Programas pré-compilados

Resumo

Pré-compilados (Ed25519, Secp256k1, Secp256r1) verificam assinaturas como código nativo, contornando a VM sBPF. Eles lidam com operações criptográficas onde a execução sBPF seria demasiado lenta. Pré-compilados não são invocáveis via CPI.

Programas pré-compilados

Programas pré-compilados contornam a máquina virtual sBPF e são executados como código nativo dentro do validator. Eles lidam com operações criptográficas onde a execução sBPF seria demasiado lenta.

Verificar assinatura ed25519

O programa ed25519 verifica uma ou mais assinaturas ed25519 dentro de uma única instrução.

Programa	ID do programa	Descrição	Instruções	Fonte
Programa Ed25519	`Ed25519SigVerify111111111111111111111111111`	Verifica assinaturas ed25519. Se alguma assinatura falhar, um erro é retornado.	Instruções	Fonte

O primeiro u8 da instrução contém uma contagem do número de assinaturas a verificar, seguido de um único byte de preenchimento. Após isso, a seguinte estrutura é serializada uma vez por assinatura:

Ed25519SignatureOffsets

struct Ed25519SignatureOffsets {
    signature_offset: u16,             // offset to ed25519 signature of 64 bytes
    signature_instruction_index: u16,  // instruction index to find signature
    public_key_offset: u16,            // offset to public key of 32 bytes
    public_key_instruction_index: u16, // instruction index to find public key
    message_data_offset: u16,          // offset to start of message data
    message_data_size: u16,            // size of message data
    message_instruction_index: u16,    // index of instruction data to get message data
}

Signature verification pseudocode

process_instruction() {
    for i in 0..count {
        // i'th index values referenced:
        instructions = &transaction.message().instructions
        instruction_index = ed25519_signature_instruction_index != u16::MAX ? ed25519_signature_instruction_index : current_instruction;
        signature = instructions[instruction_index].data[ed25519_signature_offset..ed25519_signature_offset + 64]
        instruction_index = ed25519_pubkey_instruction_index != u16::MAX ? ed25519_pubkey_instruction_index : current_instruction;
        pubkey = instructions[instruction_index].data[ed25519_pubkey_offset..ed25519_pubkey_offset + 32]
        instruction_index = ed25519_message_instruction_index != u16::MAX ? ed25519_message_instruction_index : current_instruction;
        message = instructions[instruction_index].data[ed25519_message_data_offset..ed25519_message_data_offset + ed25519_message_data_size]
        if pubkey.verify(signature, message) != Success {
            return Error
        }
    }
    return Success
}

Verificar recuperação secp256k1

O programa secp256k1 verifica operações de recuperação de chave pública secp256k1 (ecrecover).

Programa	ID do programa	Descrição	Instruções	Fonte
Programa Secp256k1	`KeccakSecp256k11111111111111111111111111111`	Verifica operações de recuperação de chave pública secp256k1 (ecrecover).	Instruções	Fonte

O primeiro byte da instrução contém uma contagem do número de chaves públicas a verificar. Após isso, a seguinte estrutura é serializada uma vez por chave pública:

SecpSignatureOffsets

struct SecpSignatureOffsets {
    signature_offset: u16,                // offset to [signature,recovery_id] of 64+1 bytes
    signature_instruction_index: u8,      // instruction index to find signature
    eth_address_offset: u16,              // offset to ethereum_address of 20 bytes
    eth_address_instruction_index: u8,    // instruction index to find ethereum address
    message_data_offset: u16,             // offset to start of message data
    message_data_size: u16,               // size of message data
    message_instruction_index: u8,        // instruction index to find message data
}

Recovery verification pseudocode

process_instruction() {
  for i in 0..count {
      // i'th index values referenced:
      instructions = &transaction.message().instructions
      signature = instructions[signature_instruction_index].data[signature_offset..signature_offset + 64]
      recovery_id = instructions[signature_instruction_index].data[signature_offset + 64]
      ref_eth_pubkey = instructions[eth_address_instruction_index].data[eth_address_offset..eth_address_offset + 20]
      message_hash = keccak256(instructions[message_instruction_index].data[message_data_offset..message_data_offset + message_data_size])
      pubkey = ecrecover(signature, recovery_id, message_hash)
      eth_pubkey = keccak256(pubkey[1..])[12..]
      if eth_pubkey != ref_eth_pubkey {
          return Error
      }
  }
  return Success
}

Os dados de assinatura e mensagem podem referenciar quaisquer dados de instrução na transação. Ao especificar a sysvar de instruções especiais, os programas também podem ler dados da própria transação.

O custo da transação é igual ao número de assinaturas a verificar multiplicado pelo custo de verificação por assinatura.

Verificar assinatura secp256r1

O programa secp256r1 verifica até 8 assinaturas secp256r1 por instrução.

Programa	ID do programa	Descrição	Instruções	Fonte
Programa Secp256r1	`Secp256r1SigVerify1111111111111111111111111`	Verifica até 8 assinaturas secp256r1. Recebe uma assinatura, chave pública e mensagem. Retorna erro se alguma falhar.	Instruções	Fonte

O primeiro u8 da instrução é uma contagem de assinaturas a verificar, seguido por um único byte de preenchimento. Depois disso, a seguinte estrutura é serializada uma vez por assinatura:

Secp256r1SignatureOffsets

struct Secp256r1SignatureOffsets {
    signature_offset: u16,             // offset to compact secp256r1 signature of 64 bytes
    signature_instruction_index: u16,  // instruction index to find signature
    public_key_offset: u16,            // offset to compressed public key of 33 bytes
    public_key_instruction_index: u16, // instruction index to find public key
    message_data_offset: u16,          // offset to start of message data
    message_data_size: u16,            // size of message data
    message_instruction_index: u16,    // index of instruction data to get message data
}

Valores S baixos são aplicados para todas as assinaturas para evitar maleabilidade acidental de assinatura.

Signature verification pseudocode

process_instruction() {
    if data.len() < SIGNATURE_OFFSETS_START {
        return Error
    }

    num_signatures = data[0] as usize
    if num_signatures == 0 || num_signatures > 8 {
        return Error
    }

    expected_data_size = num_signatures * SIGNATURE_OFFSETS_SERIALIZED_SIZE + SIGNATURE_OFFSETS_START
    if data.len() < expected_data_size {
        return Error
    }

    for i in 0..num_signatures {
        offsets = parse_signature_offsets(data, i)

        signature = get_data_slice(data, instruction_datas, offsets.signature_instruction_index, offsets.signature_offset, SIGNATURE_SERIALIZED_SIZE)

        if s > half_curve_order {
            return Error
        }

        pubkey = get_data_slice(data, instruction_datas, offsets.public_key_instruction_index, offsets.public_key_offset, COMPRESSED_PUBKEY_SERIALIZED_SIZE)

        message = get_data_slice(data, instruction_datas, offsets.message_instruction_index, offsets.message_data_offset, offsets.message_data_size)

        if !verify_signature(signature, pubkey, message) {
            return Error
        }
    }

    return Success
}

Programas pré-compilados