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摘要：本文首發于深入淺出區塊鏈社區原文鏈接理解開發錢包涉及的原文已更新，請讀者前往原文閱讀如果你還在被錢包搞的一頭霧水，來看看這邊文章吧。所以我們要開發以太坊錢包同樣需要對比特幣的錢包提案有所了解。
本文首發于深入淺出區塊鏈社區
原文鏈接:理解開發HD錢包涉及的BIP32、BIP44、BIP39原文已更新，請讀者前往原文閱讀
如果你還在被HD錢包、BIP32、BIP44、BIP39搞的一頭霧水，來看看這邊文章吧。
數字錢包概念錢包用來存錢的，在區塊鏈中，我們的數字資產都會對應到一個賬戶地址上， 只有擁有賬戶的鑰匙（私鑰）才可以對資產進行消費（用私鑰對消費交易簽名）。
私鑰和地址的關系如下：
（圖來自精通比特幣）
一句話概括下就是：私鑰通過橢圓曲線生成公鑰， 公鑰通過哈希函數生成地址，這兩個過程都是單向的。
因此實際上，數字錢包實際是一個管理私鑰（生成、存儲、簽名）的工具，注意錢包并不保存資產，資產是在鏈上的。
創建賬號關鍵是生成一個私鑰， 私鑰是一個32個字節的數， 生成一個私鑰在本質上在1到2^256之間選一個數字。
因此生成密鑰的第一步也是最重要的一步，是要找到足夠安全的熵源，即隨機性來源，只要選取的結果是不可預測或不可重復的，那么選取數字的具體方法并不重要。
比如可以擲硬幣256次，用紙和筆記錄正反面并轉換為0和1，隨機得到的256位二進制數字可作為錢包的私鑰。
從編程的角度來看，一般是通過在一個密碼學安全的隨機源(不建議大家自己去寫一個隨機數)中取出一長串隨機字節，對其使用SHA256哈希算法進行運算，這樣就可以方便地產生一個256位的數字。
實際過程需要比較下是否小于n-1（n = 1.158 * 10^77, 略小于2^256），我們就有了一個合適的私鑰。否則，我們就用另一個隨機數再重復一次。這樣得到的私鑰就可以根據上面的方法進一步生成公鑰及地址。BIP32
錢包也是一個私鑰的容器，按照上面的方法，我們可以生成一堆私鑰（一個人也有很多賬號的需求，可以更好保護隱私），而每個私鑰都需要備份就特別麻煩的。
最早期的比特幣錢包就是就是這樣，還有一個昵稱：“Just a Bunch Of Keys(一堆私鑰)“
為了解決這種麻煩，就有了BIP32 提議： 根據一個隨機數種子通過分層確定性推導的方式得到n個私鑰，這樣保存的時候，只需要保存一個種子就可以，私鑰可以推導出來，如圖：
（圖來自精通比特幣）上圖中的孫秘鑰就可以用來簽發交易。
補充說明下 BIP: Bitcoin Improvement Proposals 比特幣改進建議, bip32是第32個改進建議。秘鑰路徑及BIP44
BIP32提案的名字是：Hierarchical Deterministic Wallets， 就是我們所說的HD錢包。
來分析下這個分層推導的過程，第一步推導主秘鑰的過程：
根種子輸入到HMAC-SHA512算法中就可以得到一個可用來創造主私鑰(m) 和 一個主鏈編碼（ a master chain code)這一步生成的秘鑰（由私鑰或公鑰）及主鏈編碼再加上一個索引號，將作為HMAC-SHA512算法的輸入繼續衍生出下一層的私鑰及鏈編碼，如下圖：
衍生推導的方案其實有兩個：一個用父私鑰推導（稱為強化衍生方程），一個用父公鑰推導。同時為了區分這兩種不同的衍生，在索引號也進行了區分，索引號小于2^31用于常規衍生，而2^31到2^32-1之間用于強化衍生，為了方便表示索引號i"，表示2^31+i。
因此增加索引（水平擴展）及 通過子秘鑰向下一層（深度擴展）可以無限生成私鑰。
注意， 這個推導過程是確定（相同的輸入，總是有相同的輸出）也是單向的，子密鑰不能推導出同層級的兄弟密鑰，也不能推出父密鑰。如果沒有子鏈碼也不能推導出孫密鑰。現在我們已經對分層推導有了認識。
一句話概括下BIP32就是：為了避免管理一堆私鑰的麻煩提出的分層推導方案。
通過這種分層（樹狀結構）推導出來的秘鑰，通常用路徑來表示，每個級別之間用斜杠 / 來表示，由主私鑰衍生出的私鑰起始以“m”打頭。因此，第一個母密鑰生成的子私鑰是m/0。第一個公共鑰匙是M/0。第一個子密鑰的子密鑰就是m/0/1，以此類推。
BIP44則是為這個路徑約定了一個規范的含義(也擴展了對多幣種的支持)，BIP0044指定了包含5個預定義樹狀層級的結構：
`
m / purpose" / coin" / account" / change / address_index
`
m是固定的, Purpose也是固定的，值為44（或者 0x8000002C）
Coin type
這個代表的是幣種，0代表比特幣，1代表比特幣測試鏈，60代表以太坊
完整的幣種列表地址：https://github.com/satoshilab...
Account
代表這個幣的賬戶索引，從0開始
Change
常量0用于外部鏈，常量1用于內部鏈（也稱為更改地址）。外部鏈用于在錢包外可見的地址（例如，用于接收付款）。內部鏈用于在錢包外部不可見的地址，用于返回交易變更。 (所以一般使用0)
address_index
這就是地址索引，從0開始，代表生成第幾個地址，官方建議，每個account下的address_index不要超過20
根據 EIP85提議的討論以太坊錢包也遵循BIP44標準，確定路徑是m/44"/60"/a"/0/n
a 表示帳號，n 是第 n 生成的地址，60 是在 SLIP44 提案中確定的以太坊的編碼。所以我們要開發以太坊錢包同樣需要對比特幣的錢包提案BIP32、BIP39有所了解。
一句話概括下BIP44就是：給BIP32的分層路徑定義規范
BIP32 提案可以讓我們保存一個隨機數種子（通常16進制數表示），而不是一堆秘鑰，確實方便一些，不過用戶使用起來(比如冷備份)也比較繁瑣，這就出現了BIP39，它是使用助記詞的方式，生成種子的，這樣用戶只需要記住12（或24）個單詞，單詞序列通過 PBKDF2 與 HMAC-SHA512 函數創建出隨機種子作為 BIP32 的種子。
可以簡單的做一個對比，下面那一種備份起來更友好：
// 隨機數種子 090ABCB3A6e1400e9345bC60c78a8BE7 // 助記詞種子 candy maple cake sugar pudding cream honey rich smooth crumble sweet treat
使用助記詞作為種子其實包含2個部分：助記詞生成及助記詞推導出隨機種子，下面分析下這個過程。
生成助記詞助記詞生成的過程是這樣的：先生成一個128位隨機數，再加上對隨機數做的校驗4位，得到132位的一個數，然后按每11位做切分，這樣就有了12個二進制數，然后用每個數去查BIP39定義的單詞表，這樣就得到12個助記詞，這個過程圖示如下：
（圖來源于網絡）
這個過程使用密鑰拉伸（Key stretching）函數，被用來增強弱密鑰的安全性，PBKDF2是常用的密鑰拉伸算法中的一種。
PBKDF2基本原理是通過一個為隨機函數(例如 HMAC 函數)，把助記詞明文和鹽值作為輸入參數，然后重復進行運算最終產生生成一個更長的（512 位）密鑰種子。這個種子再構建一個確定性錢包并派生出它的密鑰。
密鑰拉伸函數需要兩個參數：助記詞和鹽。鹽可以提高暴力破解的難度。 鹽由常量字符串 "mnemonic" 及一個可選的密碼組成，注意使用不同密碼，則拉伸函數在使用同一個助記詞的情況下會產生一個不同的種子，這個過程圖示圖下:
（圖來源于網絡）
校驗和地址是EIP-55中定義的對大小寫有要求的一種地址形式。
密碼可以作為一個額外的安全因子來保護種子，即使助記詞的備份被竊取，也可以保證錢包的安全（也要求密碼擁有足夠的復雜度和長度），不過另外一方面，如果我們忘記密碼，那么將無法恢復我們的數字資產。
一句話概括下BIP39就是：通過定義助記詞讓種子的備份更友好
我為大家錄制了一個視頻：以太坊去中心化網頁錢包開發，從如何創建賬號開始，深入探索BIP32、BIP44、BIP39等提案，以及如何存儲私鑰、發送離線簽名交易和Token。
小結
HD錢包（Hierarchical Deterministic Wallets）是在BIP32中提出的為了避免管理一堆私鑰的麻煩提出的分層推導方案。
而BIP44是給BIP32的分層增強了路徑定義規范，同時增加了對多幣種的支持。
BIP39則通過定義助記詞讓種子的備份更友好。
目前我們的市面上單到的以太幣、比特幣錢包基本都遵循這些標準。
最后推薦一個助記詞秘鑰生成器網站
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