隔离见证是如何彻底解决交易延展性攻击的

一.概述

交易延展性攻击（Transaction Malleability Attack）是指在交易未确认前，攻击者可以修改交易的某些字段，使其交易哈希（txid）发生变化，但不会影响交易的有效性。这种攻击会影响基于UTXO交易模型的公链，尤其是比特币（BTC），给交易确认、双花攻击、交易跟踪等带来挑战。

交易延展性攻击的核心在于：

● 比特币早期（隔离见证前），交易哈希（txid）是通过交易的全部数据，包括签名字段计算的。

● 某些字段，如S值（用于签名的 r,s 对中的 s 值），可以通过合法的数学运算进行修改，而不会影响签名的有效性。

● 交易哈希改变后，原本依赖此txid的交易（如子交易）可能变得无效，或者攻击者可以创建一个新的txid版本，使原始交易被废弃。

二. 比特币的交易延展性攻击

比特币的交易使用ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）进行签名，并采用 r,s 形式的签名数据。这里s值有较宽的取值范围，使得可以通过s和n-s进行等效变换，而不会影响签名的验证结果。

1.为什么 S 值可以被修改？

2.比特币早期如何应对？

在隔离见证（SegWit）之前，比特币的应对方式主要依赖：

● 交易所和钱包进行风控 在 UTXO 管理上避免依赖未确认的交易 txid 交易所一般要求多个确认才会认为交易最终确定

● 使用 nLockTime 机制 设定交易的解锁时间，确保一定区块高度后交易才有效

● 钱包端处理 监测交易是否有可能被篡改 允许用户重发交易

但这些方式并不能根本解决问题

3.隔离见证彻底解决交易延展性

比特币在 2017 年 SegWit（BIP141）升级 后，从根本上解决了交易延展性攻击：

● 交易数据和签名数据被分离 ● txid 计算时不包含签名数据 ● 签名被放入 witness 结构中 ● 这样，哪怕修改 s 值，txid 也不会变化

📌 关键变化 ● 过去 txid 计算方式：txid = Hash(交易数据 + 签名) ● 隔离见证后的 txid 计算方式：txid = Hash(交易数据)（不包含签名数据）

📌 V 值 ● 比特币使用 DER 编码方式存储 V 值，保证签名唯一性。

📌 影响 ● 使得比特币闪电网络（Lightning Network）等二层协议可以安全地使用UTXO交易结构 ● 解决了交易依赖性问题，简化了交易管理

三. 以太坊怎么解决交易延展性攻击

1.以太坊签名与S值

以太坊使用ECDSA进行交易签名，并且在EIP-2提案（2016 年）中引入了Low-S强制标准，防止S值修改：S值必须小于 n/2， 这样，签名 r,s 只有一个有效值，不能被修改，杜绝了S 变更导致的txid变化，这使得以太坊从一开始就不受交易延展性攻击的影响。

2.V 值和EIP-155解决重放攻击在比特币中，V 仅用于恢复公钥，而在以太坊，V 还携带了链 ID（ChainId），用于防止重放攻击（Replay Attack）。

EIP-155解决方案 ● V = 27 + ChainId * 2 ● 这意味着相同的私钥在不同的链（如 ETH 和 BSC）上生成的交易，V 值不同 ● 这样，即便交易数据相同，也不能直接复制到另一条链上执行

📌 示例 假设以太坊主网（ChainId=1）和 BSC（ChainId=56） ● ETH 交易 V = 27 + 1 2 = 29 ● BSC 交易 V = 27 + 56 2 = 139

即使交易内容相同，V 值不同，因此无法直接重放到另一条链。

四.总结 ● 比特币在隔离见证（SegWit）之前，交易哈希（txid）包含签名数据，导致 S 值修改会影响 txid。 ● SegWit 之后，txid 只依赖交易数据，不包含签名，彻底解决交易延展性。 ● 以太坊在EIP-2 约束S值，并使用EIP-155让V绑定 ChainId，从一开始就不存在交易延展性攻击。 ● 比特币交易延展性修复后，提升了Layer2扩展方案（如闪电网络）的安全性。