

ethers.utils.id('balanceOf(address)') 可以看到输入一个 text, 会返回一个 KECCAK256 的哈希
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-L6OiB8Te-1683731069929)(Img/img_2.png)]
先将 String 转换成 Utf8Bytes 的格式，然后再用 keccak256 哈希加密. 这里要注意不能直接 ethers.utils.keccak256(balanceOf(address)) 这种方式会报错，keccak256 只支持 DataHexstring 格式的转换

const textToUtf8Bytes = ethers.utils.toUtf8Bytes('balanceOf(address)')
const hashResult = ethers.utils.keccak256(textToUtf8Bytes)

补充上面 textToUtf8Bytes 可以用 ethers.utils.toUtf8String 反解出 String

输出如下，除开 0x 的前四个bytes 70a08231 为我们要的目标函数的哈希：

在这里插入图片描述

反解哈希函数

上面我们获得了函数的哈希，那么现在到第二步，如何把 0x70a08231 => balanceOf(address)

反解也是两种方式（可能不全，我目前只知道这两个办法）
第一种： bytes4_signature 可以理解为一个巨大的 Text Signature 🆚 Bytes Signature 的数据库，里面会定时去扫链上的合约，并将他们对应的哈希值与方法名存下来。能满足我们大多数开发的需求
第二种，用命令行解密。
- Step1: instal foundry
- Step2: cast 4b 70a08231

在这里插入图片描述

补充知识：前端仔会在哪里用到哈希函数？

答： EIP-165 规范文章

pragma solidity ^0.4.20;

interface ERC165 {
    /// @notice 查询一个合约时候实现了一个接口
    /// @param interfaceID  参数：接口ID, 参考上面的定义
    /// @return true 如果函数实现了 interfaceID (interfaceID 不为 0xffffffff )返回true, 否则为 false
    function supportsInterface(bytes4 interfaceID) external view returns (bool);
}

在 EIP-165 中提议了标准化接口的概念，并标准化了接口标识。这么说可能有些抽象。翻译一下就是我们可以通过调用这个方法，知道该合约是否支持某个接口。比如对于一个 ERC-721 标准的 NFT 来说，我怎么知道他是否兼容支持 ERC-2981 呢 ?

首先明确 ERC-2981 对于 ERC-721 多了哪些能力？
- 可以为 NFT 设置版税，新增了 royaltyInfo(uint256,uint256) 查询方法
- 那么我们就可以写下面这么一个函数，来判断 NFT 的 Fee
- 因为 function 定义了 supportsInterface 需要传入一个 bytes4 类型的数据，所以我们传入 0x2a55205a，对应 royaltyInfo(uint256,uint256)。如果返回 true，则说明这个 NFT 兼容了 ERC-2981 标准，我们可以查看它对应的版税费率。

export const checkNftFeeAndGetFee = async ({ address, signer, tokenId }) => {
  const abi = ["function supportsInterface(bytes4) public view returns(bool)"];
  const checkContract = await createContract(address, abi, signer);
  const isSupportErc2981 = await checkContract.supportsInterface(0x2a55205a);
  let fee = 0;
  if (isSupportErc2981) {
    const nftContract = await createContract(address, erc2981ABI, signer);
    const result = await nftContract.royaltyInfo(
      tokenId,
      "100000000000000000000" // 100 * 10 ** 18, 因为要算费率，直接按100块钱算，返回多少就是对应的费率，比如 1 就是 1% 费率，
    );
    fee = Number(result?.royaltyAmount) / 10 ** 18;
  } else {
    fee = 0;
  }
  return fee.toString();
};