本章的內(nèi)容是理解比特幣錢包開發(fā)中非常重要的概念，理解錢包、賬號、地址、公鑰、私鑰、密碼、助記詞
理解HD錢包是什么
清楚BIP協(xié)議的常見版本的作用，清楚Base58在比特幣賬號中的重要性
一、錢包應用程序
1. 錢包
錢包不是賬號，錢包是一個應用程序，主要用于管理賬號、保管私鑰、發(fā)送和接受代幣的客戶端。
錢包中可以有很多賬號，賬號也能導入不同的錢包。
2. 賬號
每個賬戶都是由一對鑰匙組成：公鑰和私鑰。每個賬戶都對應一個地址。
賬戶由錢包來管理，一個錢包可以包含多個賬戶。
賬號與公鑰、私鑰、地址，在以太坊中是一一對應的，而在有的區(qū)塊鏈中賬號與公私鑰對、地址不是一一對應的，比如：EOS。
3. 地址
地址長度為25字節(jié)，轉(zhuǎn)為base58編碼后，為34或35個字符，如：1PFjZSK9GEGoGKt3aTDZU2o7kBC4W815pC。
base58是類似base64的編碼，但去掉了易引起視覺混淆的字符，又在地址末尾添加了4個字節(jié)校驗位。
由于存在公鑰有兩種形式，那么一個公鑰便對應兩個地址，這兩個地址都可由同一私鑰簽署交易。
地址標記著一個賬號，可以公開給別人，用于別人給你轉(zhuǎn)賬。
地址不是公鑰，地址是由公鑰生成，公鑰由私鑰生成，這兩個過程是不可逆的，即地址不能推算出公鑰，公鑰也不能推算出私鑰。
4. 公鑰
公鑰壓縮格式是33字節(jié)，非壓縮格式是65字節(jié)。即壓縮格式是66位長度的十六進制，非壓縮格式是130位長度的十六進制字符組成。以0*02/0*03開頭為壓縮公鑰。早期比特幣均使用非壓縮公鑰，現(xiàn)大部分客戶端已默認使用壓縮公鑰。
公鑰對賬號的交易進行加密。即使用公鑰簽名交易，然后使用私鑰去驗證交易。
公鑰是通過使用secp256k1橢圓曲線加密算法計算私鑰所對應的公鑰獲得。
公鑰、私鑰、地址，它們是一一對應的，唯一的，不可修改的。
5. 私鑰
私鑰由64位長度的十六進制的字符組成，比如：0xE4356E49C88C8B7AB370AF7D5C0C54F0261AAA006F6BDE09CD4745CF54E0115A，
私鑰一定要妥善保管，不能被公開和泄漏，擁有私鑰就相當于擁有此賬號的使用權(quán)。
私鑰有可由助記詞推導出來。
6. 密碼
密碼不是私鑰，密碼可以進行修改或重置。在錢包應用程序中，創(chuàng)建賬號時需要設定一個密碼，這個密碼一般要求不少于 8 個字符，為了安全，密碼最好設置復雜一點。
7. 助記詞
私鑰是64位長度的十六進制的字符，不利于記錄且容易記錯，且每個賬號對應一個私鑰，多個賬號就有多個私鑰，不易管理，所以用算法將一串隨機數(shù)轉(zhuǎn)化為了一串12 ~ 24個容易記住的單詞，方便保存記錄。所以有的同學有了下面的結(jié)論：
助記詞是私鑰的另一種表現(xiàn)形式。
還有同學說助記詞=私鑰，這是不正確的說法，通過助記詞可以獲取相關(guān)聯(lián)的多個私鑰，但是通過其中一個私鑰是不能獲取助記詞的，因此助記詞≠私鑰。
8. 總結(jié)
錢包應用程序用于管理多個賬號，在比特幣中賬號與公私鑰對、地址是一一對應的，公鑰、私鑰、地址也是一一對應的，私鑰生成公鑰，公鑰生成地址，且不可逆，私鑰是賬號的核心且不可泄漏，地址可以公開用于轉(zhuǎn)賬。關(guān)于子賬號的介紹稍后說明。
二、HD錢包
這個HD錢包，并不是Hardware Wallet硬件錢包，這里的 HD 是Hierarchical Deterministic的縮寫，意思是分層確定性，所以HD錢包的全稱為比特幣分成確定性錢包 。比特幣中的錢包就是非確定性錢包，BIP32是 HD錢包的標準定義，由種子派生生成多個私鑰。
1. BIP
BIP是協(xié)議，是Bitcoin Improvement Proposals的縮寫，意思是Bitcoin 的改進建議，用于提出 Bitcoin 的新功能或改進措施。BIP協(xié)議衍生了很多的版本，主要有BIP32、BIP39、BIP44.
BIP32
BIP32是 HD錢包的核心提案，通過種子來生成主私鑰，然后派生海量的子私鑰和地址，種子是一串很長的隨機數(shù)。
BIP39
由于種子是一串很長的隨機數(shù)，不利于記錄，所以我們用算法將種子轉(zhuǎn)化為一串12 ~ 24個的單詞，方便保存記錄，這就是BIP39.它擴展了 HD錢包種子的生成算法。
BIP44
BIP44 是在 BIP32 和 BIP43 的基礎(chǔ)上增加多幣種，提出的層次結(jié)構(gòu)非常全面，它允許處理多個幣種，多個帳戶，每個帳戶有數(shù)百萬個地址。
在BIP32路徑中定義以下5個級別：m/purpse'/coin_type'/account'/change/address_index
purpose：在BIP43之后建議將常數(shù)設置為44'。表示根據(jù)BIP44規(guī)范使用該節(jié)點的子樹。
Coin_type：幣種，代表一個主節(jié)點(種子)可用于無限數(shù)量的獨立加密幣，如比特幣，Litecoin或Namecoin。此級別為每個加密幣創(chuàng)建一個單獨的子樹，避免重用已經(jīng)在其它鏈上存在的地址。開發(fā)人員可以為他們的項目注冊未使用的號碼。幣種列表
Account：賬戶，此級別為了設置獨立的用戶身份可以將所有幣種放在一個的帳戶中，從0開始按順序遞增。
Change：常量0用于外部鏈，常量1用于內(nèi)部鏈，外部鏈用于錢包在外部用于接收和付款。內(nèi)部鏈用于在錢包外部不可見的地址，如返回交易變更。
Address_index：地址索引，按順序遞增的方式從索引0開始編號。
BIP44的規(guī)則使得 HD錢包非常強大，用戶只需要保存一個種子，就能控制所有幣種，所有賬戶的錢包，因此由BIP39 生成的助記詞非常重要，所以一定安全妥善保管，那么會不會被破解呢?如果一個 HD 錢包助記詞是 12 個單詞，一共有 2048 個單詞可能性，那么隨機的生成的助記詞所有可能性大概是5e+39.因此幾乎不可能被破解。
2. 種子
種子可以派生生成多個私鑰，所以種子是一個錢包賬號中最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，比私鑰的等級更高，因此備份一個種子就備份了相關(guān)聯(lián)的所有私鑰。HD錢包中包含了在樹結(jié)構(gòu)中派生的密鑰，這樣一來，父密鑰就可以派生出一系列子密鑰，每個密鑰都可以派生出一系列的子密鑰，從而達到無限的深度。
三、Base58編碼
1. Base64編碼
Base64就是一種基于64個可打印字符來表示二進制數(shù)據(jù)的方法
Base64使用了26個小寫字母、26個大寫字母、10個數(shù)字以及兩個符號(例如“+”和“/”)，用于在電子郵件這樣的基于文本的媒介中傳輸二進制數(shù)據(jù)。
Base64通常用于編碼郵件中的附件。
Base64字符集：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/
2. Base58編碼
Base58是一種基于文本的二進制編碼格式，是用于Bitcoin中使用的一種獨特的編碼方式，主要用于產(chǎn)生Bitcoin的錢包地址。
相比Base64.Base58不使用數(shù)字”0”，大寫字母”O(jiān)”，大寫字母”I”和小寫字母”l”，以及”+”和”/”符號。目的就是去除容易混淆的字符。
這種編碼格式不僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)壓縮，保持了易讀性，還具有錯誤診斷功能。
Base58字符集：ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz123456789
3. Base58Check
Base58Check是一種常用在比特幣中的Base58編碼格式，增加了錯誤校驗碼來檢查數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)錄中出現(xiàn)的錯誤。在Base58Check中，對數(shù)據(jù)添加了一個稱作“版本字節(jié)”的前綴，這個前綴用來明確需要編碼的數(shù)據(jù)的類型。
首先對數(shù)據(jù)添加一個版本前綴，這個前綴用來識別編碼的數(shù)據(jù)類型。例如，比特幣地址的前綴是0(十六進制是0*00)。
對數(shù)據(jù)連續(xù)進行兩次SHA256哈希算法checksum = SHA256(SHA256(prefix+data))。
在產(chǎn)生的長度為32個字節(jié)(兩次哈希云算)的哈希值中，取其前4個字節(jié)作為檢驗和添加到數(shù)據(jù)第一步產(chǎn)生的數(shù)據(jù)之后。
將數(shù)據(jù)進行Base58編碼處理
Base58Check的編碼過程如下圖。
Base58Check的作用：既然有了Base58編碼，已經(jīng)不會搞錯0和O, 1和l和I，也把大整數(shù)轉(zhuǎn)換成了可讀字符串，為什么還要再有Base58Check這個環(huán)節(jié)呢?
假設一種情況，你在程序中輸入一個Base58編碼的地址，盡管你已經(jīng)不會搞錯0和O, 1和l和I，但是萬一你不小心輸錯一個字符，或者少寫多寫一個字符，會咋樣?你可能會說，沒啥大不了的，錯個字符而已，這不是很常見嘛，重新輸入不就可以了嗎?
但是當用戶給一個比特幣地址轉(zhuǎn)賬，如果輸入錯誤，那么對方就不會收到資金，更關(guān)鍵的是該筆資金發(fā)給了一個根本不存在的比特幣地址，那么這筆資金也就永遠不可能被交易，也就是說比特幣丟失了。
校驗碼長4個字節(jié)，添加到需要編碼的數(shù)據(jù)之后。
校驗碼是從需要編碼的數(shù)據(jù)的哈希值中得到的，所以可以用來檢測并避免轉(zhuǎn)錄和輸入中產(chǎn)生的錯誤。
使用Base58check編碼格式時，程序會計算原始數(shù)據(jù)的校驗碼并和自帶的校驗碼進行對比，二者若不匹配則表明有錯誤產(chǎn)生。
實際上，在比特幣交易中，都會校驗比特幣地址是否合法，如果經(jīng)過Base58Check的比特幣地址被比特幣錢包程序判定是無效的，當然會阻止交易繼續(xù)進行，就避免了資金損失。
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