详解以太坊地址生成实战

基本概念：

以太坊地址是用于在以太坊网络上接收和发送以太币（ETH）以及执行智能合约的标识符。

主要特点：

长度和格式：

• 以太坊地址通常是42个字符长，以“0x”开头，后面跟随40个十六进制字符（0-9, a-f）。
• 例如：0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc454e4438f44e

生成方式：

• 以太坊地址是通过公钥生成的。具体来说，公钥经过椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）生成，然后通过Keccak-256哈希函数处理，取最后20个字节作为地址。

大小写不敏感：

• 以太坊地址在比较时是大小写不敏感的，这意味着0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc454e4438f44e和0x742D35cC6634c0532925A3B844bC454E4438F44E被视为相同的地址。

一个容易混淆的点：

在讨论以太坊地址的长度时，“字符”和“字节”并不是同一个意思。

字符：

• 以太坊地址通常是42个字符长，这里的“字符”指的是十六进制字符。每个字符代表一个十六进制数字（0-9, a-f）。
• 例如，地址 0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc454e4438f44e 中的每个字符都是一个十六进制字符。

字节：

• 字节是计算机存储和传输数据的基本单位，每个字节由8个二进制位组成，可以表示0到255之间的数值。
• 在以太坊地址的上下文中，地址实际上是由20个字节组成的。每个字节可以表示0到255之间的数值，或者用两个十六进制字符表示。

因此，以太坊地址的42个字符实际上对应20个字节。具体来说：

• 地址的前缀“0x”是用来标识这是一个十六进制数，不算在字节数内。
• 剩下的40个字符（每个字符代表4个二进制位）总共有 160 个二进制位，8 个二进制位对应一个字节，所以总共对应20个字节。

以太坊地址生成的步骤：

有了前面的基础铺垫，我们来看看生成以太坊地址的步骤，主要包括公钥生成、哈希处理和地址格式化：

1. 生成私钥

• 私钥是一个256位的随机数，通常表示为一个64个字符长的十六进制字符串。
• 例如：0x56f7572f1df6e5df159ae3f8880d87b2b31b760d5b259a015e00f2eb9c91f51e

2. 从私钥生成公钥

• 使用椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）的secp256k1曲线，从私钥生成公钥。
• 公钥是一个65字节（520位）的数字，通常表示为一个130个字符长的十六进制字符串，前缀为0x04。
• 例如：0x049a7df67f79246283fdc93af76d4f8cdd62c4886e8cd870944e817dd9620b01df355b40c9a99da1498434b1a3de3ff98f6f0f3b962d7d67e37c1b3710a3c8d166

3. 从公钥生成地址

• 步骤1：去掉公钥的前缀0x04，得到一个64字节（512位）的数字。
• 步骤2：对这个64字节的数字进行Keccak-256哈希处理。

<!---->

• • Keccak-256是一种哈希函数，输出一个32字节（256位）的哈希值。
  • 例如：0xa3f20717a250c2b0b729b7e5beca956cb2cf50e4c808034f295034f54c4f43e9

<!---->

• 步骤3：取哈希值的最后20个字节（160位）作为以太坊地址。

<!---->

• • 例如：0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc454e4438f44e

4. 格式化地址

• 以太坊地址通常以0x开头，后面跟随40个十六进制字符。
• 例如：0x742d35Cc6634C0532925a3b844Bc454e4438f44e

5. 可选：校验和地址

• 为了提高安全性，以太坊地址可以使用校验和机制。
• 校验和地址在生成时会根据特定的算法将某些字符转换为大写，以帮助用户识别输入错误。
• 例如：0x5aAeb6053F3E94C9b9A09f33669435E7Ef1BeAed

基于 Bip32 和 Bip39 生成以太坊地址：

我们可以借助一些社区好用的库，比如 @ethereumjs/wallet 来简化我们实现。

import { hdkey } from '@ethereumjs/wallet';

export function createEthAddress(
  seedHex: string,
  addressIndex: string
): { privateKey: string; publicKey: string; address: string } {
  const seed = Buffer.from(seedHex, 'hex');
  const path = `m/44'/60'/0'/0/${addressIndex}`;
  const hdNode = hdkey.EthereumHDKey.fromMasterSeed(seed);
  const derivedNode = hdNode.derivePath(path);

  return {
    privateKey: derivedNode.getWallet().getPrivateKeyString(),
    publicKey: derivedNode.getWallet().getPublicKeyString(),
    address: derivedNode.getWallet().getAddressString()
  };
}

相关测试函数：

import { mnemonicToSeedSync } from 'bip39';

const mnemonic =
      'lounge face pattern cinnamon shrug average spend rapid field cheese wrist weather';
const seed = mnemonicToSeedSync(mnemonic);
const account = createEthAddress(seed.toString('hex'), '0');
const { privateKey, address } = account;
console.log('privateKey', privateKey);
console.log('address', address); // 0x349a04e26abb45310427cee5a25ebdb84869c52e