精通以太坊--钱包的生成(十一)

区块链web3学习探索者
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新手学习以太坊相关知识，如果有问题或建议，请在g此z处h留言。[互联网去中心化小白手册]

上一节了解了公钥和地址的基础概念，这节将上面的知识融合在一起，了解一下钱包技术等相关知识。

1 钱包

“钱包”这个词在以太坊中代表几种不同的东西。

  • 抽象来说，钱包主要是一个用户界面。钱包控制对以太坊的访问，管理私钥和地址，跟踪账户余额，创建并签名交易。
  • 以太坊钱包还可以跟智能合约交互，比如管理ERC20代币

ERC-20代币是一种在以太坊区块链上创建和发行的标准化数字代币。ERC代表“以太坊请求评论”（Ethereum Request for Comments），20是该标准的提案编号。ERC-20定义了一套规则和接口，确保不同的代币能够在以太坊生态系统内互相兼容，允许它们在不同的应用程序和钱包中顺利进行转账、交易、存储等操作。

  • 从程序员的角度，钱包这个词特指用来存储和管理用户密钥的系统。每个钱包都包含一个密钥管理系统

2 钱包技术概述

最最最基础的几包就是单一私钥和计算出来对应地址，在每一个场合都使用同一个地址，但是这样子基本没有隐私，任何人都可以跟踪你的账户和交易并关联起来。

对于以太坊钱常见误解是认为钱包包含以太币或者代币，其实钱包只保存了密钥。以太币和其他代币都保存在以太坊区块链上，用户使用钱包中保存的私钥来签名交易，进而控制以太币或代币。

钱包主要分两类，取决于它所保存的密钥之间是否存在关联。

  • 非确定性钱包：保存的每一个私钥都是通过不同的随机数独立生成的，私钥之间没有任何关联，这类钱包称为JBOK(Just a Bunch Of Keys)钱包
  • 确定性钱包：所有密钥都是从一个主密钥衍生而来的，这个主密钥就是种子密钥。最常见的派生方法是使用一个类似树形的结构，称为层级饰确定性钱包，HD(hierarchical deterministic) 钱包。

为来防止数据丢失，钱包丢失事件，一般将种子编码为一个英文词列表(也可以为其他语言)--钱包助记词，丢失之后钱包将被控制！！

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3 确定性(种子密钥)钱包

确定性钱包基于种子密钥的钱包，包含了从同一个种子密钥(主密钥)所派生的私钥。种子密钥是一个随机生成的数字，它与其他数据(索引号或链码)一起生成私钥。有种子密钥就可以获得整个钱包的访问权限，这种设计有利有弊。

3.1 层级式确定性钱包(BIP-32/BIP-44)

书中的确定性钱包最高级的形式是有比特币的BIP-32标准定义的HD钱包。

树形结构可以用来表示组织结构的含义，例如一组密钥专门用来收款，另一组专门用来付款。也可以把这样的结构跟公司的组织架构对应，把树形结构的分支跟部门、区域、具体的职能或公司内部的账户分类相匹配。

3.2 种子密钥和助记词(BIP-39)

要安全的备份和恢复私钥有很多方法，最方便快捷的是使用一组有序的单词，只要可以将这些单词组成正确的序列，就可以重建出一把独一无二的私钥。

  • 基于BIP-39的助记词标准
  • 基于BIP-32的层级式确定性钱包标准
  • 基于BIP-43的多用途层级式确定性钱包结构
  • 基于BIP-44的多币种和多账户钱包

随着未来开发，标准可能会改变遗弃。这些准则规定了现在钱包的形式和功能。

4 助记词标准(BIP-39)

助记词中的单词代表用来生成钱包的种子密钥中的内容。创建钱包后，展示一组12或24个单词组成的字符串。助记词用来支持标准的钱包中恢复和重建所有的密钥。

助记词是由BIP-39定义的，BIP-39只是助记词标准的一种实现，以太坊比特币钱包之前还有别的方法，清单不同，BIP-39接受度最广。 生成助记词

  1. 创建一个128比特(位)或256比特(位)的密码学强度的随机数，称为S
  2. 取出S的SHA-256哈希值的前(S的长度/32)比特，作为随机数S的校验值
  3. 将上一步得到的校验值加到随机数S的末尾
  4. 以11比特为单位，将随机数S与校验值的结合数分为多个组
  5. 将每一个11比特的值根据预先定义的字典映射为单词
  6. 保持初始的次序，得出的单词字符串即我们所需的助记词

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从助记词到种子密钥
助记词代表128或256比特的随机数。使用密钥扩展算法，例如PBKDF2可以将这个随机数言生成512比特长的种子，进而用来构建确定性钱包和派生其他密钥。

密钥拓展算法需要两个参数：助记词和盐(salt)，加盐的目的是防止通过循环表格的方式来实现暴力破解；加盐另一个目的是引入额外的密码来保护种子密钥。

  1. PBKDF2密钥扩展算法的第一个参数是步骤6中产生的助记词。
  2. PBKDF2密钥扩展算法的第二个参数是“盐”,盐的内容由用户提出, 可以是一个可选的密码,并跟"mnemonic"组合在一起。
  3. PBKDF2针对助记词和盐进行2048轮哈希运算,使用的是HMACSHA512算法,产生一个512比特的数作为最终输出。这个数字就是种子密钥。

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作为助记词的第二道防线：如果助记词备份泄露，密码是助记词和钱包种子密钥安全的第二道防线。

钱包是任何面向用户的区块链应用的基础，一定要保护好自己的钱包！！！

5 致谢

  • ETH 《精通以太坊》[1]
  • 以太坊官网 密码学[2]

参考资料

[1]

ethereum_book: https://github.com/inoutcode/ethereum_book/tree/master?tab=readme-ov-file

 [2]

以太坊官网: https://ethereum.org

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