多签钱包合约怎么创建？150行代码教你开发
什么是多签钱包？就是需要多个人同时签名才能操作的钱包。大家用过钱包都知道，在你进行买卖或者转账操作的时候，正常的钱包只需要一次签名就可以了，但是多签钱包需要多个人授权签名，才能进行操作，这样安全性就大大增加。
更为重要的是，如果是普通钱包，可能私钥丢失了就没办法了。但是对于多签钱包来说，如果其中一人失了私钥，其他人仍然可以访问钱包和资金。所以V神曾说过，多签钱包要比硬件钱包更加安全。
不过很多人不太了解的是，多签钱包的原理是什么？如何开发一个多签钱包合约呢？今天就给大家解答一下这个问题，同时把相关的合约代码也分享出来。
一、创建多签钱包合约
1、设置多签人和门槛（链上）：部署多签合约时，我们需要初始化多签人列表和执行门槛（至少n个多签人签名授权后，交易才能执行）。Gnosis Safe多签钱包支持增加/删除多签人以及改变执行门槛，但在咱们的极简版中不考虑这一功能。
2、创建交易（链下）：一笔待授权的交易包含以下内容
- to：目标合约。
- value：交易发送的以太坊数量。
- data：calldata，包含调用函数的选择器和参数。
- nonce：初始为0，随着多签合约每笔成功执行的交易递增的值，可以防止签名重放攻击。
- chainid：链id，防止不同链的签名重放攻击。
3、收集多签签名（链下）：将上一步的交易ABI编码并计算哈希，得到交易哈希，然后让多签人签名，并拼接到一起的到打包签名。对ABI编码和哈希不了解的，可以看WTF Solidity极简教程第27讲和第28讲。
交易哈希: 0xc1b055cf8e78338db21407b425114a2e258b0318879327945b661bfdea570e66
多签人A签名: 0xd6a56c718fc16f283512f90e16f2e62f888780a712d15e884e300c51e5b100de2f014ad71bcb6d97946ef0d31346b3b71eb688831abedaf41b33486b416129031c
多签人B签名: 0x2184f70a17f14426865bda8ebe391508b8e3984d16ce6d90905ae8beae7d75fd435a7e51d837881d820414ebaf0ff16074204c75b33d66928edcf8dd398249861b
打包签名：
0xd6a56c718fc16f283512f90e16f2e62f888780a712d15e884e300c51e5b100de2f014ad71bcb6d97946ef0d31346b3b71eb688831abedaf41b33486b416129031c2184f70a17f14426865bda8ebe391508b8e3984d16ce6d90905ae8beae7d75fd435a7e51d837881d820414ebaf0ff16074204c75b33d66928edcf8dd398249861b
4、调用多签合约的执行函数，验证签名并执行交易（链上）。、
二、事件分析
MultisigWallet合约有2个事件，ExecutionSuccess和ExecutionFailure，分别在交易成功和失败时释放，参数为交易哈希。
event ExecutionSuccess(bytes32 txHash); // 交易成功事件
event ExecutionFailure(bytes32 txHash); // 交易失败事件
三、状态变量
MultisigWallet合约有5个状态变量：
- owners：多签持有人数组
- isOwner：address => bool的映射，记录一个地址是否为多签持有人。
- ownerCount：多签持有人数量
- threshold：多签执行门槛，交易至少有n个多签人签名才能被执行。
- nonce：初始为0，随着多签合约每笔成功执行的交易递增的值，可以防止签名重放攻击。
address[] public owners; // 多签持有人数组
mapping(address => bool) public isOwner; // 记录一个地址是否为多签持有人
uint256 public ownerCount; // 多签持有人数量
uint256 public threshold; // 多签执行门槛，交易至少有n个多签人签名才能被执行。
uint256 public nonce; // nonce，防止签名重放攻击
四、函数编写
MultisigWallet合约有6个函数：
1、构造函数：调用_setupOwners()，初始化和多签持有人和执行门槛相关的变量。
// 构造函数，初始化owners, isOwner, ownerCount, threshold
constructor(
address[] memory _owners,
uint256 _threshold
) {
_setupOwners(_owners, _threshold);
}
2、_setupOwners()：在合约部署时被构造函数调用，初始化owners，isOwner，ownerCount，threshold状态变量。传入的参数中，执行门槛需大于等于1且小于等于多签人数；多签地址不能为0地址且不能重复。
/// @dev 初始化owners, isOwner, ownerCount,threshold
/// @param _owners: 多签持有人数组
/// @param _threshold: 多签执行门槛，至少有几个多签人签署了交易
function _setupOwners(address[] memory _owners, uint256 _threshold) internal {
// threshold没被初始化过
require(threshold == 0, "WTF5000");
// 多签执行门槛 小于 多签人数
require(_threshold <= _owners.length, "WTF5001");
// 多签执行门槛至少为1
require(_threshold >= 1, "WTF5002");
for (uint256 i = 0; i < _owners.length; i++) {
address owner = _owners[i];
// 多签人不能为0地址，本合约地址，不能重复
require(owner != address(0) && owner != address(this) && !isOwner[owner], "WTF5003");
owners.push(owner);
isOwner[owner] = true;
}
ownerCount = _owners.length;
threshold = _threshold;
}
3、execTransaction()：在收集足够的多签签名后，验证签名并执行交易。传入的参数为目标地址to，发送的以太坊数额value，数据data，以及打包签名signatures。打包签名就是将收集的多签人对交易哈希的签名，按多签持有人地址从小到大顺序，打包到一个[bytes]数据中。这一步调用了encodeTransactionData()编码交易，调用了checkSignatures()检验签名是否有效、数量是否达到执行门槛。
/// @dev 在收集足够的多签签名后，执行交易
/// @param to 目标合约地址
/// @param value msg.value，支付的以太坊
/// @param data calldata
/// @param signatures 打包的签名，对应的多签地址由小到达，方便检查。 ({bytes32 r}{bytes32 s}{uint8 v}) (第一个多签的签名, 第二个多签的签名 ... )
function execTransaction(
address to,
uint256 value,
bytes memory data,
bytes memory signatures
) public payable virtual returns (bool success) {
// 编码交易数据，计算哈希
bytes32 txHash = encodeTransactionData(to, value, data, nonce, block.chainid);
nonce++; // 增加nonce
checkSignatures(txHash, signatures); // 检查签名
// 利用call执行交易，并获取交易结果
(success, ) = to.call{value: value}(data);
require(success , "WTF5004");
if (success) emit ExecutionSuccess(txHash);
else emit ExecutionFailure(txHash);
}
4、checkSignatures()：检查签名和交易数据的哈希是否对应，数量是否达到门槛，若否，交易会revert。单个签名长度为65字节，因此打包签名的长度要长于threshold * 65。调用了signatureSplit()分离出单个签名。这个函数的大致思路：
- 用ecdsa获取签名地址.
- 利用 currentOwner > lastOwner 确定签名来自不同多签（多签地址递增）。
- 利用isOwner[currentOwner]确定签名者为多签持有人。
/**
* @dev 检查签名和交易数据是否对应。如果是无效签名，交易会revert
* @param dataHash 交易数据哈希
* @param signatures 几个多签签名打包在一起
*/
function checkSignatures(
bytes32 dataHash,
bytes memory signatures
) public view {
// 读取多签执行门槛
uint256 _threshold = threshold;
require(_threshold > 0, "WTF5005");
// 检查签名长度足够长
require(signatures.length >= _threshold * 65, "WTF5006");
// 通过一个循环，检查收集的签名是否有效
// 大概思路：
// 1. 用ecdsa先验证签名是否有效
// 2. 利用 currentOwner > lastOwner 确定签名来自不同多签（多签地址递增）
// 3. 利用 isOwner[currentOwner] 确定签名者为多签持有人
address lastOwner = address(0);
address currentOwner;
uint8 v;
bytes32 r;
bytes32 s;
uint256 i;
for (i = 0; i < _threshold; i++) {
(v, r, s) = signatureSplit(signatures, i);
// 利用ecrecover检查签名是否有效
currentOwner = ecrecover(keccak256(abi.encodePacked("\x19Ethereum Signed Message:\n32", dataHash)), v, r, s);
require(currentOwner > lastOwner && isOwner[currentOwner], "WTF5007");
lastOwner = currentOwner;
}
}
5、signatureSplit()：将单个签名从打包的签名分离出来，
参数分别为打包签名signatures和要读取的签名位置pos。利用了内联汇编，将签名的r，s，和v三个值分离出来。
/// 将单个签名从打包的签名分离出来
/// @param signatures 打包签名
/// @param pos 要读取的多签index.
function signatureSplit(bytes memory signatures, uint256 pos)
internal
pure
returns (
uint8 v,
bytes32 r,
bytes32 s
)
{
// 签名的格式：{bytes32 r}{bytes32 s}{uint8 v}
assembly {
let signaturePos := mul(0x41, pos)
r := mload(add(signatures, add(signaturePos, 0x20)))
s := mload(add(signatures, add(signaturePos, 0x40)))
v := and(mload(add(signatures, add(signaturePos, 0x41))), 0xff)
}
}
6、encodeTransactionData()：将交易数据打包并计算哈希，
利用了abi.encode()和keccak256()函数。这个函数可以计算出一个交易的哈希，
然后在链下让多签人签名并收集，再调用execTransaction()函数执行。
/// @dev 编码交易数据
/// @param to 目标合约地址
/// @param value msg.value，支付的以太坊
/// @param data calldata
/// @param _nonce 交易的nonce.
/// @param chainid 链id
/// @return 交易哈希bytes.
function encodeTransactionData(
address to,
uint256 value,
bytes memory data,
uint256 _nonce,
uint256 chainid
) public pure returns (bytes32) {
bytes32 safeTxHash =
keccak256(
abi.encode(
to,
value,
keccak256(data),
_nonce,
chainid
)
);
return safeTxHash;
}
五、REMIX演示
1、部署多签合约，2个多签地址，交易执行门槛设为2。
多签地址1: 0x5B38Da6a701c568545dCfcB03FcB875f56beddC4
多签地址2: 0xAb8483F64d9C6d1EcF9b849Ae677dD3315835cb2
2、转账1 ETH到多签合约地址。
3、调用encodeTransactionData()，编码并计算向多签地址1转账1 ETH的交易哈希。
参数
to: 0x5B38Da6a701c568545dCfcB03FcB875f56beddC4
value: 1000000000000000000
data: 0x
_nonce: 0
chainid: 1
结果
交易哈希： 0xb43ad6901230f2c59c3f7ef027c9a372f199661c61beeec49ef5a774231fc39b
4、利用Remix中ACCOUNT旁边的笔记图案的按钮进行签名，内容输入上面的交易哈希，获得签名，两个钱包都要签。
多签地址1的签名: 0xa3f3e4375f54ad0a8070f5abd64e974b9b84306ac0dd5f59834efc60aede7c84454813efd1692 3f1a8c320c05f185bd90145fd7a7b741a8d13d4e65a4722687e1b 多签地址2的签名: 0x6b228b6033c097e220575f826560226a5855112af667e984aceca50b776f4c885e983f1f215 5c294c86a905977853c6b1bb630c488502abcc838f9a225c813811c 讲两个签名拼接到一起，得到打包签名: 0xa3f3e4375f54ad0a8070f5abd64e974b9b84306ac0dd5f59834efc60aede7c84454813efd16923f1a8c32 0c05f185bd90145fd7a7b741a8d13d4e65a4722687e1b6b228b6033c097e220575f826560226a5855112af66 7e984aceca50b776f4c885e983f1f2155c294c86a905977853c6b1bb630c488502abcc838f9a225c813811c
4、调用execTransaction()函数执行交易，将第3步中的交易参数和打包签名作为参数传入。可以看到交易执行成功，ETH被转出多签。
综上，就是此次极简版多签钱包合约的编写过程，仅用了不到150行代码，就完成了。其实多签钱包现在更多的应用在DAO组织里面，方便管理社区的基金。而Gnosis Safe多签钱包是以太坊最流行的多签钱包，管理近400亿美元资产，合约经过审计和实战测试，支持多链（以太坊，BSC，Polygon等）。大家如果有兴趣，也可以去使用一下。
大家如果有兴趣，也可以找我开发多签钱包，wx：btc6540，tg：@btc6540
