Secp256r1 與 Pinocchio

Dean 來自 Blueshift 團隊，已經發布了首個 crate，該 crate 使 Pinocchio 能夠兼容驗證執行 Secp256r1 預編譯的指令。

這對於在 Pinocchio 程式中實現現代身份驗證方法（如通行密鑰）特別有用。

Introduction

SDK 通過核心數據結構提供了清晰的抽象：

rust
// 33-byte compressed public key (1 byte parity + 32 byte x-coordinate)
pub type Secp256r1Pubkey = [u8; 33];
// 64-byte signature (r,s values)
pub type Secp256r1Signature = [u8; 64];

// Main instruction parser
pub struct Secp256r1Instruction<'a> {
    header: Secp256r1InstructionHeader,    // Number of signatures
    offsets: &'a [Secp256r1SignatureOffsets], // Data location pointers
    data: &'a [u8],                        // Raw instruction data
}

Secp256r1SignatureOffsets 結構作為內存映射，包含指向指令有效負載中每個組件所在位置的字節偏移量：

rust
pub struct Secp256r1SignatureOffsets {
    pub signature_offset: u16,
    pub signature_instruction_index: u16,
    pub public_key_offset: u16,
    pub public_key_instruction_index: u16,
    pub message_data_offset: u16,
    pub message_data_size: u16,
    pub message_instruction_index: u16,
}

在數據中，我們可以找到由偏移結構引用的三個關鍵組件：

公鑰：33 字節壓縮的 Secp256r1 公鑰。當與現代身份驗證方法（如通行密鑰）一起使用時，這代表了身份驗證設備/用戶的加密身份。
簽名：64 字節的 ECDSA 簽名（r,s 值），由私鑰生成。這證明了對應私鑰的持有者授權了特定消息。
消息數據：經加密簽名的任意字節。在實踐中，這包含應用程序特定的數據，例如交易詳情、時間戳或用戶標識符，以防止重放攻擊並確保簽名與上下文相關。

如您所見，公鑰長度為 33 字節，因為它使用了壓縮點表示法；這是一種空間高效的橢圓曲線點編碼方式。

在 Secp256r1 上，公鑰數學上是一個點 (x,y)，其中兩個坐標均為 32 字節（總共 64 字節）。

然而，給定任何 x 坐標，只有兩個可能的 y 坐標滿足曲線方程。

壓縮格式存儲了 32 字節的 x 坐標加上一個單一的奇偶校驗字節（0x02 表示偶數 y，0x03 表示奇數 y），從而實現了完整點的重建，並節省了 48% 的存儲空間。

Implementation

要驗證Secp256r1簽名，我們需要兩個主要組件：

指令系統變數：這讓我們可以檢視Secp256r1簽名
pinocchio-secp256r1-instruction crate：這提供了解析指令所需的工具

指令系統變數已包含在 Pinocchio crate 中，因此無需額外安裝。

然而，我們需要將pinocchio-secp256r1-instruction crate 添加到我們的 Pinocchio 程式中：

text
cargo add pinocchio-secp256r1-instruction

要實現驗證，我們需要：

包含指令系統變數程式（Sysvar1nstructions1111111111111111111111111，我們將其稱為instructions）
將Secp256r1指令放在我們當前指令之後

以下是如何訪問和解析指令的方法：

rust
// Deserialize the instructions sysvar
let instructions: Instructions<Ref<[u8]>> = Instructions::try_from(self.accounts.instructions)?;
// Get the instruction that follows our current one
let ix: IntrospectedInstruction = instructions.get_instruction_relative(1)?;

接下來，我們解析Secp256r1指令：

rust
// Deserialize the Secp256r1 instruction
let secp256r1_ix = Secp256r1Instruction::try_from(&ix)?;

然後我們進行一些安全檢查。

實施多項安全檢查至關重要：

授權檢查：確保只有授權的接收者可以從包裹 Secp256r1 公鑰的 PDA 接收資金。這可以防止 MEV 攻擊，避免有人攔截交易、捕獲有效簽名並替換預定接收者。
過期檢查：對簽名有效性設置時間限制。由於已驗證的簽名會無限期有效，實施過期時間戳可以防止重放攻擊。

我們通過將這些數據放入簽名的消息中來執行這些檢查。

以下是如何實施這些安全檢查的方法：

rust
// Verify the fee payer is authorized
let (receiver, expiry) = secp256r1_ix.get_message_data(0)?.split_at_checked(32).ok_or(ProgramError::InvalidInstructionData)?;
if self.accounts.payer.key().ne(payer) {
    return Err(ProgramError::InvalidAccountOwner);
}

// Check signature expiration
let now = Clock::get()?.unix_timestamp;
let expiry = i64::from_le_bytes(expiry.try_into().map_err(|_| ProgramError::InvalidInstructionData)?);
if now > expiry {
    return Err(ProgramError::InvalidInstructionData);
}

最後，我們可以直接從 Secp256r1 公鑰派生程式派生地址（PDAs），創建用戶可以通過現代身份驗證方法控制的確定性帳戶地址：

rust
// Verify the first signature matches our PDA owner
let signer: Secp256r1Pubkey = *secp256r1_ix.get_signer(0)?;
// Create signer seeds for CPI
let seeds = [
    Seed::from(signer[..1].as_ref()),
    Seed::from(signer[1..].as_ref()),
];
let signers = [Signer::from(&seeds)];

我們需要將公鑰分成兩個不同的部分，因為種子接受的最大長度為 32 字節。

Solana上的Secp256r1

Secp256r1 與 Pinocchio

Introduction

Implementation