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浅析加密数字货币钱包中的BIP32、BIP44、BIP39概念
首页 > 币界资讯 > 区块链知识 2019-06-14 13:42:14
币界网报道:

什么是加密数字资产钱包?

在区块链中,我们的数字资产并没有保存在钱包服务商(例如 imToken)的服务器中,而是「保存」在由私钥推导出来的钱包地址中,放置在区块链网络上。只有拥有地址对应的的私钥,才有转移资产的权力。

因此,数字货币钱包实际上就是一个生成和存储私钥的工具,它并不保存资产,资产全部都是在链上的。

创建钱包地址的关键就是随机生成一把私钥,私钥是一个 32 字节的数字。生成私钥的本质就是在 1 到 2^256 之间选一个数字。因此生成私钥的第一步就是找到一个安全的获取真随机数的办法,来保证获得的随机数是不可预测或不可重复的。

例如:你可以抛硬币 256 次,用纸笔记录正反面并转换为 0 和 1,随机得到的 256 位二进制数字可以作为钱包的私钥。

BIP 32 是如何来的?

钱包是私钥管理工具,我们可以根据使用需求生成很多私钥。但是你会发现备份和管理私钥是非常麻烦的。最早期的 BTC 钱包就是这样的,所以他还有一个昵称“Just a Bunch Of Keys”(一堆私钥)。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了,私钥可以通过种子推导出来,如图:


blob.png


(图片来自 Mastering Bitcoin)

注:BIP (Bitcoin Improvement Proposals),比特币改进建议,BIP32 是第 32 个改进建议。BIP32 提案名称:Hierarchical Deterministic Wallets,就是我们说的分层确定性钱包(HD 钱包)。

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。

秘钥路径及 BIP44

通过这种分层方式推导出来的秘钥,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。

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),BIP44 指定了包含 5 个预定义树状层级的结构:

m / purpose’ / coin’ / account’ / change / address_index

m 是固定的,Purpose 也是固定的,值为 44(或者 0x8000002C)

Coin type

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

完整的币种列表地址:https://github.com/satoshilabs/slips/blob/master/slip-0044.md 4

Account

代表这个币的账户索引,从0开始

Change

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)

address_index

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

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

a 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。所以大家在使用 imToken 导入助记词的时候会看到选择路径的选项,原因就在这里。



一句话概括下 BIP44 就是:给 BIP32 的分层路径定义规范。

什么是 BIP39?

BIP32 能够让我们保存一个随机数种子,而不是一堆密钥。但是对于大部分用户来讲,还是非常不友好,这就促使了 BIP39 1 的出现。它使用助记词的方式生成种子,这种情况下用户只要记住助记词,就可以创造出随机种子作为 BIP32 的种子。

(做一个对比,备份助记词比备份随机数种子要方便很多)

整个过程包含两步:1.生成助记词 2.助记词推导出种子

生成助记词方式

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:

blob.png

(图来源于网络)

助记词推导种子

这个过程使用密钥拉伸(Key stretching)函数,用来增强弱密钥的安全性。(这里就不详细说明了,有兴趣的小伙伴可以自行查找资料)

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。

总结

HD 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。

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。

BIP39 则通过定义助记词让种子的备份更友好。

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