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。0 a! G0 s5 b7 s' D/ u5 I# B
数字钱包概念" _3 A* P1 C+ [
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）。' r$ L( L# N  z; {, c) v
私钥和地址的关系如下：
  ^( E/ e! Z! D. [1 W" J（图来自精通比特币）& q. d% `  g+ v3 P5 Z4 @
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 n1 s" Q+ w% u4 Z/ V3 G9 ]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。
3 w% s8 @. S! y4 }* G0 t如何创建账号
3 g" u2 j/ @4 U. P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。) F" P6 r  C$ k/ \0 `6 |# M. C
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。, r+ F/ |4 y) |
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。4 c9 H/ R1 e$ `% v5 Y8 s4 Q
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。$ k3 z' C! h; r0 a4 C8 R$ k6 {
( v0 j' O2 b: d8 _  s
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。
8 w% J6 S2 ^* ?- L4 D6 m1 ~+ x: z* M
BIP32$ `# f8 v5 a; M6 u6 t
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。
) h; p; x3 K; ^1 w# ]1 z2 f
/ g. p  U. d' I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)“
  J# r: U1 X, B0 k& c
$ r3 O4 T# X/ j- \% h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：2 i. q$ a/ a. m* d  _0 B/ [

+ \* u" z' e- }1 n; ?# M（图来自精通比特币）上图中的孙秘钥就可以用来签发交易。! `' a1 G9 @8 q6 y7 N
# |2 M% M) u, `0 X
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。( [* x" X7 d: u1 T" j5 v3 B8 ~
BIP32提案的名字是：Hierarchical Deterministic Wallets， 就是我们所说的HD钱包。6 g9 G! z9 k3 M4 |  U' s

9 v1 R7 N5 @/ `来分析下这个分层推导的过程，第一步推导主秘钥的过程：3 `# l" {: e; a

6 {7 A; g! e) i7 r+ f! T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：6 W; x! r! X$ F( z# h
# P2 U1 g. Z  [
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。
4 z% v% q8 _9 q* g- z5 [8 _6 f/ K' D( |- r6 V8 s: `+ w
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。1 Q6 d+ s7 Y3 Z! `  C/ t& P. d* Y
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。3 t- f/ s. I# G* i( _6 ^" t
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。2 B5 u: s- }) U/ x, Z/ O
秘钥路径及BIP445 `0 Y; s$ y) T3 z; A2 G" ^
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。& \- e$ y+ W' S" ^$ U. E
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：" ^( m3 S6 p5 D: c$ t
m / purpose' / coin' / account' / change / address_index1 f" r! ]+ I/ H! n& m, M
m是固定的, Purpose也是固定的，值为44（或者 0x8000002C）
, n6 r4 U* m9 F0 D! g! oCoin type/ g$ T2 Q. Q/ s# |" D
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7 q: w( N4 q4 j; S" o$ l
完整的币种列表地址：https://github.com/satoshilabs/slips/blob/master/slip-0044.md
/ C3 n, Y0 {8 v# |7 QAccount: J  R. v0 p: h5 a; n, g! w( {
代表这个币的账户索引，从0开始! f3 A1 Y9 U7 {" ]5 q
Change
; y/ {" ~! }9 z1 C  L4 P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)
; o' C3 v: |$ \0 Paddress_index# }7 u0 H1 r* x1 k7 P& ?6 `2 t
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. B# G! h3 y$ N- `
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
* _+ J3 b5 d# V2 T! {9 ja 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。0 _- I  o3 k0 N% T# N" U/ t% y2 q1 X
一句话概括下BIP44就是：给BIP32的分层路径定义规范
* p4 d. a" e- j' |  _( C# N9 J2 xBIP39
' }& t/ `) G) X% `. s2 P0 i+ }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。
/ X" Q7 v9 s8 p$ ]可以简单的做一个对比，下面那一种备份起来更友好：
0 a' i2 H- f, Z9 g" i" |- C7 `// 随机数种子
- X9 K) f& ]0 A, J- `$ \8 \090ABCB3A6e1400e9345bC60c78a8BE7  
0 F% I% C4 ~6 `& C3 @/ B// 助记词种子
# B/ U  ]3 X0 C  T; ecandy maple cake sugar pudding cream honey rich smooth crumble sweet treat
( ?) A0 N7 N4 i& o: q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。' m; B+ ~/ _* n: K
生成助记词5 I& D4 h. {( y  Q/ h
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：9 U* j3 q' U" m, H

# l* P; `/ p* y0 y) f（图来源于网络）* g  }4 P4 \4 \0 j
下面是使用bip39生成生成助记词的一段代码：) p0 l) ~4 K- g; ?9 W' h. w+ T
var bip39 = require('bip39')
& I; e; q% r1 q* o// 生成助记词
& U. s  @* ?! J9 s6 e! Kvar mnemonic = bip39.generateMnemonic()5 a9 f3 G& x* @2 }* D. Q
console.log(mnemonic)2 ]5 ], L- \% W9 v! z
助记词推导出种子' b+ e$ V, R' Z( _
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。
7 b0 S4 f! e4 G. g: CPBKDF2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。
  g* h8 q+ T5 r, O4 S* H6 r8 u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:
! n4 F" o) d, {% J4 p+ X* H  F) S, j
& N1 x. [. t6 T/ M3 l& c（图来源于网络）2 f5 c% a1 ?6 Z4 B+ J
同样代码来表示一下：0 P1 X, n# F% x2 y+ q
var hdkey = require('ethereumjs-wallet/hdkey')- {1 A! n$ i; L0 P+ D" d( ?/ H
var util = require('ethereumjs-util')
" O! ^$ j3 W' G* j& \6 F5 Mvar seed = bip39.mnemonicToSeed(mnemonic, "pwd");
2 g- @0 g" g: E0 Tvar hdWallet = hdkey.fromMasterSeed(seed);
9 f* b6 k& f3 n+ J# @5 {var key1 = hdWallet.derivePath("m/44'/60'/0'/0/0");
' P8 z: _9 \$ N; J3 h9 n. Hconsole.log("私钥："+util.bufferToHex(key1._hdkey._privateKey));
2 s9 X7 o$ r- a+ G3 ^( Svar address1 = util.pubToAddress(key1._hdkey._publicKey, true);
$ ^% y% w) l* f) Fconsole.log("地址："+util.bufferToHex(address1));1 c7 z5 v  u: F+ _2 K
console.log("校验和地址："+ util.toChecksumAddress(address1.toString('hex')));' y+ ?8 E! ]. e$ q& m; u  b" ~5 I
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。: G) D' [3 }+ |) Z
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。
% h7 z$ a& [; r- V6 C8 W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
; [! f- u# @5 J! r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。+ U- x1 d0 B2 E+ m( W. `
小结
% z+ N+ ?, F5 ~8 g8 ?5 yHD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。
2 ^+ {- A; s- 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。
. B; R6 X7 L9 t& N3 G) t5 T& hBIP39则通过定义助记词让种子的备份更友好。
6 u) |7 z& l8 H- U1 s' T" }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。
* {6 V4 l% m) j最后推荐一个助记词秘钥生成器网站
$ x  L% n( U: R$ P/ m5 Z欢迎来知识星球提问，星球内已经聚集了300多位区块链技术爱好者。9 q+ B/ M* c( {
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