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區(qū)塊鏈錢(qián)包科普：如何通過(guò)私鑰創(chuàng)建以太坊錢(qián)包地址？

2021-12-13 12:09:03 | 來(lái)源： | 作者：Timur Badretdinov
這篇文章主要介紹了區(qū)塊鏈錢(qián)包科普：如何通過(guò)私鑰創(chuàng)建以太坊錢(qián)包地址的相關(guān)資料，希望這篇關(guān)于如何通過(guò)私鑰創(chuàng)建以太坊錢(qián)包地址的文章，能夠幫助到各位朋友對(duì)區(qū)塊鏈錢(qián)包原理的理解。

編者注：我們翻譯和出版與密碼學(xué)貨幣的私鑰、地址和錢(qián)包有關(guān)的內(nèi)容，無(wú)非希望傳達(dá)清楚幾個(gè)要點(diǎn)：

1. 密碼學(xué)貨幣不同于傳統(tǒng)的銀行，你有很多工具可以生成一把私鑰來(lái)持有密碼學(xué)貨幣，既不需要向銀行申請(qǐng)，也不需要給誰(shuí)報(bào)備，沒(méi)有任何人能阻止你擁有自己的私鑰和錢(qián)包；

2. 公鑰和用來(lái)接收轉(zhuǎn)賬的地址都是由私鑰使用單向的數(shù)學(xué)運(yùn)算推導(dǎo)出來(lái)的，如果不信任現(xiàn)有的工具，你完全可以自己使用這些數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)生成地址；同時(shí)，公開(kāi)地址不會(huì)產(chǎn)生安全問(wèn)題，因?yàn)榈刂窡o(wú)法反推出公鑰，也無(wú)法反推出私鑰；

3. 使用第三方提供的服務(wù)時(shí)，弄清楚服務(wù)的性質(zhì)，不要向任何人暴露自己的私鑰，并且定期備份。

區(qū)塊鏈錢(qián)包科普：如何通過(guò)私鑰創(chuàng)建以太坊錢(qián)包地址？

在本系列文章的第一篇中，我們得到了如下的比特幣私鑰：

60cf347dbc59d31c1358c8e5cf5e45b822ab85b79cb32a9f3d98184779a9efc2

編者注：這里沒(méi)有寫(xiě)出私鑰的生成過(guò)程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，私鑰就是一串隨機(jī)的十六進(jìn)制字符串，為了安全（私鑰不暴露、不被他人重現(xiàn)出來(lái)），這串隨機(jī)數(shù)的生成環(huán)境應(yīng)盡可能滿足隨機(jī)性、不可預(yù)測(cè)性、不可重現(xiàn)性。

所以，不要自己寫(xiě)一串?dāng)?shù)字來(lái)當(dāng)私鑰，因?yàn)槟阕砸詾榈?ldquo;隨機(jī)”往往并不怎么隨機(jī)，很不安全。

（理論上來(lái)說(shuō)你確實(shí)可以自己連拋 256 次硬幣產(chǎn)生符合長(zhǎng)度要求（64 位）的隨機(jī)數(shù)，但還是很不推薦。）

在本文中，我們會(huì)演示使用這個(gè)私鑰來(lái)獲得公開(kāi)地址，以及與該私鑰對(duì)應(yīng)的以太坊錢(qián)包地址。

通過(guò)私鑰來(lái)獲得比特幣錢(qián)包地址的具體流程有些復(fù)雜，因此我們會(huì)描述簡(jiǎn)化后的版本。我們需要使用一個(gè)哈希函數(shù)去獲得公鑰，還需要使用另一個(gè)函數(shù)去獲得地址。

現(xiàn)在，讓我們開(kāi)始吧。

公鑰

這部分內(nèi)容和之前討論比特幣的文章中所說(shuō)的相同，所以如果你已經(jīng)讀完了，那么就可以跳過(guò)（除非你想要復(fù)習(xí)一下）。

首先，我們需要在私鑰上使用 ECDSA，即橢圓曲線數(shù)字簽名算法。橢圓曲線是通過(guò) y² = x³ + ax + b 公式得出的，其中 a 和 b 可以自定義。橢圓曲線家族有很多知名并且廣泛應(yīng)用的案例。比特幣使用了 secp256k1 曲線，關(guān)于橢圓曲線密碼學(xué)，如果你想了解更多，可以參考此文章。

以太坊使用了同樣的橢圓曲線，secp256k1，因此對(duì)于比特幣和以太坊來(lái)說(shuō)，獲得公鑰的流程是相同的。

對(duì)私鑰作了 ECDSA 運(yùn)算之后，我們得到了 64 字節(jié)的整數(shù)，這是由兩個(gè) 32 字節(jié)的整數(shù)串聯(lián)組成，代表了橢圓曲線上某個(gè)點(diǎn)的 X 值和 Y 值。

在 Python 程序中，代碼顯示如下：

private_key_bytes = codecs.decode(private_key, ‘hex’)
# Get ECDSA public key
key = ecdsa.SigningKey.from_string(private_key_bytes, curve=ecdsa.SECP256k1).verifying_key
key_bytes = key.to_string()
key_hex = codecs.encode(key_bytes, ‘hex’)

注意：從上面的代碼可以看出，我使用了 ecdsa 模塊并通過(guò)編碼器解碼了私鑰。這樣寫(xiě)更多是因?yàn)?Python 的關(guān)系，而與算法本身無(wú)關(guān)，為免誤解，讓我來(lái)好好解釋一下。

Python 語(yǔ)言中，至少有兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型可以保存私鑰和公鑰：“str”和“bytes”。前者對(duì)應(yīng)的是 string（字符串），后者則是 byte array（數(shù)值）。Python 語(yǔ)言中的密碼學(xué)運(yùn)算只能對(duì)“bytes”類(lèi)操作，將 byte 型數(shù)據(jù)作為輸入，并且將輸出作為結(jié)果。

但是，這里面有個(gè)小問(wèn)題：作為字符串的“4f3c”和作為 byte array 的 4f3c 是不等同的，string 等于 byte array 和兩個(gè)元素 O< 的結(jié)合。codecs.decode 方法就是將字符串轉(zhuǎn)換為 byte array。本文中使用的密碼學(xué)操作都要進(jìn)行這一步驟。

錢(qián)包地址

一旦獲得公鑰，我們就可以計(jì)算出錢(qián)包地址，和比特幣不同，以太坊在主網(wǎng)和所有測(cè)試網(wǎng)都有相同的地址。當(dāng)用戶發(fā)起轉(zhuǎn)賬和簽名的時(shí)候，他們需要選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。

為了通過(guò)公鑰得出地址，我們需要做的就是在公鑰上應(yīng)用 Keccak-256 加密算法，然后拿出結(jié)果的后 20 個(gè)字節(jié)，這樣就可以了。整個(gè)過(guò)程不需要其他的哈希函數(shù)，無(wú)需 Base58 編碼，也不用其他任何轉(zhuǎn)換，你唯一需要做的事情就是在地址的開(kāi)頭添加“0x”。

Python代碼如下：

public_key_bytes = codecs.decode(public_key, ‘hex’)
keccak_hash = keccak.new(digest_bits=256)
keccak_hash.update(public_key_bytes)
keccak_digest = keccak_hash.hexdigest()
# Take the last 20 bytes
wallet_len = 40
wallet = ‘0x’ + keccak_digest[-wallet_len:]

校驗(yàn)和（checksum）

我們都知道，比特幣是對(duì)公鑰使用哈希算法，然后取結(jié)果的前 4 個(gè)數(shù)字，以此創(chuàng)建校驗(yàn)和。這對(duì)于所有比特幣地址來(lái)說(shuō)都是適用的，因此在沒(méi)有添加 checksum 字節(jié)之前，用戶無(wú)法獲得有效地址。

編者注：校驗(yàn)和（checksum）是一種較為簡(jiǎn)單的驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性的方法，具體方法有很多種，比如說(shuō)對(duì)一段數(shù)據(jù)逐次取 4 個(gè)比特，把取出的數(shù)全部加起來(lái)，最后得到一個(gè) 4 個(gè)比特的值作為校驗(yàn)和。如果兩段數(shù)據(jù)不一樣，產(chǎn)生的校驗(yàn)和有極大概率是不一樣的。跟哈希函數(shù)的原理有相似之處，但夠不上密碼學(xué)哈希函數(shù)那樣的強(qiáng)度。）

例：

MD5(cvsoiu687y0adbfiq7et5tgho0) = a277a316d38c21786eac518b83af898f

MD5(wysoiu687y0adbfiq7et5tgho0) = becd314fb8d277cfe20aaadc2b52c177

在以太坊中，產(chǎn)生地址的流程與此并不相同。最初的時(shí)候，以太坊中沒(méi)有校驗(yàn)和這樣的機(jī)制來(lái)驗(yàn)證秘鑰的完整性。但是在 2016 年，Vitalik Buterin 引進(jìn)了 checksum 機(jī)制，現(xiàn)在已經(jīng)被錢(qián)包提供商和交易所使用。

在以太坊錢(qián)包地址上添加 checksum 使得我們可以通過(guò)大小寫(xiě)來(lái)校驗(yàn)地址的有效性。

首先，你需要獲得地址的 Keccak-256 哈希值。注意，將地址放入哈希函數(shù)的時(shí)候不可以添加 0x 部分。

其次，你需要迭代初始地址的字符，如果哈希值中的第 i 個(gè)字節(jié)（byte）大于或者等于 8，那么你要將地址中的第 i 個(gè)字符變?yōu)榇髮?xiě)，否則就還是保持小寫(xiě)。

最后，你需要把 0x 添加到結(jié)果的開(kāi)頭。如果忽略大小寫(xiě)，那么校驗(yàn)和地址與初始地址是相同的。但是，這種使用大寫(xiě)字母的做法讓人們可以隨時(shí)隨地檢查地址是否有效。你可以通過(guò)這個(gè)網(wǎng)頁(yè)找到有效驗(yàn)證 checksum 的算法。

通過(guò) checksum 驗(yàn)證方法，我們可以得到下面的結(jié)論：

“平均來(lái)看每個(gè)地址有 15 個(gè)校驗(yàn)位，并且隨機(jī)得出的錯(cuò)誤地址能夠偶然通過(guò)檢驗(yàn)的概率為 0.0247%。”

下面是將 checksum 添加到以太坊地址的代碼：

checksum = ‘0x’
# Remove ‘0x’ from the address
address = address[2:]
address_byte_array = address.encode(‘utf-8’)
keccak_hash = keccak.new(digest_bits=256)
keccak_hash.update(address_byte_array)
keccak_digest = keccak_hash.hexdigest()
for i in range(len(address)):
address_char = address[i]
keccak_char = keccak_digest[i]
if int(keccak_char, 16) >= 8:
checksum += address_char.upper()
else:
checksum += str(address_char)

結(jié)論

如文中所述，和比特幣相比，創(chuàng)建以太坊地址要容易地多。我們需要做的事情就是用私鑰在 ECDSA 上找出公鑰，然后使用 Keccak-256 算法，并以最終哈希值的后 20 個(gè)字節(jié)作為地址。

區(qū)塊鏈錢(qián)包科普：如何通過(guò)私鑰創(chuàng)建以太坊錢(qián)包地址？

如果你想使用這些代碼，我已經(jīng)把它們發(fā)布到這個(gè) GitHub repository 上了.

編者注：如上圖所示，以太坊的公鑰和地址都由私鑰生成，并且其生成所需的數(shù)學(xué)運(yùn)算都是完全公開(kāi)的。

以上就是區(qū)塊鏈錢(qián)包科普：如何通過(guò)私鑰創(chuàng)建以太坊錢(qián)包地址的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于通過(guò)私鑰創(chuàng)建以太坊錢(qián)包地址的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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