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    go语言实现简易比特币系统钱包的原理解析

    作者:小圣. 时间:2021-04-28 17:56

    钱包基础概念

    • 广义上,钱包是一个应用程序,为用户提供交互界面。钱包控制用户访问权限、管理比特比地址及秘钥、跟踪余额、创建交易和签名交易
    • 狭义上,即从程序员角度来看,“钱包”是指用于存储和管理用户秘钥的数据结构
    • 钱包是私钥的容器,一般是通过结构化文件或简单数据库来实现的
    • 钱包中并不包含比特币。比特币是被记录在比特币网络的区块链中,用户通过钱包中的密钥签名交易,从而控制网络中的比特币,在某种意义上,比特币钱包就是密钥链

    钱包结构体

    type Wallet struct {
    	//私钥
    	Private *ecdsa.PrivateKey
    	//约定,这里的PubKey不存储原始的公钥,而是存储X和Y拼接的字符串,在校验端重新拆分(参考r,s传递)
    	PubKey []byte
    }

    创建钱包

    func NewWallet() *Wallet {
    	//创建曲线
    	curve := elliptic.P256()
    	//生成私钥
    	privateKey, err := ecdsa.GenerateKey(curve, rand.Reader)
    	if err != nil {
    		log.Panic(err)
    	}
    
    	//生成公钥
    	pubKeyOrig := privateKey.PublicKey
    
    	//拼接X, Y
    	pubKey := append(pubKeyOrig.X.Bytes(), pubKeyOrig.Y.Bytes()...)
    
    	return &Wallet{Private: privateKey, PubKey: pubKey}
    }

    钱包集结构体

    //定一个 Wallets结构,它保存所有的wallet以及它的地址
    type Wallets struct {
    	//map[地址]钱包
    	WalletsMap map[string]*Wallet
    }

    创建钱包集

    func NewWallets() *Wallets {
      var ws Wallets
      ws.WalletsMap = make(map[string]*Wallet)
      //加载本地钱包,把新建的钱包保存到本地
      ws.loadFile()
      return &ws
    }

    创建钱包到钱包集

    func (ws *Wallets) CreateWallet() string {
    	//创建一个钱包
    	wallet := NewWallet()
    	address := wallet.NewAddress()
    
    	//添加到钱包集
    	ws.WalletsMap[address] = wallet
    
    	//保存包本地
    	ws.saveToFile()
    	//返回创建钱包的地址
    	return address
    }

    保存钱包到本地

    func (ws *Wallets) saveToFile() {
    
    	var buffer bytes.Buffer
    
    	gob.Register(elliptic.P256())
    
    	encoder := gob.NewEncoder(&buffer)
    	err := encoder.Encode(ws)
    	//一定要注意校验!!!
    	if err != nil {
    		log.Panic(err)
    	}
    
    	ioutil.WriteFile(walletFile, buffer.Bytes(), 0600)
    }

    读取钱包集里的钱包

    func (ws *Wallets) loadFile() {
    	//在读取之前,要先确认文件是否在,如果不存在,直接退出
    	_, err := os.Stat(walletFile)
    	if os.IsNotExist(err) {
    		return
    	}
    
    	//读取内容
    	content, err := ioutil.ReadFile(walletFile)
    	if err != nil {
    		log.Panic(err)
    	}
    
    	//解码
    	gob.Register(elliptic.P256())
    
    	decoder := gob.NewDecoder(bytes.NewReader(content))
    
    	var wsLocal Wallets
    
    	err = decoder.Decode(&wsLocal)
    	if err != nil {
    		log.Panic(err)
    	}
    
    	ws.WalletsMap = wsLocal.WalletsMap
    }

    列出所有钱包的地址

    func (ws *Wallets) ListAllAddresses() []string {
    	var addresses []string
    	//遍历钱包,将所有的key取出来返回
    	for address := range ws.WalletsMap {
    		addresses = append(addresses, address)
    	}
    
    	return addresses
    }

    生成钱包地址

    • 随机选取32byte的数字作为私钥
    • 使用椭圆曲线加密算法(ECDSA-secp256k1)计算私钥对应的非压缩公钥
    • 计算公钥的SHA-256哈希值
    • 取上一步结果,计算RIPEMD-160哈希值
    • 取上一步结果,前面加上版本号(比特币主网版本号“0x00”)
    • 取上一步结果,计算SHA-256哈希值
    • 取上一步结果,计算SHA-256哈希值
    • 取上一步结果的前4个字节(8位十六进制)
    • 把这4个字节加在第五步的结果后面,作为校验(这就是比特币地址的十六进制形态)
    • 用base58表示法变换一下地址(这就是常见的比特币地址形态)
    //生成地址
    func (w *Wallet) NewAddress() string {
    	//钱包公钥
    	pubKey := w.PubKey
    
    	//计算公钥哈希和ripe160
    	rip160HashValue := HashPubKey(pubKey)
    	//主网版本号为0x00
    	version := byte(00)
    	//拼接version
    	payload := append([]byte{version}, rip160HashValue...)
    
    	//校验码checksum
    	checkCode := CheckSum(payload)
    
    	//拼接版本、哈希值、校验码、25字节数据
    	payload = append(payload, checkCode...)
    
    	//base58编码
    	address := base58.Encode(payload)
    
    	return address
    }

    结束

    源码:https://gitee.com/xiaoshengdada/go_bitcoin/tree/master/v5

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