HP錢包概念及底層原理(BIP32，BIP39，BIP44）

lx1036 發(fā)布于2019-06-27 18:58 / 2200人閱讀

摘要：錢包概述中文可以翻譯為分層錢包，錢包可以在不需要私鑰情況下運(yùn)用橢圓曲線算法生成大量公鑰。概念是由提出，解決難以抄寫記憶問題，規(guī)范各個(gè)幣種路徑規(guī)范達(dá)成業(yè)界共識(shí)。這個(gè)規(guī)范的目的是設(shè)定一個(gè)分層錢包標(biāo)準(zhǔn)，能在不通客戶之間交換。

前序：相信各位區(qū)塊鏈大佬，對(duì)公鑰和私鑰概念已經(jīng)爛熟于心，對(duì)私鑰重要性也諱莫如深。私鑰可以給交易簽名，有了私鑰就有了全部權(quán)限，但原始私鑰沒什么規(guī)律可循，特別不放記憶轉(zhuǎn)移，還容易出錯(cuò)。所以要用一些密碼學(xué)知識(shí)管理。

管理方法 非確定性錢包

隨機(jī)生成一個(gè)數(shù)字串作為私鑰，可以使用密碼學(xué)安全的偽隨機(jī)數(shù)生成器，公鑰毫無關(guān)系，缺點(diǎn)當(dāng)有多個(gè)私鑰賬戶時(shí)候（對(duì)于個(gè)專業(yè)的幣圈人事，誰沒有n個(gè)賬戶呢，用于存儲(chǔ)不通用途的幣），必須逐個(gè)備份，導(dǎo)出，導(dǎo)入，極其麻煩。

確定性錢包

為了解決非確定性錢包需要逐個(gè)導(dǎo)入問題，提出了一套生成密鑰對(duì)的方法，密鑰由于原始的seed推導(dǎo)出。這樣一個(gè)seed就可以創(chuàng)建多個(gè)公要私鑰對(duì)，在備份導(dǎo)入錢包時(shí)候就只需要種子方便抄寫。這個(gè)特性適合收款服務(wù)，比如商店收款，為每個(gè)用戶創(chuàng)建一個(gè)收款公鑰匙，也可以用戶給用戶空投等。

HD錢包（Hierachical Deterministic Wallets）

概述：中文可以翻譯為分層錢包，HD錢包可以在不需要私鑰情況下運(yùn)用橢圓曲線算法生成大量公鑰。概念是由BIP32（Bitcoin Improvement Proposals）提出，BIP39解決seed難以抄寫記憶問題，BIP44規(guī)范各個(gè)幣種路徑規(guī)范達(dá)成業(yè)界共識(shí)。至此修成正果成為分層錢包的集大成者。如圖：

生成過程簡圖：
熵(128位/256位)→助記詞(12個(gè)/24個(gè)/16個(gè))→種子(512位62byte)→根賬戶私鑰，公鑰，地址→其它層級(jí)賬戶密鑰
根據(jù)上述的順序我們會(huì)先用到BIP39生成助記詞，再用到BIP32產(chǎn)生root，再通過BIP44規(guī)范生成各個(gè)鏈的錢包。所以按此順序介紹三個(gè)BIP提案。

BIP39

主要描述助記詞代碼，助記詞句子的實(shí)現(xiàn)，包括兩部分1.生成助記詞，將其轉(zhuǎn)化為2進(jìn)制種子，種子可以稍后用于使用BIP-0032或類似方法生成確定性錢包。
BIP39提出動(dòng)機(jī)：直接生成隨機(jī)種子不久好了么，為什么還要助記詞。與處理錢包種子原始二進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)字相比助記符對(duì)于人類交互是更優(yōu)越的。可以寫在紙上，記性好的還可以背下來。（在富有的老父親快死時(shí)候也可以，把小兒子教到旁邊口述給兒子，連物理解釋都不用），BIP39就是通過人類可讀轉(zhuǎn)錄傳輸計(jì)算機(jī)生成的隨機(jī)性。這不是將用戶創(chuàng)建的句子（也稱為腦錢包）處理成錢包種子的方法。
助記詞本質(zhì)，將一些列難以記住的無規(guī)則的數(shù)字串通過轉(zhuǎn)碼拆分后生成數(shù)字，在于單詞表進(jìn)行映射生成助記詞。
bip39具體實(shí)現(xiàn)：
0.準(zhǔn)備包含2000個(gè)單詞的助記詞數(shù)組

生成一個(gè)32倍數(shù)的初始熵，長度為128-256bit之間，叫l(wèi)ength

length/32,計(jì)算為校驗(yàn)碼長度

初始熵+校驗(yàn)碼，每11位進(jìn)行分割（并且整除所以可選的初始128，160，192，224，256）所以對(duì)應(yīng)表為

11bit變?yōu)閕nt類型作為下標(biāo)，在2000個(gè)助記詞數(shù)組中找到對(duì)應(yīng)單詞，返回給用戶。

從助記詞生成二進(jìn)制seed，使用PBKDF2函數(shù)生成512bit seed，分為加密鑰和不加密鑰兩種，不加密鑰傳空

種子就是給BIP32使用的種子了

可選初始熵對(duì)照表

初始熵	校驗(yàn)位	相加	助記詞數(shù)量
128	4	132	12
160	5	165	15
192	6	198	18
224	7	231	21
256	8	264	24

BIP32:

錢包可以部分或全部與其它系統(tǒng)共享，每個(gè)系統(tǒng)都有獨(dú)立花錢能力。這個(gè)規(guī)范的目的是設(shè)定一個(gè)分層錢包標(biāo)準(zhǔn)，能在不通客戶之間交換。通過一個(gè)共同的種子可以導(dǎo)出任意對(duì)私鑰，私鑰推導(dǎo)采用不可逆算法，只可以由高層級(jí)推導(dǎo)低層級(jí)，HD錢包可以在不需要私鑰情況下運(yùn)用橢圓曲線算法生成大量公鑰。
子密鑰派生（CKD）功能：通過父親密鑰和一個(gè)“路徑”可以計(jì)算出子密鑰，可分為以下幾種情況

父私鑰 → 子私鑰可行

父親公鑰 → 子公鑰可行

父私鑰 → 子公鑰可行

父公鑰→ 子私鑰這是不可能的

具體算法游行缺可以參考bitcoin上，bip32

BIP44

通過這種分層（樹狀結(jié)構(gòu)）推導(dǎo)出來的秘鑰，通常用路徑來表示，每個(gè)級(jí)別之間用斜杠 / 來表示，由主私鑰衍生出的私鑰起始以“m”打頭。因此，第一個(gè)母密鑰生成的子私鑰是m/0。第一個(gè)公共鑰匙是M/0。第一個(gè)子密鑰的子密鑰就是m/0/1，以此類推。
定義了五個(gè)級(jí)別（一般都只有3級(jí)4級(jí)）
m / purpose"/ coin_type"/ account"/ change / address_index
m為固定，purpose目前在bip44預(yù)定使用44
coin_type：指不通幣的種類0代表比特幣，1代表比特幣測試鏈，60代表以太坊，恒星幣148，EOS194
完整幣種類型號(hào)列表：https://github.com/satoshilabs
Account: 代表賬戶索引
changge：常量0用于外部鏈，常量1用于內(nèi)部鏈，就比如網(wǎng)頁商0為想被爬蟲爬到，1為不想被爬蟲爬到。
所以0為想被錢包商展示，1不想被錢包商展示。
address_index：這就是地址索引，從0開始，代表生成第幾個(gè)地址

總結(jié):定義好路徑再通過bit32算法生成相關(guān)的層級(jí)的公私鑰，錢包商拿到助記詞轉(zhuǎn)換成seed也可通過一定的輪尋算法找到助記詞下所有幣種個(gè)數(shù)。