如何用比特币私钥创建以太坊地址
人民干脆面
发表于 2022-12-27 20:32:10
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有些人会以为 BTC 跟 ETH 是不同的链所以用的椭圆曲线并不相同,但事实上两个链使用的都是相同的 secp256k1 曲线,所以获得公钥的方式完全一样,差别在从公钥生成地址的过程,接下来我们会先介绍如何安全的生成私钥,然后说明 ETH 如何从地址验证由私钥生成的公钥。* f: w$ [2 e5 J. M V; L
6 o4 z9 `: g* F2 ]6 b5 \
私钥的规格: p% D* {: j7 k+ w l. m
私钥必须为正整数且必须小于 secp256k1 曲线的阶 (secp256k1 的阶为FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEBAAEDCE6AF48A03BBFD25E8CD0364141),每个点可由一组 256位代表,而 256 位正好是 32 个字节,所以我们需要提供这个曲线算法 32 个字节的数据。 w5 i# }: [' D9 N$ j
换句话说,BTC 及 ETH的私钥都是一组 32 字节的字符串,但它也可以是二进制字符串、Base64字符串、WIF 密钥、助记码( mnemonic phrase )、十六进制字符串。
2 D u& @) q1 @* f7 ]
相同的私钥,以不同的格式编写。
" [; H4 m4 D1 R) [3 C+ x2 m
安全的私钥生成
既然都知道他们使用的是同一条曲线,那我们其实就可以使用 BTC 社群比较信任的 bitaddress.org 来生成我们的私钥,(用 MEW 或 Metamask 也都是不错的选择,至少他可以不是一串裸露在外的私钥),但如果有良好安全意识的话,我们甚至不应该用浏览器来生成我们重要的私钥 (可以看看 Reddit 上的讨论),所以我们将用 python 设计一个更简单的 bitaddress。& S7 k" K4 d' l0 K' X9 a) K+ b, i
, A6 K/ e% q+ \" I* R
了解 Bitaddress原理9 a# q# `8 _& n; T/ c5 O
Bitaddress 做了三件事情。首先,初始化字节数组,然后尝试从用户的计算机获得尽可能多的熵,根据用户的输入填满数组,最后生成私钥。8 \% x, Z$ h _3 @& P4 o* T
Bitaddress 使用 256 字节的数组来存储熵。这个数组是被循环覆写的,所以当数组第一次填满时,索引变为零,然后覆写过程再次开始。) \+ K8 G- x( G
程序从 window.crypto 生成一个 256 字节的数组。然后写入一个时间戳来获得 4 个字节的熵。在这之后,它获得一些其他的数据包括屏幕大小,时区,浏览器扩充套件,地区等。来获得另外 6 个字节。3 ^" s+ [6 E+ i# M+ D8 H) N
初始化后,使用者持续输入来覆写初始字节。当移动光标时,程序会写入光标的位置。当按下按钮时,程序会写入按下的按钮的字符代码。
最后,bitaddress 使用累积的熵来生成私钥。bitaddress 使用名为 ARC4 的 RNG算法。用当前时间以及收集的熵初始化ARC4,然后逐个取得字节,总共取 32 次。5 Q# E9 Q, k/ e% b; A5 `; N$ u2 O3 g
初始化我们自己的种子池$ x% o4 g4 [! g! J" A! X5 L
我们从加密 RNG 和时间戳中写入一些字节。__seed_int 以及__seed_byte是将熵插入池的数组中的两个函式,而我们使用secrets生成我们的随机数。
def __init_pool(self):
for i in range(self.POOL_SIZE):
random_byte = secrets.randbits(8)
self.__seed_byte(random_byte)6 ]$ _, j Z- z8 u# J& e+ Y
time_int = int(time.time())/ o& F, `1 r' e1 h
self.__seed_int(time_int)
def __seed_int(self, n):
self.__seed_byte(n)- w2 J) [; f1 a, |5 P# S! o
self.__seed_byte(n >> 8)! q/ e: i! i6 V v7 d/ {1 R
self.__seed_byte(n >> 16)
self.__seed_byte(n >> 24)& Q: m* t/ d" J8 S: G
def __seed_byte(self, n):! K- b8 z7 I, W/ {" d7 [' ~
self.pool[self.pool_pointer] ^= n & 255! e: G7 h$ l- {; {) F
self.pool_pointer += 1
if self.pool_pointer >= self.POOL_SIZE:
self.pool_pointer = 0" A9 d# r, q4 d: K F' |% a
由输入填充种子池
这里我们先写入一个时间戳,然后写入用户输入的字符串。* k( D7 q6 ^7 y* g
def seed_input(self, str_input):) P* J* Z; R) ?& n4 ^% ~. o& v5 L
time_int = int(time.time())
self.__seed_int(time_int)
for char in str_input:& U3 f- A# v' D9 ~
char_code = ord(char), f1 S) E+ ^$ e* V' |: d
self.__seed_byte(char_code)2 N/ a" F1 M u( ?# o2 K
生成私钥
首先使用我们的池生成 32 位的数字,并确保我们的私钥在范围内(1, CURVE_ORDER),然后为了方便,我们转为十六进制并删除 0x 的部分。
1 c1 s- e( {1 s9 V8 z4 @' A3 B
def generate_key(self):( C" h3 }: {9 ^- ~
big_int = self.__generate_big_int()1 Y& f6 _. n: | ~: }
big_int = big_int % (self.CURVE_ORDER — 1) # key
big_int = big_int + 1 # key > 0
key = hex(big_int)[2:]
return key
def __generate_big_int(self):
if self.prng_state is None:
seed = int.from_bytes(self.pool, byteorder='big', signed=False)
random.seed(seed)
self.prng_state = random.getstate(), _1 B$ b# c5 M9 H/ V
random.setstate(self.prng_state)
big_int = random.getrandbits(self.KEY_BYTES * 8)
self.prng_state = random.getstate()
return big_int, s0 G" K* D( v% w
最后仅需三行就可以生成我们的私钥。
( x; S0 o% Q. k2 L! N2 S4 x+ m8 u7 B
kg = KeyGenerator()
kg.seed_input(‘Truly random string. I rolled a dice and got 4.’)5 H. ?5 r+ n: |+ P$ D5 m
kg.generate_key()& }& N& T/ m" ~6 v' R/ u$ e2 i7 n
生成ETH公钥
将我们刚刚的私钥代入椭圆曲线,我们会得到一个 64 字节的整数,它是两个 32 字节的整数,代表椭圆曲线上连接在一起的 X 点和 Y 点。* R) F, y7 B, K
private_key_bytes = codecs.decode(private_key, 'hex'), h8 z+ B! U7 w! ^
# 獲得 ECDSA 公鑰
key = ecdsa.SigningKey.from_string(private_key_bytes, curve=ecdsa.SECP256k1).verifying_key2 v/ N! M( M; Q2 _
key_bytes = key.to_string(), @$ |5 Y1 O/ U/ x
key_hex = codecs.encode(key_bytes, 'hex')
钱包地址) i# t/ D5 M9 t. k) V' _
要从公钥创建地址时,我们只需要将公钥带入 Keccak-256 (你可能会听到一些人称呼他为"卡咖256"),然后获得回传值的最后 20 个字节。没有 Base58 或任何其他转换,唯一需要的是在地址的开头添加 0x。1 A }* J5 f0 V% \4 e
public_key_bytes = codecs.decode(public_key, 'hex')
keccak_hash = keccak.new(digest_bits=256)3 ^& g& i% E. S8 i
keccak_hash.update(public_key_bytes)
keccak_digest = keccak_hash.hexdigest()$ G0 D- m H2 z, N% A. N& o
# Take the last 20 bytes
wallet_len = 40
wallet = '0x' + keccak_digest[-wallet_len:]3 G& G( v2 N- H8 ?6 T
校验和 (ERC-55) ^3 T( A. F5 W$ v5 R, w" ^
比特币通过将公钥哈希后并获得回传值的前 4 个字节来创建校验和,如果不添加校验和则无法获得有效地址。3 Y R1 y1 S/ I1 s
但以太坊一开始并没有校验和机制来验证公钥的完整性。直到 Vitalik Buterin 在 2016 年时引入了校验和机制,也就是 EIP-55,并且后来被各家钱包和交易所采用。, _/ ?" Q4 Y8 s" e. j3 J4 x
将校验和添加到以太坊钱包地址使其区分大小写
首先,获得地址的 Keccak-256 哈希值。需要注意的是,将此地址传递至哈希函数时不能有0x的部分。
其次,依序迭代初始地址的字节。如果哈希值的第 i 个字节大于或等于 8,则将第 i 个地址的字符转换为大写,否则将其保留为小写。
最后,在回传的字符串开头加回0x。如果忽略大小写,校验和地址会与初始地址相同。但使用大写字母的地址让任何人都能检验地址是否有效。% n; j( c# T6 ^* C2 G9 e( m
此校验和有几个好处:
1. 向后兼容许多接受混合大小写的十六进制解析器,将来也能轻松引入;
2. 保持长度为 40 个字符;4 y2 s2 R2 p; i& y$ ~: C
3. 平均每个地址将有 15 个校验位,如果输入错误,随机生成的地址意外通过检查的净概率将为0.0247%,虽然不如 4 字节的校验代码好,但比 ICAP 提高了约 50 倍;% j3 }$ J! W H$ I! B) G
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()3 G2 _' k$ {0 I4 y1 |
for i in range(len(address)):
address_char = address keccak_char = keccak_digest. u9 \/ F8 m8 Z/ B$ b! B
if int(keccak_char, 16) >= 8:6 X, I6 u3 h- }, q
checksum += address_char.upper()
else:
checksum += str(address_char)
总结
为以太坊创建钱包地址相较于比特币简单得多。我们需要做的就只是将私钥丢到椭圆曲线,然后再把得到的公钥丢到Keccak-256,最后撷取该哈希值的后面 20 个字节。
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