什么是加密貨幣錢包？全面了解其創(chuàng)建過程和加密原理
在這篇文章中，我們將介紹錢包是什么、錢包的制作方式，以及它們如何利用橢圓曲線密碼學來生成和保護私鑰與公鑰對、推導種子短語，并進行安全的區(qū)塊鏈交互。
錢包是用戶管理區(qū)塊鏈賬戶、安全存儲資產和簽署交易以更新區(qū)塊鏈狀態(tài)的重要工具。在這篇文章中，我們將探討錢包的定義、制作過程，以及它們如何運用橢圓曲線密碼學來生成和保護私鑰與公鑰對、推導種子短語，并確保安全的區(qū)塊鏈交互。
一、錢包究竟是什么？
錢包是一個應用進程，允許你查看和與自己的區(qū)塊鏈賬戶進行互動；這些賬戶可以讓你提交交易，執(zhí)行例如發(fā)送代幣或與智能合約互動等操作。區(qū)塊鏈上的每個賬戶由一對加密密鑰組成，這對密鑰是相互關聯(lián)的。在區(qū)塊鏈中，這種賬戶通常被稱為外部擁有賬戶（EOA），由公鑰和私鑰構成：
- 公鑰：就是你的錢包地址?？梢耘c任何人分享，其他人（或智能合約）可以通過這個地址向你發(fā)送加密貨幣。
- 私鑰：是你用來簽署消息或交易的“簽名密鑰”。任何人只要擁有私鑰，就能完全控制錢包里的資金。
這對密鑰有一個重要的特性，叫做陷門函數(shù)；這意味著：
- 如果你有私鑰，那么推導出公鑰非常簡單（A→B）。
二、錢包的用途是什么？
錢包用于通過其私鑰簽署消息或交易，并將其發(fā)送到區(qū)塊鏈上。
它們能夠讓我們知道錢包同意了哪些消息或交易，因為交易發(fā)送者的公鑰可以從交易簽名中提取。這對于防止虛假或惡意交易被區(qū)塊鏈接受非常重要。
舉個例子，Jarrod可以提交一個交易，聲稱Abril給他發(fā)送了5個以太坊，即使Abril從未同意這筆交易。然而，由于區(qū)塊鏈會驗證每個交易的簽名，它會迅速拒絕這個交易，因為從簽名中提取的地址與交易的“發(fā)送者”（即Abril）不符。
像以太坊這樣的區(qū)塊鏈使用ECDSA（橢圓曲線數(shù)字簽名算法）來驗證從交易簽名中提取的公鑰是否與發(fā)送交易的人公鑰一致。
三、錢包是如何創(chuàng)建的？
創(chuàng)建錢包的第一步是生成一對公鑰和私鑰。不過，這對密鑰必須遵循一些規(guī)則，才能在區(qū)塊鏈上正常運作。
- 私鑰由64個十六進制字符（范圍從0到F）構成。
- 公鑰則是通過橢圓曲線密碼學（ECC）從私鑰生成的。
- 隨后，公鑰會被分割、哈希處理并格式化，最終形成一個42個字符的地址。
這個三步流程是區(qū)塊鏈上賬戶生成的內核。
接下來，我們將詳細介紹如何利用橢圓曲線和私鑰推導出公鑰。但在此之前，我們會回答你可能對錢包的其他問題，比如：
- 我怎么確保我的私鑰是隨機生成的？
- 如果我和別人獲得了相同的私鑰怎么辦？
- 種子短語在這個過程中有什么作用？
- 如何從一個種子短語生成多個密鑰對？
四、什么是種子短語？
雖然可以生成一個隨機的64個十六進制值，但通常私鑰是根據源自比特幣的特定標準來生成的。這些標準允許用戶記住一個種子短語，這是一組由12到24個單詞組成的短語，可以用來創(chuàng)建任意數(shù)量的新賬戶。
這樣，用戶只需記住一組單詞，就能訪問所有賬戶，每個賬戶都有自己獨立的公鑰和私鑰對。通過特定的密鑰派生函數(shù)（KDF），可以從單個種子短語生成任意數(shù)量的新私鑰。
接下來，我們將介紹種子短語是如何通過隨機熵生成的，以及如何從種子短語派生私鑰，最后再討論如何從私鑰派生公鑰。
五、種子短語的工作原理
當你首次安裝錢包應用時，通常會要求你寫下并安全存儲一個種子短語，通常是12或24個單詞的組合。你可以在這里看到一個可能的英語單詞列表，長度為2048個單詞（我們稍后會再提到這個數(shù)字）。
什么是 BIP-39？
存儲助記種子短語的概念是在2013年通過BIP（比特幣改進提案）提出的，稱為BIP-39。該提案提供了一種標準化的方法來生成隨機熵，并將其轉化為一系列易于記憶的單詞。
種子短語是如何生成的？
首先，我們需要確保種子短語是隨機生成的，因為我們不希望其他人意外訪問我們的錢包和資金。
為了實現(xiàn)這一點，使用CSPRNG（密碼學安全偽隨機數(shù)生成器）生成一個隨機數(shù)，你可以在瀏覽器中完成這個過程：
這個隨機數(shù)被稱為熵。熵用于生成構成種子短語的單詞集。在我們的例子中，128位熵對應12個單詞，但也可以使用其他長度，例如：
- 15 個字：160 位
- 18 個字：192 位
- 21 個字：224 位
- 24 個字：256 位
那么，我們如何利用這些位來生成種子短語呢？位和單詞之間的關系是什么？首先，會為熵創(chuàng)建一個校驗和，并將其附加到128位熵上；這個校驗和是熵的4位哈希，用于確保其完整性。因此，我們現(xiàn)在擁有128位的熵加上4位的校驗和，總共132位。接下來，這132位會被轉換為二進制，具體來說，它們會被分成11位的塊。
現(xiàn)在我們擁有一組12個二進制數(shù)字，每個數(shù)字都是11位長。提示：我們有12個數(shù)字，而我們的種子短語將包含12個單詞！
回想一下，我們的單詞列表中有2048個單詞，這個數(shù)字的選擇是因為2048等于2的11次方，意味著可以用11位生成2048種不同的二進制數(shù)。
接下來，我們只需將這些二進制數(shù)字轉換為單詞列表中的單詞。這是通過將二進制數(shù)用作索引來查找單詞來完成的。換句話說，如果二進制數(shù)是10，我們就會使用列表中的第9個單詞（因為索引從0開始），例如：
- 000000111（在二進制中是7）對應列表中的第8個單詞，即“abstract”! ??
- 11111111111（在二進制中是2047）則是列表中的最后一個單詞（第2048個），即“zoo”。
這個過程會重復12次，每次對應一個11位的數(shù)字，從而形成一個包含12個單詞的種子短語。
通過生成隨機的熵值，將其分割成二進制塊，并使用這些二進制值作為索引來查找單詞列表中的單詞，我們最終得到了一個隨機的種子短語。
有人能猜到我的種子短語嗎？
你可能會問：“如果只有2048個可能的單詞，難道不會有人猜到我的種子短語嗎？”技術上是可能的，但這真的……非常不可能。你問有多不可能？
想象一下，如果我們忽略隨機生成128位的步驟，而只是手動選擇12個單詞。每次選擇一個單詞時，我們都是在2048個單詞中進行選擇。
所以，其他人要想猜到這12個單詞的順序，他們需要在2048個選項中每次都正確猜到，這樣的概率是1/2048，連續(xù)12次。這時你可能會想：“這聽起來并不難……”，對嗎？*但讓我們來分析一下：
- 第一個詞: 2048 個選擇
- 第二個詞: 2048 個選擇
- 以此類推，最多12個: 2048 個選擇
這就是2048 x 2048 x 2048 …… 12次，或者2048的12次方。這是一個極其龐大的數(shù)字，大約是5 septillion，或者5 quadrillion billions。這個數(shù)字對我們來說難以想象，但我們可以嘗試一下…… \
假設你現(xiàn)在開始猜測，使用一臺每秒可以猜測1萬億個種子短語的超級計算機。這臺機器將需要159萬億年才能猜出一個種子短語?；蛘撸ǜ鶕愕挠^點），大約是宇宙當前年齡的11,000倍。
24個單詞的種子短語是否比12個更安全？
一些錢包選擇128位（12個單詞），但現(xiàn)代錢包通常要求用戶記住24個單詞的種子短語！這同樣是一個極其龐大的數(shù)字。
六、如何從種子短語生成私鑰
現(xiàn)在我們有了一個12個單詞的種子短語，那么它是如何用于創(chuàng)建賬戶的私鑰的呢？為此，我們需要將種子短語轉換為一個可以用于生成錢包的二進制種子。這個過程包括以下幾個步驟：
- 用戶可以選擇提供一個額外的密碼。
- 一個名為PBKDF2（基于密碼的密鑰派生函數(shù)）的算法會接受以下輸入：種子短語，以及字符串“mnemonic”和可選密碼的組合。
這個過程（稱為密鑰派生函數(shù)）會使用另一個算法HMAC-SHA512作為偽隨機函數(shù)，輸出一個64字節(jié)的哈希值，稱為二進制種子。
生成的64字節(jié)哈希值可以用來創(chuàng)建賬戶，其邏輯源自其他比特幣標準，特別是BIP-32和可選的BIP-32擴展BIP-44。
什么是 BIP-32？
BIP-32引入了分層確定性（HD）錢包的概念，允許從一個種子派生出多個錢包，并且這些錢包還可以進一步派生出更多錢包，從而形成一個“樹狀”結構。
什么是 BIP-44？
BIP-44提供了一種標準化的方法，通過實現(xiàn)特定的派生路徑，從一個二進制種子創(chuàng)建錢包結構的層次，結構格式為：m / purpose’ / coin_type’ / account’ / change / address_index：
- purpose：標識所使用的BIP標準；對于BIP-44，它的值是44’。
- coin_type：指定加密貨幣類型；例如，0’代表比特幣，60’代表以太坊。
- account：用于區(qū)分不同的用戶賬戶。
- change：指示地址類型：0表示接收地址，1表示找零地址。
- address_index：為同一賬戶和找零類型下的每個地址提供唯一的索引。
并非所有的錢包都使用BIP-44，但它是標準化如何從二進制種子派生賬戶的常見方法。
如何從二進制種子生成私鑰？
正如之前提到的，私鑰由64個十六進制字符構成，即32字節(jié)。而我們剛剛通過PBKDF2過程生成了一個64字節(jié)的二進制種子。那么，如何利用這個64字節(jié)的哈希值來創(chuàng)建私鑰呢？
首先，將哈希值分成兩部分，每部分32字節(jié)
- 第一部分是主私鑰。這是二進制種子的直接1對1映射（它是通過你的種子短語生成的），并與錢包相關聯(lián)。主私鑰可以用于生成子私鑰。
- 第二部分是鏈代碼。鏈代碼的作用是確保：如果某個子密鑰被泄露，主密鑰仍然保持安全。子密鑰可以被一致地生成，并且每個子密鑰都是唯一的。
現(xiàn)在我們了解了私鑰的結構、它們的隨機生成方式，以及如何從一個種子短語派生出多個密鑰。接下來，讓我們看看如何從私鑰派生出公鑰。
七、公私鑰的工作原理
通過橢圓曲線密碼學（ECC），我們可以根據給定的私鑰計算出公鑰。雖然存在多種橢圓曲線，但比特幣和以太坊使用的都是稱為secp256k1的曲線。
該曲線的規(guī)范定義了一個基點G，作為我們生成其他曲面點的起點。從這個起始點開始，我們以特定的方式“在曲線上移動”若干次（具體次數(shù)由私鑰決定）。當我們停止這一過程時，最終到達的曲面點就是我們的公鑰。
我們在曲線上“移動”的方式稱為標量乘法。在橢圓曲線中，標量是指用來縮放曲線某一點的數(shù)字。我們將基點G與標量數(shù)字結合，通過“拉伸”該點來獲得曲線上的新點。
我們應用于基點的標量數(shù)字就是我們的私鑰；簡單來說，我們從基點G開始，通過標量乘法將其與私鑰相乘，從而得出公鑰。
實際上，由于該曲線是在素數(shù)域?p上定義的，因此它的表現(xiàn)形式更像是一堆分散的點……但依然保持橢圓曲線的特性。
在這個標量乘法過程結束時（在曲線上“跳躍”<私鑰>次），我們將到達曲線上的一個新點，這個點就是我們的公鑰。你可以想象這個過程大致是這樣的：
公鑰在區(qū)塊鏈上的作用？
公鑰顧名思義，可以公開分享給任何人。它們的主要用途包括：
- 查看在區(qū)塊鏈上提交交易的用戶
- 接收來自其他錢包的資金，例如以太幣（ETH）
- 驗證某個私鑰是否簽署了特定消息
總結
錢包是使用橢圓曲線密碼學的區(qū)塊鏈中不可或缺的組成部分，使用戶能夠從其賬戶提交交易并簽署消息。
不過，一些區(qū)塊鏈（如Abstract）也支持一種稱為智能合約賬戶的新型錢包，這種錢包提供了更多功能，并增強了安全性、恢復機制等。
到此這篇關于什么是加密貨幣錢包？全面了解其創(chuàng)建過程和加密原理的文章就介紹到這了,更多相關加密貨幣錢包詳細介紹內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持腳本之家！
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