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。
& @7 n1 M6 S' k! n
私钥的规格
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。
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。
相同的私钥,以不同的格式编写。
安全的私钥生成; A/ w% [0 }( ^7 ^' v8 o1 _. I5 q
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。+ U$ A9 e5 _3 ^7 y/ i
2 t* d0 x3 }: L; j& }
了解 Bitaddress原理
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。- r! j+ f9 o# |* H9 ?
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。
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。
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。9 i- X8 [; ~ x; U& \* } p9 K" _
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 y; ?( O- m: F/ e
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。
! j5 G2 R1 }. Q3 G
def __init_pool(self):
for i in range(self.POOL_SIZE):
random_byte = secrets.randbits(8)
self.__seed_byte(random_byte)/ i8 X& g5 k; y5 V
time_int = int(time.time())5 C+ D: P4 L- ~4 J5 n
self.__seed_int(time_int)& D, i# t5 v* O" [: u' q" `% Z" l
def __seed_int(self, n):& r' j: Y* T5 \
self.__seed_byte(n)
self.__seed_byte(n >> 8)
self.__seed_byte(n >> 16)
self.__seed_byte(n >> 24)
def __seed_byte(self, n):
self.pool[self.pool_pointer] ^= n & 255% G& J( f4 [; I2 ]) v' e
self.pool_pointer += 1 |4 P1 C; C- B% | J6 p3 e. @
if self.pool_pointer >= self.POOL_SIZE:
self.pool_pointer = 01 a8 X* R0 r4 j4 ]* W& 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。! b; y3 J) @; h; K8 Q
def seed_input(self, str_input):
time_int = int(time.time()); v" c+ o2 [" K, g% w( `
self.__seed_int(time_int)
for char in str_input:6 D) `1 s' x5 D% M/ b
char_code = ord(char)
self.__seed_byte(char_code)& p g! J( H; Z$ t. W: z2 }* _
生成私钥/ p9 ^. k$ M6 T& g; V
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。
$ d7 d2 [- t" l& c$ O
def generate_key(self):
big_int = self.__generate_big_int()
big_int = big_int % (self.CURVE_ORDER — 1) # key
big_int = big_int + 1 # key > 0
key = hex(big_int)[2:] e: P% e" S8 f, a! W6 J
return key
def __generate_big_int(self):
if self.prng_state is None: Z- n6 i6 b- K/ k
seed = int.from_bytes(self.pool, byteorder='big', signed=False)0 [0 A" v- S' x, G4 G
random.seed(seed)
self.prng_state = random.getstate()
random.setstate(self.prng_state)
big_int = random.getrandbits(self.KEY_BYTES * 8)
self.prng_state = random.getstate()
return big_int
最后仅需三行就可以生成我们的私钥。
kg = KeyGenerator()( G. r0 r/ `, u* B' V& T4 U% r
kg.seed_input(‘Truly random string. I rolled a dice and got 4.’)
kg.generate_key()
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。
private_key_bytes = codecs.decode(private_key, 'hex')7 |8 ~& K7 G6 U$ l0 X! P
# 獲得 ECDSA 公鑰1 R6 {' r& d2 t+ Q2 Y1 k
key = ecdsa.SigningKey.from_string(private_key_bytes, curve=ecdsa.SECP256k1).verifying_key
key_bytes = key.to_string()9 l7 G5 L. B) F2 i4 T
key_hex = codecs.encode(key_bytes, 'hex')3 v! @9 W, O8 [# [* f4 g
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。
public_key_bytes = codecs.decode(public_key, 'hex')
keccak_hash = keccak.new(digest_bits=256), C$ L0 X: P9 \
keccak_hash.update(public_key_bytes)$ l, c9 n+ T) s) c5 w
keccak_digest = keccak_hash.hexdigest()7 Y/ }3 v% l/ l5 f0 _
# Take the last 20 bytes H' t3 t' X9 r
wallet_len = 40. H7 K6 V! R# r9 B( X& H
wallet = '0x' + keccak_digest[-wallet_len:]- q6 @, F/ ]0 A7 y
校验和 (ERC-55)
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。- u: ?9 s' u2 g" P5 T' ~) e
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。; y9 s/ f4 m V; b/ x+ G j
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。8 u8 z" ?1 T) x; Y- {: [% F
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。5 d: ]$ n y2 [$ I
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。
此校验和有几个好处:/ u4 @5 `1 d/ J
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; B# j/ J8 B: k5 _5 {- F9 Y
checksum = '0x'/ _1 q5 g4 S' X0 }
# Remove '0x' from the address
address = address[2:]7 ?' g) F- A5 f! v" b) G
address_byte_array = address.encode('utf-8')
keccak_hash = keccak.new(digest_bits=256)0 ~5 b! _) e9 J
keccak_hash.update(address_byte_array)
keccak_digest = keccak_hash.hexdigest()
for i in range(len(address)):
address_char = address keccak_char = keccak_digest
if int(keccak_char, 16) >= 8:
checksum += address_char.upper()/ [# J# f9 e) H8 g3 o ^# I/ \+ w; z
else:
checksum += str(address_char)
总结0 k2 S& }3 o2 Y, [. C' b8 i
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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