以太坊地址是怎么來的 以太坊地址生成過程
以太坊地址是怎么來的
以私鑰為原材料
生成私鑰的過程依賴于偽隨機數(shù)生成器（PRNG）和足夠大的熵。關(guān)于私鑰，最重要的一點是，它是從 1 到 2²⁵⁶-1 的范圍內(nèi)隨機選出的整數(shù)。只要是在這個范圍內(nèi)的數(shù)，都可以用作私鑰。
既然我們已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了私鑰背后的數(shù)學(xué)知識，接下來就可以自己生成有效的私鑰了（譯者注：教育目的，可跟隨作者的思路學(xué)習(xí)，但不推薦自己生成。）。我們不妨將私鑰生成過程想象成一個長達 78 位的水平數(shù)字組合鎖（其可能組合數(shù)量恰好等于 2²⁵⁶-1），然后我們把這個密碼鎖分成 3 排，每排有 26 位。你可以把 PRNG 函數(shù)想象成一個會隨機打亂數(shù)字，打亂出一個數(shù)字組合的東西：一開始每一位都是 0，然后毫無章法地在每一位上選出一個具體的數(shù)字。假設(shè)我們使用 PRNG 函數(shù)生成亂序的數(shù)字組合，得到以下三排數(shù)字：
(1) 04406941321102621719184878;
(2) 43014596507006094171646853;
(3) 06780198554267270848908554;
- 瀏覽器使用 Web Cryptography API （提供 Crypto.getRandomValues(32) 之類的密碼學(xué)原語，或者等價的 32 字節(jié)緩沖區(qū)）作為 PRNG。這個 PRNG 使用你的計算機熵源 作為隨機種子來生成隨機數(shù)。在生成隨機數(shù)的時候，請一定要使用電子熵源，因為一些研究表明，人類比較不擅長選擇隨機數(shù)字（人自己選出來的數(shù)字是有模式的，到不到偽隨機的要求） -
恭喜！你現(xiàn)在已經(jīng)是私鑰
44069413211026217191848784301459650700609417164685306780198554267270848908554 的所有者了。
我們可以使用這個私鑰生成一個比特幣或以太坊地址，或者任何以 1 至 2²⁵⁶-1 為私鑰范圍的區(qū)塊鏈的地址。
要根據(jù)這個私鑰生成一個以太坊地址，我們需要使用橢圓曲線點乘算法（需要一篇專門的文章才能講清楚）。因此，簡單起見，我們會把它交給計算機處理。為此，我們需要把這個私鑰“告訴”計算機。麻煩的是，計算機不會處理十進制形式的信息，它只能理解二進制代碼。目前，我們的只有十進制數(shù)形式的私鑰。因此，我們先要將這個私鑰從十進制數(shù)形式轉(zhuǎn)換為計算機可以理解的比特（bit，也譯成 “位” 或 “位元”）和字節(jié)（byte，一個字節(jié)等于 8 個比特）。
位和字節(jié)
在進行下一步操作之前，我們需要先了解什么是比特和字節(jié)。任何數(shù)字設(shè)備都只能理解由 0 和 1 組成的信息，通常被稱為比特。比特就是“二進制數(shù)字”，即，僅使用 1 和 0 表示的數(shù)字。雖然我們的智能手機和電腦都可以顯示漢字和圖片，還能播放歌曲，它們最終都是比特來表示并處理這些信息的。位越多，表示的信息越大，但說到底無非是一堆 0 和 1 而已。
根據(jù)上下文，多個位可以表示字符（如，在使用 ASCII 編碼時，字母 a 的定義就是 01100001）或數(shù)字（01100001 也可以用來表示十進制數(shù) 97）。在將十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制形式時，就是將其轉(zhuǎn)換成以 2 為底數(shù)的冪之和，其中每個冪的指數(shù)遞增。例如，我們通常采用十進制形式記數(shù)，十進制數(shù)就是以 10 為底數(shù)的冪之和。因此，在使用二進制時，在 2 的N 次冪以內(nèi)的整數(shù)，我們就可以用 n 個位來表示和存儲。
- 8 位電子游戲機最高能夠表達的十進制數(shù)是 255，因為它們使用的中央處理單元（CPU）最多只能執(zhí)行 8 位操作（譯者注：上圖的左邊解釋了為什么 N 個位就可以表示 2 的 N 次冪以內(nèi)的數(shù) -- 因為其數(shù)字組合有 2 的 N 次冪種可能性；右邊則演示了一個二進 制數(shù)意味著多大的整數(shù)，即相互轉(zhuǎn)換的計算規(guī)則 -
雖然我們可以使用二進制形式來表達任何數(shù)字，但是二進制形式過于“繁冗”。如果要表示 97，我們需要 8 個二進制數(shù)字。二進制數(shù)對于計算機來說很容易處理，但是不方便人類閱讀。因此，計算機通常會使用十六進制而非二進制來表示數(shù)據(jù)：位置數(shù)字系統(tǒng)以 16 為底數(shù)來表示數(shù)字。一位十六進制數(shù)可表示四位二進制數(shù)。我們可以用十六進制數(shù) 61 來表示二進制數(shù) 01100001 或十進制數(shù) 97，這樣就比二進制少了 6 位數(shù)。十六進制數(shù)使用 ABCDEF 來表示 10 至 15，通常用來縮小數(shù)據(jù)。
私鑰有多少個比特？
再說回私鑰，我們知道私鑰的范圍是 1 至 2²⁵⁶-1。我們該如何用位來表示它？需要用到多少位？如上文所述，在將十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制形式時，就是將其轉(zhuǎn)換成以 2 為底數(shù)的冪之和。在使用 8 位二進制數(shù)時，我們能表示的最大的數(shù)是 2⁷ + 2⁶ + 2⁵ + 2⁴ + 2³ + 2² + 2¹ + 2⁰，即，整數(shù) 255。我們可以看出，要表達 2^n 以內(nèi)的數(shù)，我們就需要 n 個位。由此可推得，我們需要 256 位，或者說 32 字節(jié)（256/8），來表示我們的私鑰。
- 十六進制數(shù)據(jù)表示旨在減少表示數(shù)字所需的位數(shù)。但是，計算機依然只能使用二進制來處理數(shù)據(jù) -
如果我們一致同意需要使用 32 字節(jié)來表示我們在 [1, 2²⁵⁶-1] 范圍內(nèi)的私鑰，那么在十六進制形式下，我們需要 64 個數(shù)來表示私鑰?，F(xiàn)在，我們可以將原始私鑰
44069413211026217191848784301459650700609417164685306780198554267270848908554
轉(zhuǎn)換成十六進制形式：
616E6769652E6A6A706572657A616775696E6167612E6574682E6C696E6B0D0A
看到十六進制私鑰中多出的字母 A、B、C、D、E 了嗎？看到這些字母，我們就可以輕易辨別出這個數(shù)是十六進制的。
從私鑰到公鑰
現(xiàn)在，我們可以把這個十六進制私鑰告訴我們的計算機了。我們可以使用 JavaScript 之類的編程語言輕松導(dǎo)入這個十六進制私鑰，以便用于之后的乘法運算。在以下代碼中，之前得到的十六進制數(shù)被導(dǎo)入作為私鑰（“sk”是 secret_key 的縮寫，是密碼學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)記法）。這個十六進制數(shù)是以 16 為底數(shù)的。
- 通過使用 BigNumber 庫，我們可以確保轉(zhuǎn)換過程中不會丟失任何小數(shù)。這些數(shù)字通常會被表達成指數(shù)（例如，4.406941321102622e+76），而且如果我們直接將其解析成十六進制，就會失去精度。如果不使用 BigNumber 庫，我們得到的十六進制私鑰就會變成
616e6769652e6c00000000000000000000000000000000000000000000000000 -
導(dǎo)入私鑰之后，下一步就是創(chuàng)建公鑰。你可能還記得，我們在第一篇文章中提到過，在獲取以太坊地址之前，我們先要通過私鑰來生成公鑰。根據(jù)以太坊黃皮書所述，公鑰生成過程遵循的是標(biāo)準(zhǔn)的 ECDSA 公鑰生成算法，其中，我們將私鑰乘以生成器點得到一個坐標(biāo)，將該坐標(biāo)的 x 值和 y 值前后拼在一起就是公鑰。我們的公鑰（在密碼學(xué)中記為“pk”）可以用來生成我們的以太坊地址。
- x 和 y 是使用橢圓曲線上的點乘以我們的私鑰（sk）得到的。雖然私鑰可以在任意區(qū)塊鏈中作為一個地址的唯一生成器，以 太坊專門使用橢圓曲線 secp256k1 生成公鑰；因此，私鑰的簽名操作也跟這條曲線有關(guān) -
終于到了最后一步。有了公鑰，我們就執(zhí)行黃皮書中的最后一個操作：
給定某個私鑰，以太坊地址 A 是對應(yīng) ECDSA 公鑰的 Keccak 哈希值的最右邊 160 位。
鑒于我們已經(jīng)有了自己的 ECDSA 公鑰，剩下的唯一一件事是在我們的公鑰上執(zhí)行 Keccak 哈希函數(shù)，取結(jié)果最右邊的 160 位。當(dāng)我們將這些操作結(jié)果存儲在“緩沖區(qū)”（就好像存儲信息的小盒子）時，我們可以“丟掉”（切片）前 24 個十六進制數(shù)，只留下后 40 個十六進制數(shù)，或者更準(zhǔn)確地說，20 個字節(jié)（這就是以太坊地址的長度）。
- 以太坊地址被設(shè)計為 20 個字節(jié)。有人認(rèn)為刪掉一些字節(jié)（具體來說是 12 個字節(jié)）可能會引起碰撞，導(dǎo)致兩個私鑰生成相同的以太坊地址。不過到目前為止，還沒發(fā)生過這種情況 -
你的個人專屬錢包
如你所見，只要一個數(shù)（雖然很長）就可以生成一個以太坊地址來存儲各類資產(chǎn)：從代表虛擬貓、磁帶、襪子和門票等物品的 NFT 到具有增值潛力的密碼學(xué)資產(chǎn)等等。你的以太坊地址是公開的，而且像你的家庭住址一樣，但是只能通過鑰匙打開。如果你不想自己來處理所有這些流程，你可以在 Portis 上注冊一個賬戶。Portis 會自動為你創(chuàng)建私鑰（這個私鑰只有你知道，因為它采用的是端到端加密架構(gòu)）以及對應(yīng)的以太坊地址，供你在 100 多個 dApp 中使用。
以太坊地址生成過程
以太坊地址生成過程如下：
1、生成 256 位隨機數(shù)作為私鑰。
2、將私鑰轉(zhuǎn)化為 secp256k1 非壓縮格式的公鑰，即 512 位的公鑰。
3、使用散列算法 Keccak256 計算公鑰的哈希值，轉(zhuǎn)化為十六進制字符串。
4、取十六進制字符串的后 40 個字母，開頭加上 0x 作為地址。
以太坊地址生成實例
生成以太坊地址過程實例數(shù)據(jù)：
私鑰：1f2b77e3a4b50120692912c94b204540ad44404386b10c615786a7efaa065d20
公鑰：04dfa13518ff965498743f3a01439dd86bc34ff9969c7a3f0430bbf8865734252953c9884af787b2cadd45f92dff2b81e21cfdf98873e492e5fdc07e9eb67ca74d
地址：0xabcd68033A72978C1084E2d44D1Fa06DdC4A2d57
生成隨機數(shù)作為私鑰
生成 256 位隨機數(shù)：
>>> import random >>> r = random.randint(0, 2**256) >>> r 14098500174935566811277058424286341448580475958153633347646702637404947635488 >>> r.to_bytes(32, byteorder='big').hex() '1f2b77e3a4b50120692912c94b204540ad44404386b10c615786a7efaa065d20'
私鑰生成公鑰
以太坊使用的橢圓曲線算法為 secp256k1，從私鑰生成對應(yīng)的公鑰有兩種方法：比特幣工具 bx 和 secp256k1-py 包。
使用 bx 工具生成公鑰
Mac 用戶可以使用 brew 安裝 bx 工具：
$ brew install bx
以 1f2b77e3a4b50120692912c94b204540ad44404386b10c615786a7efaa065d20 作為私鑰，然后使用 bx 工具將私鑰轉(zhuǎn)化為 secp256k1 的非壓縮格式公鑰：
$ bx ec-to-public 1f2b77e3a4b50120692912c94b204540ad44404386b10c615786a7efaa065d20 -u 04dfa13518ff965498743f3a01439dd86bc34ff9969c7a3f0430bbf8865734252953c9884af787b2cadd45f92dff2b81e21cfdf98873e492e5fdc07e9eb67ca74d
使用 secp256k1-py 包生成公鑰
使用 pip 安裝：
$ pip install secp256k1
之后將私鑰轉(zhuǎn)化為公鑰：
>>> import secp256k1 >>> private_key = '1f2b77e3a4b50120692912c94b204540ad44404386b10c615786a7efaa065d20' >>> private_key = bytes.fromhex(private_key) >>> privkey = secp256k1.PrivateKey(private_key) >>> privkey.pubkey.serialize(compressed=False).hex() '04dfa13518ff965498743f3a01439dd86bc34ff9969c7a3f0430bbf8865734252953c9884af787b2cadd45f92dff2b81e21cfdf98873e492e5fdc07e9eb67ca74d'
計算公鑰哈希值
要使用 keccak256 哈希算法，可以使用 PyCryptodome 工具，使用 pip 進行安裝：
$ pip install pycryptodome
公鑰開頭去除 04，將剩余部分轉(zhuǎn)化為字節(jié)串并使用 keccak256 算法進行哈希：
>>> from Crypto.Hash import keccak >>> keccak_hash = keccak.new(digest_bits=256) >>> public_key = '04dfa13518ff965498743f3a01439dd86bc34ff9969c7a3f0430bbf8865734252953c9884af787b2cadd45f92dff2b81e21cfdf98873e492e5fdc07e9eb67ca74d'[2:] >>> public_key = bytes.fromhex(public_key) >>> keccak_hash.update(public_key) <Crypto.Hash.keccak.Keccak_Hash object at 0x102960588> >>> keccak_hash.hexdigest() '39c0eb3b26d4838930b1f34babcd68033a72978c1084e2d44d1fa06ddc4a2d57'
得到地址
取哈希值十六進制字符串后 40 個字母，開頭加上 0x 生成最終的以太坊地址：
>>> '0x' + '39c0eb3b26d4838930b1f34babcd68033a72978c1084e2d44d1fa06ddc4a2d57'[-40:] '0xabcd68033a72978c1084e2d44d1fa06ddc4a2d57'
以太坊地址生成 Python3 實現(xiàn)
使用 Python3 實現(xiàn)以太坊地址生成：
import secp256k1
from Crypto.Hash import keccak
def get_eth_addr(private_key_str=None):
if private_key_str is None:
private_key = secp256k1.PrivateKey()
private_key_str = private_key.serialize()
else:
private_key_bytes = bytes.fromhex(private_key_str)
private_key = secp256k1.PrivateKey(private_key_bytes)
public_key_bytes = private_key.pubkey.serialize(compressed=False)
public_key_str = public_key_bytes.hex()
keccak_hash = keccak.new(digest_bits=256)
keccak_hash.update(public_key_bytes[1:])
h = keccak_hash.hexdigest()
address = '0x' + h[-40:]
return {
"private_key": private_key_str,
"public_key": public_key_str,
"address": address
}
參考資料
以太坊在線地址生成工具：可以作為以太坊靚號地址生成工具，代碼開源：https://github.com/bokub/vanity-eth。
https://pycryptodome.readthedocs.io/en/latest/src/hash/keccak.html：Keccak python 工具。
https://github.com/ctz/keccak：Python2 環(huán)境下使用的 Keccak，此為源代碼，需要自己 clone 在本地使用。
https://github.com/ludbb/secp256k1-py：secp256k1 的 Python 庫。
以上就是以太坊地址是怎么來的 以太坊地址生成過程的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于以太坊地址知識分享的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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