Electrum交易解析器：PSBT与部分签名工作流-优快云博客

Electrum交易解析器：PSBT与部分签名工作流

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PSBT（部分签名交易）基础

PSBT（Partially Signed Transaction，部分签名交易）是一种交易格式，允许多个签名者分步签署交易，无需共享私钥。Electrum通过模块化设计实现了PSBT的完整生命周期管理，包括创建、解析、签名和合并等核心操作。

PSBT的核心价值

传统交易需要一次性完成所有签名，而PSBT支持：

多签钱包的协作签名流程
硬件钱包与软件钱包的安全交互
离线设备与在线设备的签名分工

在Electrum中，PSBT相关功能主要通过electrum/transaction.py实现，该模块定义了TxInput、TxOutput等核心数据结构，以及PSBT的序列化与解析逻辑。

Electrum中的PSBT工作流

1. 交易创建与PSBT生成

Electrum使用PartialTransaction类表示未完成的交易，通过create_psbt()方法生成PSBT格式数据：

# 伪代码：PSBT创建流程
from electrum.transaction import PartialTransaction

# 1. 创建部分交易
partial_tx = PartialTransaction()
partial_tx.add_input(prevout=TxOutpoint(txid=..., out_idx=0))
partial_tx.add_output(scriptpubkey=..., value=10000)

# 2. 生成PSBT
psbt = partial_tx.to_psbt()
psbt_base64 = psbt.serialize()  # 转换为Base64格式以便传输

2. PSBT解析与验证

收到PSBT后，Electrum通过parse_psbt()方法重建交易结构并验证完整性：

# 伪代码：PSBT解析流程
from electrum.transaction import parse_psbt

psbt = parse_psbt(psbt_base64)
# 验证输入输出合法性
psbt.validate()
# 检查是否包含必要的UTXO数据
for txin in psbt.inputs:
    if not txin.utxo:
        raise MissingUTXOError("输入缺少UTXO数据")

3. 签名生成与合并

Electrum支持多种签名方式，包括软件签名和硬件钱包签名：

# 伪代码：PSBT签名流程
from electrum.wallet import Abstract_Wallet

wallet = Abstract_Wallet.load(...)
# 使用钱包密钥签名
signed_psbt = wallet.sign_psbt(psbt)

# 合并多个签名（适用于多签场景）
another_signed_psbt = ...  # 其他签名者的PSBT
final_psbt = signed_psbt.combine(another_signed_psbt)

# 提取完整交易并广播
tx = final_psbt.extract_transaction()
tx.broadcast()

关键数据结构解析

TxInput与UTXO管理

electrum/transaction.py中的TxInput类封装了交易输入信息，包括prevout（前序输出引用）、script_sig（脚本签名）和witness（隔离见证数据）。PSBT通过utxo属性关联未花费交易输出：

class TxInput:
    prevout: TxOutpoint  # 引用前序交易输出
    script_sig: bytes    # 脚本签名
    witness: bytes       # 隔离见证数据
    _utxo: Optional[Transaction]  # 关联的UTXO数据
    
    def value_sats(self) -> Optional[int]:
        """获取输入的货币数量（以聪为单位）"""
        return self._utxo.outputs[self.prevout.out_idx].value if self._utxo else None

Sighash类型与签名生成

Electrum定义了Sighash枚举类，支持标准签名哈希类型（ALL、NONE、SINGLE）及ANYONECANPAY标志：

class Sighash(IntEnum):
    DEFAULT = 0  # Taproot专用
    ALL = 1
    NONE = 2
    SINGLE = 3
    ANYONECANPAY = 0x80  # 可与其他类型组合

签名生成逻辑在sign_input()方法中实现，根据输入类型（P2PKH/P2WPKH/P2TR）选择不同的签名算法：

def sign_input(txin: TxInput, key: Key, sighash: Sighash) -> bytes:
    if txin.is_taproot():
        # Taproot签名（BIP-340）
        return bip340_sign(key, txin, sighash)
    elif txin.is_segwit():
        # 隔离见证签名（BIP-143）
        return segwit_sign(key, txin, sighash)
    else:
        # 传统签名
        return legacy_sign(key, txin, sighash)

多签工作流与硬件集成

多签PSBT协作流程

Electrum的多签钱包通过PSBT实现签名者之间的无信任协作：

创建阶段：发起者生成包含所有输入输出的PSBT
分发阶段：通过安全渠道发送PSBT给其他签名者
签名阶段：各签名者独立签名并返回PSBT
合并阶段：组合所有签名生成完整交易
广播阶段：将最终交易发送至网络

硬件钱包交互

PSBT的一大优势是支持硬件钱包安全签名。Electrum通过electrum/hw_wallet/模块与硬件设备通信，将PSBT发送至设备签名，避免私钥暴露：

# 伪代码：硬件钱包签名流程
from electrum.hw_wallet.plugin import HW_PluginBase

hw_plugin = HW_PluginBase.get_instance("trezor")
# 将PSBT发送至硬件设备
hw_signed_psbt = hw_plugin.sign_psbt(psbt)

常见问题与解决方案

PSBT不完整错误

问题：解析PSBT时提示MissingUTXOError
解决：确保PSBT包含所有输入的UTXO数据，可通过add_utxo()方法补充：

psbt.add_utxo(txid=..., out_idx=0, scriptpubkey=..., value=...)

签名验证失败

问题：合并签名后验证失败
解决：检查Sighash类型是否一致，多签场景需确保所有签名使用相同的哈希标志：

# 验证所有输入使用相同的Sighash类型
sighashes = {txin.sighash for txin in psbt.inputs}
if len(sighashes) > 1:
    raise InconsistentSighashError("签名哈希类型不一致")

硬件钱包拒绝签名

问题：硬件设备拒绝签署PSBT
解决：检查交易金额和接收地址是否正确，部分设备要求验证输出脚本：

for txout in psbt.outputs:
    if not txout.address:
        raise InvalidOutputError("输出地址无效")

总结与最佳实践

PSBT通过标准化的部分签名流程，极大简化了多签钱包、硬件钱包等复杂场景的实现。Electrum的PSBT解析器遵循BIP-174规范，提供了完整的创建、解析、签名和合并功能。使用时建议：

验证PSBT完整性：接收PSBT后先调用validate()方法检查格式
使用隔离见证地址：优先选择P2WPKH/P2TR等隔离见证类型，降低交易费用
备份PSBT文件：多签过程中保存中间状态的PSBT，防止签名丢失
离线签名：敏感操作使用离线设备签名，提高私钥安全性

通过合理使用PSBT，Electrum用户可以安全高效地完成各类交易，尤其是在需要多方协作的场景中。

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创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考