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账户系统

账户系统

理解密码、私钥、keystore与助记词

密码

密码不是私钥，密码可以进行修改或重置。它主要用途有两个，

一是转账时候的支付密码，

二是用 keystore 导入钱包时需要输入的密码，用于解锁keystore。

在钱包应用程序中，创建账号时需要设定一个密码，这个密码一般要求不少于 8 个字符，为了安全，密码最好设置复杂一点。

私钥

私钥由64位长度的十六进制的字符组成，比如：

0xE4356E49C88C8B7AB370AF7D5C0C54F0261AAA006F6BDE09CD4745CF54E0115A，一个账户只有一个私钥且不能修改，谁拥有私钥就能够掌控该账号的数字货币。通常一个钱包中私钥和公钥是成对出现的，有了私钥，我们就可以通过一定的算法生成公钥，再通过公钥经过一定的算法生成地址，这一过程都是不可逆的，是如何生成的？我们在上一章节中有详细的说明。私钥一定要妥善保管，若被泄漏别人可以通过私钥解锁账号转出你的该账号的数字货币。

在钱包应用程序中，解锁账号后可以导出私钥。

Keystore

因为私钥不利于记忆，容易被盗，因此有了Keystore。Keystore常见于以太坊钱包，它并不是私钥，而是将私钥以加密的方式保存为一份 JSON 文件，这份 JSON 文件就是 keystore，所以它就是加密后的私钥。但是Keystore必须配合钱包密码才能使用该账号，所以只有Keystore文件，并不能掌控账号。对于助记词和私钥就不一样了，只要知道助记词或者私钥就能掌控该账号了。

在应用程序中，可以实现解锁账号后生成Keystore文件，支持的钱包有MetaMask、Mist等。

助记词

私钥是64位长度的十六进制的字符，不利于记录且容易记错，所以用算法将一串随机数转化为了一串12 ~ 24个容易记住的单词，方便保存记录。所以有的同学有了下面的结论：

助记词是私钥的另一种表现形式。

还有同学说助记词=私钥，这是不正确的说法，通过助记词可以获取相关联的多个私钥，但是通过其中一个私钥是不能获取助记词的，因此助记词≠私钥。

目前只有少数钱包应用程序支持导出助记词，如MetaMask等。通过助记词导入账号也只有少数钱包应用程序支持，如MyEtherWallet、imToken等。

BIP

要弄清楚助记词与私钥的关系，得清楚BIP协议，是Bitcoin Improvement Proposals的缩写，意思是Bitcoin 的改进建议，用于提出 Bitcoin 的新功能或改进措施。BIP协议衍生了很多的版本，主要有BIP32、BIP39、BIP44。

BIP32

BIP32是 HD钱包的核心提案，通过种子来生成主私钥，然后派生海量的子私钥和地址，种子是一串很长的随机数。

BIP39

由于种子是一串很长的随机数，不利于记录，所以我们用算法将种子转化为一串12 ~ 24个的单词，方便保存记录，这就是BIP39，它扩展了 HD钱包种子的生成算法。

BIP44

BIP44 是在 BIP32 和 BIP43 的基础上增加多币种，提出的层次结构非常全面，它允许处理多个币种，多个帐户，每个帐户有数百万个地址。

在BIP32路径中定义以下5个级别：

m/purpse'/coin_type'/account'/change/address_index

  • purpose：在BIP43之后建议将常数设置为44'。表示根据BIP44规范使用该节点的子树。
  • Coin_type：币种，代表一个主节点（种子）可用于无限数量的独立加密币，如比特币，Litecoin或Namecoin。此级别为每个加密币创建一个单独的子树，避免重用已经在其它链上存在的地址。开发人员可以为他们的项目注册未使用的号码。
  • Account：账户，此级别为了设置独立的用户身份可以将所有币种放在一个的帐户中，从0开始按顺序递增。
  • Change：常量0用于外部链，常量1用于内部链，外部链用于钱包在外部用于接收和付款。内部链用于在钱包外部不可见的地址，如返回交易变更。
  • Address_index：地址索引，按顺序递增的方式从索引0开始编号。

BIP44的规则使得 HD钱包非常强大，用户只需要保存一个种子，就能控制所有币种，所有账户的钱包，因此由BIP39 生成的助记词非常重要，所以一定安全妥善保管，那么会不会被破解呢？如果一个 HD 钱包助记词是 12 个单词，一共有 2048 个单词可能性，那么随机的生成的助记词所有可能性大概是5e+39，因此几乎不可能被破解。

HD钱包(分层钱包)

通过BIP协议生成账号的钱包叫做HD钱包。这个HD钱包，并不是Hardware Wallet硬件钱包，这里的 HD 是Hierarchical Deterministic的缩写，意思是分层确定性，所以HD钱包的全称为比特币分成确定性钱包 。

密码、私钥、keystore与助记词的关系

image-20231019094451670

根据单词，配合路径，生成不同的private key

一个private key可以对应一个账户

创建账户需要一个密码

keystore是账户+密码生成出来的

私钥和keystore通过密码加密完成

钱包的核心：私钥

基于以上的分析，我们对以太坊钱包的账号系统有了一个很好的认识，那么我们在使用钱包的过程中，该如何保管自己的钱包呢？主要包含以下几种方式：

  • 私钥（Private Key）
  • Keystore+密码（Keystore+Password）
  • 助记词（Mnemonic code）

通过以上三种中的一种方式都可以解锁账号，然后掌控它，所以对于每种方式中的数据都必须妥善包括，如有泄漏，请尽快转移数字资产。

我们可以得到以下总结：

  • 通过私钥+密码可以生成keystore，即加密私钥；
  • 通过keystore+密码可以获取私钥，即解密keystore。
  • 通过助记词根据不同的路径获取不同的私钥，即使用HD钱包将助记词转化成种子来生成主私钥，然后派生海量的子私钥和地址。

可以看出这几种方式的核心其实都是为了获得私钥，然后去解锁账号，因此钱包的核心功能是私钥的创建、存储和使用。

创建账户

web3直接创建账户

web3.eth.accounts.create([entropy]);

助记词创建账户

需要使用bip39协议将助记词转换成种子，再通过ethereumjs-wallet库生成hd钱包，根据路径的不同从hd钱包中获取不同的keypair，keypair中就包含有公钥、私钥，再通过ethereumjs-util库将公钥生成地址，从而根据助记词获取所有关联的账号，能获取到公钥、私钥、地址等数据信息。

可见助记词可以获取多个账号私钥，它比私钥重要性更高，必须妥善保管。

HD 钱包和BIP协议的相关概念请查看"04-密码、私钥、keystore与助记词之间的爱恨情仇"章节中助记词的内容。

1.依赖库

需要用到三个库：bip39、ethereumjs-wallet/hdkey、ethereumjs-util。先安装依赖库，cd到项目跟路径运行命令

npm i bip39 ethereumjs-wallet ethereumjs-util
  • bip39：随机产生新的 mnemonic code，并可以将其转成 binary 的 seed。
  • ethereumjs-wallet：生成和管理公私钥，下面使用其中 hdkey 子套件来创建 HD 钱包。
  • ethereumjs-util：Ethereum 的一个工具库。
2.通过助记词创建账户
  • 创建助记词
<script setup>
 import {ref} from 'vue'
 import * as bip39 from 'bip39'// 引入bip39

 // 创建助记词
 const mnemonic=bip39.generateMnemonic();
 console.log(mnemonic);
 // saddle visa carry pill mimic water butter receive runway old drop divorce
</script>

<template>
  <div >hello</div>
</template>

<style scoped lang='less'>
</style>
  • 根据助记词生成密钥对keypair
//生成密钥对keypair
// const seed=mnemonicToSeed(mnemonic.value);
// console.log(seed);// 返回对象是promise，需要构造函数接收

// 写法1
// mnemonicToSeed(mnemonic.value).then((seed)=>{
//     console.log(seed);//得到一个数组
// });

// 写法2
const genMnemonic=async()=>{
    const seed=await mnemonicToSeed(mnemonic.value);
    const hdWallet=hdkey.fromMasterSeed(seed);
    // `m/purpse'/coin_type'/account'/change/address_index`
    const keypair=hdWallet.derivePath("m/44'/60'/0'/0/0");

    //获取私钥
    // 1.获取钱包对象
    const wallet=keypair.getWallet();
    // 2. 获取钱包地址
    const lowerCaseAddress=wallet.getAddressString();// 0x1907d3bfdfcd47fb69079d8a628fe18ad1c35aba
    // 3. 获取钱包校验地址
    const checkAddress=wallet.getChecksumAddressString(); // 0x1907D3bfdFCD47FB69079D8a628FE18AD1C35aBa
    // 4. 获取私钥
    const priKey=wallet.getPrivateKey().toString("hex");// 1f0e5dad743cd91b12f358c9e68677bdb8a043602877553aaeca677895a20a1a

};
genMnemonic();//调用

总体来说，先通过BIP39的generateMnemonic生成助记词，然后根据生成的助记词生成密钥对。

载入ethereumjs-wallet包（hdkey），先通过BIP39的mnemonicToSeed把助记词生成一个seed，根据seed获取钱包的对象（hdkey），根据分层钱包，生成keypair，然后获取密钥

导出账户

之前生成的

<template>
  <div >助记词</div>
  <p>{{ mnemonic }}</p>
  <p>路径: m/44'/60'/0'/0/0</p>
  <p>账户地址: 0x1907d3bfdfcd47fb69079d8a628fe18ad1c35aba</p>
  <p>账户私钥: 1f0e5dad743cd91b12f358c9e68677bdb8a043602877553aaeca677895a20a1a</p>
</template>

    // 导出keystore
    // 方法1，web3.js // TODO: 报错没解决
    // var web3 = new Web3(Web3.givenProvider || 'wss://goerli.infura.io/ws/v3/9b2967006bbc48d789b3afe8d4053643');
    // const keyStore=web3.eth.accounts.encrypt("1f0e5dad743cd91b12f358c9e68677bdb8a043602877553aaeca677895a20a1a","111111");
    // console.log(JSON.stringify(keyStore));

    // 方法2 wallet钱包对象
    const keyStore=await wallet.toV3("111111");
    console.log(JSON.stringify(keyStore));

{"version":3,"id":"4ce30200-53ba-4599-82a9-5c8394f1aa5e","address":"1907d3bfdfcd47fb69079d8a628fe18ad1c35aba","crypto":{"ciphertext":"7b15846f20dc45b7c770aba7187bdbde60b6646fc86c0fe240e30adad5123528","cipherparams":{"iv":"818bbbeffdf68f5a9cba25eb49433298"},"cipher":"aes-128-ctr","kdf":"scrypt","kdfparams":{"dklen":32,"salt":"e287acd0901755e73cc8acc9a894d1fc39f71cbf4a8347a96c0e0df475114cbe","n":262144,"r":8,"p":1},"mac":"d8240b3c7f07b4025777e253665d964368bcc423cc679089a8a1be8e043d1b8b"}}

通过keystore生成私钥

    // 通过keyStore获取私钥
    // 1. web3
    const res =await web3.eth.accounts.decrypt(keyStore,password);
    // {address: '0x1907D3bfdFCD47FB69079D8a628FE18AD1C35aBa', privateKey: '0x1f0e5dad743cd91b12f358c9e68677bdb8a043602877553aaeca677895a20a1a', signTransaction: ƒ, sign: ƒ, encrypt: ƒ}
    // 2. wallet
    const my_wallet=await ethwallet.fromV3(keyStore,password);
    const key=my_wallet.getPrivateKey().toString('hex');
    console.log(key);

导入账户

    // 通过私钥获取地址
    const priKey2=Buffer(priKey,"hex");
    const wallet3=ethwallet.fromPrivateKey(priKey2);
    const lowerCaseAddress2=wallet.getAddressString();

总结

<script setup>
 import {ref} from 'vue'
 import {generateMnemonic, mnemonicToSeed}  from 'bip39' //bip39
 import ethwallet, {hdkey} from 'ethereumjs-wallet'
import Web3 from 'web3';

 // 创建助记词 //每次都运行意味着产生新钱包
//  const mnemonic=generateMnemonic();
//  console.log(mnemonic);
// 模拟之前生成的助记词
const mnemonic=ref("saddle visa carry pill mimic water butter receive runway old drop divorce");

//生成密钥对keypair
// const seed=mnemonicToSeed(mnemonic.value);
// console.log(seed);// 返回对象是promise，需要构造函数接收

// 写法1
// mnemonicToSeed(mnemonic.value).then((seed)=>{
//     console.log(seed);//得到一个数组
// });

// 写法2
const genMnemonic=async()=>{
    const seed=await mnemonicToSeed(mnemonic.value);
    const hdWallet=hdkey.fromMasterSeed(seed);
    // `m/purpse'/coin_type'/account'/change/address_index`
    const keypair=hdWallet.derivePath("m/44'/60'/0'/0/0");

    //获取私钥
    // 1.获取钱包对象
    const wallet=keypair.getWallet();
    // 2. 获取钱包地址
    const lowerCaseAddress=wallet.getAddressString();// 0x1907d3bfdfcd47fb69079d8a628fe18ad1c35aba
    // 3. 获取钱包校验地址
    const checkAddress=wallet.getChecksumAddressString(); // 0x1907D3bfdFCD47FB69079D8a628FE18AD1C35aBa
    // 4. 获取私钥
    const priKey=wallet.getPrivateKey().toString("hex");// 1f0e5dad743cd91b12f358c9e68677bdb8a043602877553aaeca677895a20a1a

    // 导出keystore
    const password="111111";
    // 方法1，web3.js // TODO: 报错没解决
    var web3 = new Web3(Web3.givenProvider || 'wss://goerli.infura.io/ws/v3/9b2967006bbc48d789b3afe8d4053643');
    // const keyStore=web3.eth.accounts.encrypt("1f0e5dad743cd91b12f358c9e68677bdb8a043602877553aaeca677895a20a1a","111111");
    // console.log(JSON.stringify(keyStore));

    // 方法2 wallet钱包对象
    const keyStore=await wallet.toV3(password);
    console.log(JSON.stringify(keyStore));
    // 通过keyStore获取私钥
    // 1. web3
    const res =await web3.eth.accounts.decrypt(keyStore,password);
    // {address: '0x1907D3bfdFCD47FB69079D8a628FE18AD1C35aBa', privateKey: '0x1f0e5dad743cd91b12f358c9e68677bdb8a043602877553aaeca677895a20a1a', signTransaction: ƒ, sign: ƒ, encrypt: ƒ}
    // 2. wallet
    const my_wallet=await ethwallet.fromV3(keyStore,password);
    const key=my_wallet.getPrivateKey().toString('hex');
    console.log(key);
    // 通过私钥获取地址
    const priKey2=Buffer(priKey,"hex");
    const wallet3=ethwallet.fromPrivateKey(priKey2);
    const lowerCaseAddress2=wallet.getAddressString();
};  
genMnemonic();//调用
</script>

<template>
  <div >助记词</div>
  <p>{{ mnemonic }}</p>
  <p>路径: m/44'/60'/0'/0/0</p>
  <p>账户地址: 0x1907d3bfdfcd47fb69079d8a628fe18ad1c35aba</p>
  <p>账户私钥: 1f0e5dad743cd91b12f358c9e68677bdb8a043602877553aaeca677895a20a1a</p>
</template>

<style scoped lang='less'>
</style>