硬件钱包如何用种子生成各种币的钱包的？

yingujun 2018-09-20 3701

区块链

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描述

关于种子&助记词

什么是哈希算法？有什么性质？

什么是公钥密码？什么是公钥与私钥？

分层确定性钱包表示方法与示例

1、关于种子&助记词

什么是种子 | Root Seed

种子是一串由随机数生成器生成的随机数。这串随机数可以用来生成钱包中不同种币和不同账户的公私钥对，所以只需备份种子就相当于备份您的所有钱包了。由于网络空间存在各种各样的威胁，备份的私钥不接触电脑和手机等设备是最安全的，所以硬件钱包的备份方法是记在纸上。

什么是助记词 | Mnemonic Seed

种子是一串很长的随机数，看起来就是一串十六进制值，不利于人进行记录，所以我们用算法将其转化为一串助记词，人们就可以方便进行记录。助记词的产生过程如图：

不同长度的种子对应的单词数量如下表：

比特币

总结一下，就是将种子加上校验信息，每11位进行切分，按照得到的数字查询单词表索引得到单词。我们记录的英文单词是有校验信息的，所以不是随意MS个单词就能得到一个种子哦。以上的算法是可逆的，用记录下的助记词可以轻松得出种子。还记得硬件钱包初始化过程中让您记在纸上的那些英文单词吗？它们就相当于种子哦。

2、关于哈希和公私钥

哈希算法 | Hash Algorithm

密码哈希函数是一类数学函数，可以在有限合理的时间内，将任意长度的消息压缩为固定长度的二进制串，其输出值称为哈希值，也称为散列值。

哈希函数的性质：

1. 抗碰撞性

碰撞是与哈希函数相关的重要概念，体现着哈希函数的安全性，所谓碰撞是指两个不同的消息在同一个哈希函数作用下，具有相同的哈希值。哈希函数的安全性是指在现有的计算资源（包括时间、空间、资金等）下，找到一个碰撞是不可行的。

通俗地说，就是很难找到两个具有相同哈希值的不同消息。消息改变，输出的哈希值一般就会改变，哈希值可以看作消息的指纹。即使消息被略微篡改，这个指纹也会发生很大变化。所以哈希值可以用来做完整性校验。

2. 原像不可逆

通俗地说，知道输入值，很容易通过哈希函数计算出哈希值；但知道哈希值，没有办法计算出原来的输入值。

3. 难题友好性

难题友好性指的是没有便捷的方法去产生满足特殊要求的哈希值。

3、公钥密码算法

公钥密码算法需要两个密钥：公开密钥和私有密钥，简称公钥和私钥。公钥和私钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密；如果用私钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是不同的密钥，所以这种算法也叫做非对称密码算法。

区块链中所使用的公钥密码算法是椭圆曲线算法，每个用户拥有一对密钥，一个公开，另一个私有。利用椭圆曲线密码算法，用户可以用自己的私钥对交易进行签名，同时别的用户可以利用签名用户的公钥对签名进行验证。在比特币系统中，用户的公钥也被用来识别不同的用户，构造用户的比特币地址。

有一个很重要的特性，已知私钥通过密码学算法可以求出公钥，但知道公钥没办法反推出私钥。在下面的叙述中用point（）表示由私钥求公钥的函数。在数字货币中，只要您能够用您的私钥对交易进行签名，就代表您有权利花出您手中这些币，别人只知道您的公钥，无法得到您的私钥，是没有办法使用您的币的。您可以简单认为您的私钥=您的所有币。硬件钱包就是要保护您的私钥，让它们远离被盗。

种子与公私钥对计算

由私钥创建公钥

椭圆曲线公钥创建函数，point（），输入为私钥，输出为公钥，即

point（私钥） == 公钥

主拓展公钥与主拓展私钥的生成

根种子为128、256或512位随机数，一般由随机数生成器生成。该根种子是用户唯一需要备份的，由该种子可以创建出用户所有钱包。

该种子经过哈希可以得到512位的哈希值，左右256位分别为主私钥m和主链码，主私钥与链码一起构成主拓展私钥。主公钥M由主私钥通过point（）方式产生，主公钥与链码一起构成主拓展公钥。主拓展公钥和主拓展私钥位于分层钱包的最顶层。如图所示：

比特币

公钥生成函数的性质

由于point（）的工作原理，可以把（父）公钥与一个通过整数值i创建的公钥相结合，得到（子）公钥。子公钥也可以通过point（）方式产生，输入为父私钥加上整数i后取模p，用公式描述为

point（（父私钥 + i） % p ） == 父公钥 + point（i） == 子公钥

通过这种方式，只要确定一个整数序列，就可以从父公私钥对产生唯一确定的子公私钥对。如果仅需要子公钥，可以在不接触父私钥的情况下生成所有子公钥。

通过这种子密钥推导操作迭代，子公钥可以用于生成他们自己的子公钥（孙公钥），如下：

point（（子私钥+ i） % p ） == 子公钥 + point（i） == 孙公钥

普通的分层确定性密钥推导

普通密钥推导的过程如图所示，

比特币

指定不同的索引号，可以从相同的父密钥中创建出不同的子密钥。使用子链码对子密钥重复这个过程可以创建出孙密钥，以此类推，分成结构的密钥就可以创建出来了。

加强的分层确定性密钥推导

如果黑客得到了正常的父链码和父公钥，他就可以通过以上方式暴力枚举出所有由它推导出的链码和公钥。如果黑客也获得任何一个子孙的私钥，通过逆向上述普通分层确定性密钥算法，那么父私钥以及它子孙的所有私钥也就都泄露了。由于一个私钥泄露可以导致推导出一串私钥。图片中展示出了黑客的推导过程，红色框部分为黑客获得信息。

比特币