Ethers.js 中 EIP-712 签名验证问题的深度解析

问题背景

在区块链智能合约开发中，EIP-712 是一种标准化的结构化数据签名方法，它允许用户在签名时看到更友好的数据表示形式。然而，在实际开发过程中，开发者经常会遇到客户端签名与合约端验证不匹配的问题。本文将深入分析一个典型的 Ethers.js 与 Solidity 之间的 EIP-712 签名验证问题。

核心问题分析

在用户提供的代码案例中，主要出现了以下现象：

1. 客户端使用 Ethers.js 的 signer.signMessage 方法对 EIP-712 结构化数据进行签名
2. 客户端能够通过 ethers.utils.verifyMessage 正确验证签名
3. 但同样的签名数据传递到 Solidity 合约中进行验证时却失败
4. 即使直接传递客户端生成的 digest 和签名到合约验证函数，仍然验证失败

技术细节剖析

1. 签名流程差异

EIP-712 签名在客户端和合约端的处理流程存在关键差异：

• 客户端处理流程：

  • 构造类型化数据结构
  • 计算域分隔符 (Domain Separator)
  • 计算消息哈希
  • 组合生成最终 digest
  • 对 digest 进行签名

• 合约端验证流程：

  • 重新计算域分隔符
  • 重新计算消息哈希
  • 组合生成 digest
  • 使用 ECDSA.recover 恢复签名地址

2. 常见问题点

经过分析，以下几个环节最容易导致验证失败：

1. 域分隔符计算不一致：

   • 客户端和合约端的域参数必须完全一致
   • 包括 name、version、chainId 和 verifyingContract

2. 类型哈希 (TypeHash) 不匹配：

   • 合约中定义的 PERMIT_BATCH_TYPEHASH 和 PERMIT_DETAILS_TYPEHASH
   • 必须与客户端 types 定义完全一致

3. 数组编码问题：

   • 对于 PermitDetails[] 这样的数组类型
   • 客户端和合约端的编码方式必须一致

4. 签名前缀处理：

   • 区块链签名会自动添加 \x19Ethereum Signed Message:\n 前缀
   • EIP-712 签名则使用 \x19\x01 前缀

解决方案建议

1. 统一签名方法

建议使用 Ethers.js 提供的 signer._signTypedData 方法而非 signMessage：

const signature = await signer._signTypedData(
  domain,
  types,
  permitBatch
);

这种方法会自动处理 EIP-712 特定的签名前缀和格式。

2. 验证域参数一致性

确保客户端和合约端的域参数完全一致：

// 客户端
const domain = {
  name: "Nemo",
  version: "1",
  chainId: 11155111,
  verifyingContract: "0x..."
};

// 合约端
function _DOMAIN_SEPARATOR() internal view returns (bytes32) {
  return keccak256(
    abi.encode(
      keccak256("EIP712Domain(string name,string version,uint256 chainId,address verifyingContract)"),
      keccak256(bytes("Nemo")),
      keccak256(bytes("1")),
      11155111,
      address(this)
    )
  );
}

3. 验证类型哈希一致性

确保类型哈希定义完全匹配：

// 合约中的类型哈希必须与客户端 types 定义完全一致
bytes32 private constant PERMIT_BATCH_TYPEHASH = keccak256(
  "PermitBatch(PermitDetails[] details,address spender,uint256 sigDeadline)"
);

bytes32 private constant PERMIT_DETAILS_TYPEHASH = keccak256(
  "PermitDetails(address token,uint160 amount,uint48 expiration,uint48 nonce)"
);

4. 调试技巧

当遇到验证问题时，可以：

1. 在客户端和合约端分别打印计算出的 digest
2. 比较两者是否一致
3. 如果不一致，逐步检查域分隔符、消息哈希等中间结果

总结

EIP-712 签名验证失败通常是由于客户端和合约端的实现细节不一致导致的。通过使用标准化的签名方法、确保参数一致性以及实施有效的调试策略，可以解决大多数验证问题。开发者应当特别注意数组编码、类型哈希定义和域参数设置等关键环节，这些往往是导致验证失败的常见原因。