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WTF Opcodes极简入门: 12. SHA3指令

我最近在重新学以太坊opcodes，也写一个“WTF EVM Opcodes极简入门”，供小白们使用。

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这一讲，我们将介绍EVM唯一内置的密码学指令--SHA3，你可以用它计算keccak-256哈希。

SHA3指令

在EVM中，计算数据的哈希是一个常见的操作。以太坊使用Keccak算法（SHA-3）计算数据的哈希，并提供了一个专门的操作码SHA3，Solidity中的keccak256()函数就是建立在它之上的。

SHA3(offset, size)指令从堆栈中取出两个参数，起始位置offset和长度size（以字节为单位），然后它从内存中读取起始位置offset开始的size长度的数据，计算这段数据的Keccak-256哈希，并将结果（一个32字节的值）压入堆栈。它的操作码为0x20，gas消耗为30 + 6*数据的字节长度 + 扩展内存成本。

在Python中，我们可以使用pysha3库来实现keccak-256哈希计算。首先你需要安装这个库：

pip install pysha3

下面，让我们在极简EVM中支持SHA3指令：

import sha3

SHA3 = 0x20

def sha3(self):
    if len(self.stack) < 2:
        raise Exception('Stack underflow')
    
    offset = self.pop()
    size = self.pop()
    data = self.memory[offset:offset+size]  # 从内存中获取数据
    hash_value = int.from_bytes(sha3.keccak_256(data).digest(), 'big')  # 计算哈希值
    self.stack.append(hash_value)  # 将哈希值压入堆栈

def run(self):
    while self.pc < len(self.code):
        op = self.next_instruction()

        # ... 其他指令的实现 ...

            elif op == SHA3: # 如果为SHA3
                self.sha3()

我们可以尝试运行一个包含SHA3指令的字节码：0x5F5F20（PUSH0 PUSH0 SHA3）。这个字节码将两个0推入堆栈，然后使用SHA3指令计算0的哈希。

# SHA3
code = b"\x5F\x5F\x20"
evm = EVM(code)
evm.run()
print(hex(evm.stack[-1]))  # 打印出0的keccak256 hash
# output: 0xc5d2460186f7233c927e7db2dcc703c0e500b653ca82273b7bfad8045d85a470

我们可以在evm.codes上验证结果：

总结

这一讲，我们介绍了EVM中重要的操作符SHA3，它为我们提供了计算数据哈希的功能，这在验证数据或身份时非常重要。目前，我们写的极简EVM已经支持了112/144个操作码，剩下的不多了！