如果你还在被HD钱包、BIP32、BIP44、BIP39搞的一头雾水，来看看这边文章吧。! [9 y0 {- y, ^) y0 m7 T
数字钱包概念# j; \+ |0 p1 V
钱包用来存钱的，在区块链中，我们的数字资产都会对应到一个账户地址上， 只有拥有账户的钥匙（私钥）才可以对资产进行消费（用私钥对消费交易签名）。
1 @% z) y: ^& M& j4 g+ u0 y0 D/ i私钥和地址的关系如下：( x9 a' |, C/ s
（图来自精通比特币）4 d$ m3 @4 t3 S; U4 L
一句话概括下就是：私钥通过椭圆曲线生成公钥， 公钥通过哈希函数生成地址，这两个过程都是单向的。
6 {& l/ t1 i+ ^3 r因此实际上，数字钱包实际是一个管理私钥（生成、存储、签名）的工具，注意钱包并不保存资产，资产是在链上的。6 d& f+ ]2 b: p$ E% C& K
如何创建账号
- T1 R4 r, o/ E/ D. d创建账号关键是生成一个私钥， 私钥是一个32个字节的数， 生成一个私钥在本质上在1到2^256之间选一个数字。0 x+ O  g: \# a7 \( S. [# P
因此生成密钥的第一步也是最重要的一步，是要找到足够安全的熵源，即随机性来源，只要选取的结果是不可预测或不可重复的，那么选取数字的具体方法并不重要。. F; z: z, [. j8 Q8 b. X
比如可以掷硬币256次，用纸和笔记录正反面并转换为0和1，随机得到的256位二进制数字可作为钱包的私钥。' B7 @( k" v; u/ [* R* h& u, j
从编程的角度来看，一般是通过在一个密码学安全的随机源(不建议大家自己去写一个随机数)中取出一长串随机字节，对其使用SHA256哈希算法进行运算，这样就可以方便地产生一个256位的数字。' w  ]- G, c3 c( [
+ E; J$ u0 R0 ^) v0 w. I
实际过程需要比较下是否小于n-1（n = 1.158 * 10^77, 略小于2^256），我们就有了一个合适的私钥。否则，我们就用另一个随机数再重复一次。这样得到的私钥就可以根据上面的方法进一步生成公钥及地址。$ w+ }& o0 R' ]/ X
. M: Y& }' n. H8 z  I6 l0 a
BIP32$ r8 n6 X# A& `! @( |- R& X7 }9 q
钱包也是一个私钥的容器，按照上面的方法，我们可以生成一堆私钥（一个人也有很多账号的需求，可以更好保护隐私），而每个私钥都需要备份就特别麻烦的。' C& t  w7 i& S4 E
. T- y/ A( |1 V
最早期的比特币钱包就是就是这样，还有一个昵称：“Just a Bunch Of Keys(一堆私钥)“
7 v2 m0 [% g: r0 h" J; w8 _
) R; _/ \" N) Y. m9 M为了解决这种麻烦，就有了BIP32 提议： 根据一个随机数种子通过分层确定性推导的方式得到n个私钥，这样保存的时候，只需要保存一个种子就可以，私钥可以推导出来，如图：
9 Z: V& z# |) V* z* i
7 x; F. w3 e" v7 f/ @- X( I5 U; \（图来自精通比特币）上图中的孙秘钥就可以用来签发交易。
. p8 J9 p8 \; W0 m+ @0 h$ _
- r$ r; U* j, p" @  E3 V补充说明下 BIP: Bitcoin Improvement Proposals 比特币改进建议, bip32是第32个改进建议。
7 z2 i; y% q7 x7 ABIP32提案的名字是：Hierarchical Deterministic Wallets， 就是我们所说的HD钱包。$ g7 v* ]6 j5 h. H' V" V4 h' T
+ B2 o! k8 O* h/ ?0 y1 A  z
来分析下这个分层推导的过程，第一步推导主秘钥的过程：* l9 Y& B& q2 V" l3 W
3 O- ~% D. }; `. C" a2 c
根种子输入到HMAC-SHA512算法中就可以得到一个可用来创造主私钥(m) 和 一个主链编码（ a master chain code)这一步生成的秘钥（由私钥或公钥）及主链编码再加上一个索引号，将作为HMAC-SHA512算法的输入继续衍生出下一层的私钥及链编码，如下图：
( `5 T" E8 r( z7 L. W) K( \9 l! q+ L" ~( H" t
衍生推导的方案其实有两个：一个用父私钥推导（称为强化衍生方程），一个用父公钥推导。同时为了区分这两种不同的衍生，在索引号也进行了区分，索引号小于231用于常规衍生，而231到232-1之间用于强化衍生，为了方便表示索引号i’，表示231+i。
" d. g+ f5 p: ^% z$ A6 e9 ~  g! f( n: \: O
因此增加索引（水平扩展）及 通过子秘钥向下一层（深度扩展）可以无限生成私钥。! E$ w' @) a3 @1 w9 ]9 W
注意， 这个推导过程是确定（相同的输入，总是有相同的输出）也是单向的，子密钥不能推导出同层级的兄弟密钥，也不能推出父密钥。如果没有子链码也不能推导出孙密钥。现在我们已经对分层推导有了认识。
! ]' R! X6 ^# D8 p' H一句话概括下BIP32就是：为了避免管理一堆私钥的麻烦提出的分层推导方案。
. B9 E# o7 ?, s8 r; y秘钥路径及BIP441 G4 V7 c& M7 A+ P
通过这种分层（树状结构）推导出来的秘钥，通常用路径来表示，每个级别之间用斜杠 / 来表示，由主私钥衍生出的私钥起始以“m”打头。因此，第一个母密钥生成的子私钥是m/0。第一个公共钥匙是M/0。第一个子密钥的子密钥就是m/0/1，以此类推。4 B; R7 l) D$ h& M4 p# }2 p- C$ }
BIP44则是为这个路径约定了一个规范的含义(也扩展了对多币种的支持)，BIP0044指定了包含5个预定义树状层级的结构：; R; n( b4 R: `9 V; @# B8 H
m / purpose' / coin' / account' / change / address_index" K, i7 l8 e0 |& Q, T; T4 Y# K1 m: N
m是固定的, Purpose也是固定的，值为44（或者 0x8000002C）. N, J: w8 N- h4 p, G5 n9 }
Coin type& `' C' u7 Z  N, b: [$ R" x7 ^
这个代表的是币种，0代表比特币，1代表比特币测试链，60代表以太坊
: @$ ^% f* E+ M1 t5 d' H+ G完整的币种列表地址：https://github.com/satoshilabs/slips/blob/master/slip-0044.md
- r% ~6 ?  X# g) x. R% p% w+ ^Account
: R; R% m/ e1 G( Y代表这个币的账户索引，从0开始
9 l3 m9 r- A% d# c: _Change3 x9 Q8 Z! R/ m6 {: p/ o
常量0用于外部链，常量1用于内部链（也称为更改地址）。外部链用于在钱包外可见的地址（例如，用于接收付款）。内部链用于在钱包外部不可见的地址，用于返回交易变更。 (所以一般使用0)
1 c( B! n2 b! Laddress_index
2 i7 x5 ]7 b6 L8 m这就是地址索引，从0开始，代表生成第几个地址，官方建议，每个account下的address_index不要超过20
4 k& A- R3 K& M: g根据 EIP85提议的讨论以太坊钱包也遵循BIP44标准，确定路径是m/44'/60'/a'/0/n
& V5 q, p  g# y; aa 表示帐号，n 是第 n 生成的地址，60 是在 SLIP44 提案中确定的以太坊的编码。所以我们要开发以太坊钱包同样需要对比特币的钱包提案BIP32、BIP39有所了解。- N1 \: T' L) q' H
一句话概括下BIP44就是：给BIP32的分层路径定义规范
" _+ Y) F: y5 YBIP39- _# g9 `" v3 a7 `3 e8 U! e
BIP32 提案可以让我们保存一个随机数种子（通常16进制数表示），而不是一堆秘钥，确实方便一些，不过用户使用起来(比如冷备份)也比较繁琐，这就出现了BIP39，它是使用助记词的方式，生成种子的，这样用户只需要记住12（或24）个单词，单词序列通过 PBKDF2 与 HMAC-SHA512 函数创建出随机种子作为 BIP32 的种子。' n+ V: _/ I- R. ~
可以简单的做一个对比，下面那一种备份起来更友好：
/ E/ e) l; a8 q// 随机数种子
1 u  U7 V3 u! d% C5 b4 A! C) T090ABCB3A6e1400e9345bC60c78a8BE7  
; }7 G* _0 P; \- ~// 助记词种子1 X+ \) U# r  I9 L
candy maple cake sugar pudding cream honey rich smooth crumble sweet treat5 {6 ~2 \; @, e8 i! C3 R
使用助记词作为种子其实包含2个部分：助记词生成及助记词推导出随机种子，下面分析下这个过程。: o9 {" l9 I) }! @
生成助记词. i+ b4 `+ G% N$ F2 |3 S+ j" V3 d
助记词生成的过程是这样的：先生成一个128位随机数，再加上对随机数做的校验4位，得到132位的一个数，然后按每11位做切分，这样就有了12个二进制数，然后用每个数去查BIP39定义的单词表，这样就得到12个助记词，这个过程图示如下：6 m: l+ ]: B3 _% h) M! V/ p% a3 A- N

9 n8 g0 E- c9 M( L, ~（图来源于网络）: H# R" \/ [8 q- x% L3 {$ z) d/ h
下面是使用bip39生成生成助记词的一段代码：1 ]4 p/ C: ]. h+ j/ r. w
var bip39 = require('bip39')
* ~% E7 @+ [' {; c# r// 生成助记词) Y: l' A, y% s; Z% V4 V& H. R- y* r. @/ {
var mnemonic = bip39.generateMnemonic(); D, N, L: p* X' d% Z
console.log(mnemonic)- p- h7 L( s5 `$ h' x" W  J6 D' t
助记词推导出种子
5 Z- I( {! \- q这个过程使用密钥拉伸（Key stretching）函数，被用来增强弱密钥的安全性，PBKDF2是常用的密钥拉伸算法中的一种。% Q+ w! k) R' U* O1 z( f+ @
PBKDF2基本原理是通过一个为随机函数(例如 HMAC 函数)，把助记词明文和盐值作为输入参数，然后重复进行运算最终产生生成一个更长的（512 位）密钥种子。这个种子再构建一个确定性钱包并派生出它的密钥。
- V- U1 ^) G3 w6 N2 h密钥拉伸函数需要两个参数：助记词和盐。盐可以提高暴力破解的难度。 盐由常量字符串 “mnemonic” 及一个可选的密码组成，注意使用不同密码，则拉伸函数在使用同一个助记词的情况下会产生一个不同的种子，这个过程图示图下:: H1 h- Z* G( q$ _

4 V5 w8 @  b$ Q( K, w3 ~! _) |- z# F（图来源于网络）
4 X6 T6 O& y  }3 A同样代码来表示一下：' ^4 o0 {% @$ Y7 d% Y
var hdkey = require('ethereumjs-wallet/hdkey')1 W6 O8 P. R: M2 @" D
var util = require('ethereumjs-util')
- z6 Y8 ^  \9 b5 ?5 Jvar seed = bip39.mnemonicToSeed(mnemonic, "pwd");
! q2 C& ^; a" ~; G; Evar hdWallet = hdkey.fromMasterSeed(seed);
* C4 q/ o$ ]7 {( z/ ^# W0 H! ]var key1 = hdWallet.derivePath("m/44'/60'/0'/0/0");$ A# S8 j3 d4 n3 ^% \( x& T
console.log("私钥："+util.bufferToHex(key1._hdkey._privateKey));
8 W; z+ }) u& I" i0 k$ W& G- K; E3 l3 Lvar address1 = util.pubToAddress(key1._hdkey._publicKey, true);
) x! d" t& }, B, O6 a8 tconsole.log("地址："+util.bufferToHex(address1));
& r2 v% ?: k! gconsole.log("校验和地址："+ util.toChecksumAddress(address1.toString('hex')));3 [8 n4 U/ s! J/ H" _6 f0 N
校验和地址是EIP-55中定义的对大小写有要求的一种地址形式。% F/ X; ?0 f0 d+ y
密码可以作为一个额外的安全因子来保护种子，即使助记词的备份被窃取，也可以保证钱包的安全（也要求密码拥有足够的复杂度和长度），不过另外一方面，如果我们忘记密码，那么将无法恢复我们的数字资产。
3 b) [, r1 V: n& G, e8 j# I一句话概括下BIP39就是：通过定义助记词让种子的备份更友好
2 E3 j# N% t9 g$ t* t- ^/ P我为大家录制了一个视频：以太坊去中心化网页钱包开发，从如何创建账号开始，深入探索BIP32、BIP44、BIP39等提案，以及如何存储私钥、发送离线签名交易和Token。6 \8 `! t9 S7 M2 ~- ?3 B
小结
8 u9 q( F5 a8 c# B) j* M/ ?$ KHD钱包（Hierarchical Deterministic Wallets）是在BIP32中提出的为了避免管理一堆私钥的麻烦提出的分层推导方案。$ I- }& V' l2 P6 q$ u
而BIP44是给BIP32的分层增强了路径定义规范，同时增加了对多币种的支持。
1 A7 y- |1 I/ C4 ^. HBIP39则通过定义助记词让种子的备份更友好。5 c' |8 v: }- p) S$ Y( k& t; h+ {7 Q- `8 a( u
目前我们的市面上单到的以太币、比特币钱包基本都遵循这些标准。2 Z; E2 S+ m, G+ p" U1 J- x% O
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