技术分析以太坊多重签名：以 Ownbit 与 Gnosis 为例

通过合约源码理解 Ownbit 与 Gnosis 两种以太坊多签方式实现原理和优缺点。

原文标题：《深入剖析 Ownbit 和 Gnosis 多签》
撰文：谈国鹏，Ownbit 创始人

近期 Ownbit 多签增长迅速，单单 ETH/ERC20 多签一项，管理的资金总额已经超过了 1 亿美金。Gnosis 是另一个使用较为广泛的 ETH/ERC20 多签钱包。

Ownbit 和 Gnosis 均通过合约账户实现以太坊多签，但是其实现的逻辑却迥然不同。分别代表了当前两种主流的实现方式，我们通过合约源码来讲解实现原理和各自的优缺点。

查看多签合约源码

首先，我们在 etherscan 上分别选取一个 Ownbit 和 Gnosis 多签地址，并在「Contract」页面上查看相应的源码。Ownbit 多签合约名称为：OwnbitMultiSig，而 Gnosis 多签合约名称为：MultiSigWallet。

Ownbit 多签地址例一

Gnosis 多签地址例一

注：etherscan 上的合约源码是可以自由上传的。关于如何上传合约源码到 etherscan 可以参考下面的 网址。

实现原理介绍

一个 M-N 多签的含义，以 3-5 多签为例，是指 5 个人管理资产，3 个人同意的情况下，可以花费该笔资产。在以太坊中，一个地址（私钥）代表一个人。如何表示你同意花费某笔资产？有两种方式：

1. 用你的私钥对相应的花费（金额、目标地址等等）进行签名，并给出签名结果；
2. 用你的私钥发送一笔以太坊交易，去调用某个特定接口，并给予特定参数；

Ownbit 多签使用了第一种方法，而 Gnosis 多签使用了第二种方法。

构造函数

Ownbit 多签和 Gnosis 多签在构造函数上几乎一致，只是在一些细节处理上 Ownbit 做了一些优化。

constructor(address[]_owners, uint_required) public validRequirement(_owners.length,_required) {
    for (uint i = 0; i <_owners.length; i++) {
        //onwer should be distinct, and non-zero
        if (isOwner[_owners[i]] ||_owners[i] == address(0x0)) {
            revert(); // Gnosis 此处为 throw
        }
        isOwner[_owners[i]] = true;
    }
    owners =_owners;
    required =_required;
  }

构造函数验证传入的 onwer 地址的唯一性和非零，以及 owner 人数和最少签名人数的常规检查。

throw 作为关键字和 revert 功能一致，只是 revert 会退还剩余的气，而 throw 会消耗掉剩余的气（气的花费上，throw 类似于 assert）。并且，throw 已经不推荐使用，而且在未来的版本中将被彻底去除。因此，新开发的合约，应使用 revert 替换 throw。

Gnosis 实现多签逻辑

Gnosis 实现多签逻辑的过程如下：

1. 任意一方通过 submitTransaction 方法提交交易，得到一个交易号（transactionId，该交易号并非我们常见的交易哈希，而是一个自增长的 uint256）：

constructor(address[]_owners, uint_required) public validRequirement(_owners.length,_required) {
    for (uint i = 0; i <_owners.length; i++) {
        //onwer should be distinct, and non-zero
        if (isOwner[_owners[i]] ||_owners[i] == address(0x0)) {
            revert(); // Gnosis 此处为 throw
        }
        isOwner[_owners[i]] = true;
    }
    owners =_owners;
    required =_required;
  }

value 是多签即将执行的交易所要转移的 ether 数量（以 wei 为单位），data 是该交易的数据。bytes 类型意为 byte[]，表示任意数组。因此该交易可以传入任何 data ，以实现任意功能。

几种 data 的写法和功能：

• 普通转出 ETH，value = 0，data = []（空）；

• 转出 Erc20 代币（例如转出 USDT-ERC20），value = 0，data 为 Erc20 transfer 方法的哈希和参数（如图）：

data = a9059cbb000000000000000000000000859d2cda0310007f050516a9f02559b3755a87cc000000000000000000000000000000000000000000000000000000012a05f200

• 调用任意合约的任何方法，例如调用 UniswapV2 合约，买入某个 Erc20 代币，data 生成方式和上面类似。

2. 其他参与方提交 ETH 交易，调用合约的 confirmTransaction 方法，来表示他们对某个交易执行的认可：

function confirmTransaction(uint transactionId)
        public
        ownerExists(msg.sender)
        transactionExists(transactionId)
        notConfirmed(transactionId, msg.sender)
{
        confirmations[transactionId][msg.sender] = true;
        Confirmation(msg.sender, transactionId);
        executeTransaction(transactionId);
    }

当 confirm 的人数达到最低（_required）要求，executeTransaction 的内部逻辑将被触发，从而执行第一步用户所提交的逻辑（value 和 data）：

 function executeTransaction(uint transactionId)
        public
        notExecuted(transactionId)
    {
        if (isConfirmed(transactionId)) {
            Transaction tx = transactions[transactionId];
            tx.executed = true;
            if (tx.destination.call.value(tx.value)(tx.data))
                Execution(transactionId);
            else {
                ExecutionFailure(transactionId);
                tx.executed = false;
            }
        }
    }

当 executeTransaction 内部逻辑被触发，即完成了多签合约的真正调用，如上所述，value 和 data 可以控制多签执行任意逻辑（转移 ether 或 Erc20 代币等）。

Ownbit 实现多签逻辑

Ownbit 实现多签的逻辑和 Gnosis 不同。可以认为 Gnosis 的实现逻辑为线上方式，而 Ownbit 的实现逻辑为线下方式。

1. 相关参与方（满足 _required 个数）线下对即将执行的交易进行签名（所谓线下，即这个过程不需要向以太坊发送交易），生成签名结果（r、v、s）：

function generateMessageToSign(address erc20Contract, address destination, uint256 value) private view returns (bytes32) {
    //the sequence should match generateMultiSigV2 in JS
    bytes32 message = keccak256(abi.encodePacked(address(this), erc20Contract, destination, value, spendNonce));
    return message;
  }

参与签名的参数有：多签合约地址、Erc20 代币合约地址（对于转移 ether 使用 0x0）、转移的目标地址、金额、控制重放的合约内部 spendNonce。

对以上参数签名，表示参与方同意对指定合约转移指定金额。

2. 任意一方（甚至可以是多签参与方以外的其他人）发送 ETH 交易，调用合约的 spend 或 spendERC20 方法，并将以上签名结果作为参数传入：

function spendERC20(address destination, address erc20contract, uint256 value, uint8[] vs, bytes32[] rs, bytes32[] ss) external {
    require(destination != address(this), "Not allow sending to yourself");
    //transfer erc20 token
    //uint256 tokenValue = Erc20(erc20contract).balanceOf(address(this));
    require(value > 0, "Erc20 spend value invalid");
    require(_validSignature(erc20contract, destination, value, vs, rs, ss), "invalid signatures");
    spendNonce = spendNonce + 1;
    // transfer tokens from this contract to the destination address
    Erc20(erc20contract).transfer(destination, value);
    emit SpentERC20(erc20contract, destination, value);
  }

_validSignature 将对签名的有效性进行验证。验证通过的情况下，相关转币逻辑即被执行。

以上便完成了 Ownbit 多签合约的调用。Ownbit 将不同目的分解到不同的方法中，例如：spend 进行 ether 转移，spendERC20 进行 Erc20 代币转移，spendAny 进行任意功能的调用。

两种方式的优缺点

以上两种实现 ETH 多签的不同方式，具有很好的代表性。这也是目前实现 ETH 多签最常用的两种手段。

Gnosis 方式的优点：

• 采用发送交易来表示参与方同意某个花费或调用，避免了复杂的签名计算；
• 全程线上，具有更好的审计性（参与方的 Reject 的态度也保留在区块链上）；

Gnosis 方式的主要缺点：

• 每个参与方都需向线上发送交易，多次花费手续费，不经济；
• 每个参与方所花费的手续费不均等，使 confirm 人数刚好等于 _required 的交易将花费更大的手续费以执行 executeTransaction 内部逻辑；
• 交易逻辑隐藏在 data 里，可欺骗性大；

Gnosis 方法的优点正是 Ownbit 方法的缺点，Gnosis 方法的缺点也是 Ownbit 方法的优点。总体而言，Ownbit 的方法因为其经济性，使用得更多。

结语

Ownbit 和 Gnosis 代表了两种不同实现 ETH 多签的方式，了解它们的原理对理解 ETH 多签有非常大的帮助。

多签资产的安全就在这两三百行代码之间，因此读懂并理解它们是开发和使用 ETH 多签必要的技能，也是对智能合约编程能力的一个提升！

来源：

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