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。
私钥的规格' g: U* l ~8 t/ A% q# N9 w, k9 I
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。7 W( G( q: x* f9 c# {& O
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。
* m5 Q9 l) u3 ~$ i6 f9 A9 L' J3 Y
相同的私钥,以不同的格式编写。
' c, t* d/ L+ m( n9 U0 ]
安全的私钥生成# o- ?; p$ @5 w2 _8 A9 e7 s
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。
( C) h2 q4 p, J* A+ O- V1 z. H
了解 Bitaddress原理$ N0 f3 ?0 R" G# m) v. E
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。1 J1 y6 q1 |& a% q; C$ u0 A
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。6 `9 b; [! k: k3 t* b
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。) X: l, z4 b1 g6 x- Y5 e: q6 M
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。1 p+ k* @1 O. o5 V
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。/ A6 N9 C- _( W1 ]
初始化我们自己的种子池
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)
time_int = int(time.time())
self.__seed_int(time_int)
def __seed_int(self, n):
self.__seed_byte(n)0 r1 D' x5 G; Q8 L( L
self.__seed_byte(n >> 8)
self.__seed_byte(n >> 16): P- D+ e; n7 ^) z
self.__seed_byte(n >> 24)
def __seed_byte(self, n):
self.pool[self.pool_pointer] ^= n & 255% l% Z# ~; B0 O
self.pool_pointer += 1% k" i; a6 i3 [1 i, ` u/ J
if self.pool_pointer >= self.POOL_SIZE:
self.pool_pointer = 0
由输入填充种子池: P5 U9 l% \7 c8 L/ W
这里我们先写入一个时间戳,然后写入用户输入的字符串。; F5 ?! r' i; w: [
3 q. A4 N1 A T9 e
def seed_input(self, str_input):
time_int = int(time.time())! w/ G& ?- O. e, j% T' Y
self.__seed_int(time_int)
for char in str_input:6 k/ ^& J3 F4 b7 P4 t6 u, N4 j
char_code = ord(char)% @/ r- I+ z# W- O H! c! W0 W$ O
self.__seed_byte(char_code)7 ]/ O }; q% m% K/ l8 O
生成私钥+ ]6 o1 K0 x- j. d( R0 m
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。
) J+ C; F5 ]9 l( I! m( ~% k" ~3 v
def generate_key(self):% e! b* s, L4 u/ |
big_int = self.__generate_big_int(): E. a5 g" B" y" a0 k" @
big_int = big_int % (self.CURVE_ORDER — 1) # key
big_int = big_int + 1 # key > 05 Q' [; ?1 C- V/ g5 Q! S
key = hex(big_int)[2:]3 u! M. ?$ z# q* V% L
return key+ o& j, S. @& `
def __generate_big_int(self):
if self.prng_state is None:1 q% [7 \+ ?( p! ]9 P+ c
seed = int.from_bytes(self.pool, byteorder='big', signed=False)8 Q7 l% L( i) U v
random.seed(seed)* [9 Q& v& `, i0 D8 W
self.prng_state = random.getstate()3 m7 L( i: Q E9 I! W. U( e5 |
random.setstate(self.prng_state)& ?* G1 ~% y$ \. p+ v0 B, C
big_int = random.getrandbits(self.KEY_BYTES * 8)( c# t9 ^5 L7 Y h" z& M, {
self.prng_state = random.getstate()3 B" o, E2 _/ }8 O% J
return big_int$ ]$ d% U4 Q! n: \0 d
最后仅需三行就可以生成我们的私钥。
' [4 p& b; N( v
kg = KeyGenerator()6 X8 G+ f* k0 Z
kg.seed_input(‘Truly random string. I rolled a dice and got 4.’)
kg.generate_key(); Q/ O- P; q' D2 o8 P% i
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。
' K! l1 x9 m) K: Q/ a
private_key_bytes = codecs.decode(private_key, 'hex')
# 獲得 ECDSA 公鑰% Y1 @9 G1 E4 b" u0 b" \; y
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')
钱包地址
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。9 ^) C9 J, J) h. v8 O
' D; _! B9 a9 }/ @
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& ~# U, e7 @% t' c0 j# Q+ L7 o
wallet_len = 40. G8 `8 [* v9 h/ N+ y* L. F3 ~
wallet = '0x' + keccak_digest[-wallet_len:]
校验和 (ERC-55)4 j" v& i' O; r M% K. P
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。+ _. s3 e$ C7 U0 O: h' b
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。1 s7 n+ O; g6 q; n7 i% l
将校验和添加到以太坊钱包地址使其区分大小写4 l' S( O0 }5 j7 ~0 }, a4 [
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。3 d1 e# `0 Q' ]5 w; [/ S* B! `
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。$ N' P) Y* a) f4 [! e: c+ ?5 D7 r
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。9 T6 \% d$ E; N
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;
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;
4 |3 z: ^9 X3 ^, \/ r
checksum = '0x'( ~) Z0 r1 U2 G9 w4 H+ v, w
# Remove '0x' from the address
address = address[2:]" Y/ {1 p6 ], F* o8 H
address_byte_array = address.encode('utf-8'): p* ^* m2 G* V
keccak_hash = keccak.new(digest_bits=256)5 [, \2 C1 ]8 M' o$ Q( B( [4 q
keccak_hash.update(address_byte_array)' f$ L9 h% k; |8 \
keccak_digest = keccak_hash.hexdigest()
for i in range(len(address)):' O) p/ D U2 u# J
address_char = address keccak_char = keccak_digest
if int(keccak_char, 16) >= 8:
checksum += address_char.upper()
else:. `* J! A' T6 O% k
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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