bitcoin地址是如何生成的

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更新于 2020-04-07 19:06
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手动生成Bitcoin地址看似有点儿事倍功半，如果你了解了这个过程，就会明白眼花缭乱的Bitcoin分叉币地址只是私钥的不同显示方式，对了解Eth EOS地址也很有帮助，也可以更清楚的了解Bitcoin是如何...

手动生成Bitcoin地址看似有点儿事倍功半，如果你了解了这个过程，就会明白眼花缭乱的Bitcoin分叉币地址只是私钥的不同显示方式，对了解Eth EOS地址也很有帮助，也可以更清楚的了解Bitcoin是如何花费的，一通则百通，妙哉。

我们使用私钥 `0xccea9c5a20e2b78c2e0fbdd8ae2d2b67e6b1894ccb7a55fc1de08bd53994ea64` 生成了一个主网地址`14xfJr1DArtYR156XBs28FoYk6sQqirT2s `。

生成Bitcoin地址，先由私钥生成公钥，再有公钥生成hash160，最后hash160再进行base58运算得到地址，如下图所示：

>![](https://img.learnblockchain.cn/2020/04/08_/571806900.png)

由私钥得到公钥，是由ECDSA实现的。ECDSA是`Elliptic Curve Digital Signature Algorithm`的缩写, 即**椭圆曲线数字签名算法**。

椭圆曲线其实不是椭圆，而是下面的模样：
>![](https://img.learnblockchain.cn/2020/04/08_/971440683.png)

比特币用到的椭圆曲线是 secp256k1： $y^2=x^3+7$
那我们言归正传，直接进入主题，我把这个过程分成了8个步骤。

#### Step1. 生成私钥

Bitcoin要使用到Secp256k1这条特殊的椭圆曲线得到公私钥，
我们通过OpenSSL命令来生成私钥。

```
openssl ecparam -name secp256k1 -genkey > priv.pem

# 输出DER格式
openssl ec -in priv.pem -outform DER | tail -c +8 | head -c 32 | xxd -p -c 32

# 结果
ccea9c5a20e2b78c2e0fbdd8ae2d2b67e6b1894ccb7a55fc1de08bd53994ea64
```
这里的结果是个16进制数据
`0xccea9c5a20e2b78c2e0fbdd8ae2d2b67e6b1894ccb7a55fc1de08bd53994ea64`

更快捷的方式是 `openssl rand 32 -hex`

#### Step2. 生成公钥

通过priv.pem 生成 pub_key

```
openssl ec -in priv.pem -pubout -outform DER | tail -c 65 | xxd -p -c 65

# 输出
04d061e9c5891f579fd548cfd22ff29f5c642714cc7e7a9215f0071ef5a5723f691757b28e31be71f09f24673eed52348e58d53bcfd26f4d96ec6bf1489eab429d
```
输出DER格式,  字符长度是130
pub_key = `04d061e9c5891f579fd548cfd22ff29f5c642714cc7e7a9215f0071ef5a5723f691757b28e31be71f09f24673eed52348e58d53bcfd26f4d96ec6bf1489eab429d`
这是未压缩公钥，压缩公钥是 `03d061e9c5891f579fd548cfd22ff29f5c642714cc7e7a9215f0071ef5a5723f69 `

####  一步到位生成私钥、公钥

```
openssl ecparam -genkey -name secp256k1 -text -noout -outform DER | \
xxd -p -c 1000 | \
sed 's/41534e31204f49443a20736563703235366b310a30740201010420/PrivKey: /' | \
sed 's/a00706052b8104000aa144034200/\'$'\nPubKey: /'
```

详细内容请看[压缩公钥与非压缩公钥](https://www.jianshu.com/p/6f08bebc5aa6)

#### Step3. 第2步结果进行hash160运算
**hash160运算** 就是先进行SHA256，再进行RMD160。

```ruby
bytes = [pub_key].pack("H*") # 转为16进制
hash160_val = Digest::RMD160.hexdigest(Digest::SHA256.digest(bytes) )
```

hash160_val = `2b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f7`

#### Step4. 第3步结果加上前缀符

普通的主网地址的前缀符是`00`，Bitcoin 地址前缀符有很多种, 具体看https://en.bitcoin.it/wiki/List_of_address_prefixes

```
'00'+ '2b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f7'
```

step_04 = `002b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f7`

#### Step5. 第4步结果, 执行2次SHA256, 取前8位作为校验和

```
hex_str = [step_04].pack("H*")
checksum = Digest::SHA256.hexdigest(Digest::SHA256.digest(hex_str) )[0...8]
```

checksum = `86b2e90c`

#### Step6. 第4步结果跟第5步结果合并

```
'002b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f7' + '86b2e90c'
# step_04 + checksum
```

step_06 = `002b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f786b2e90c`

#### Step7. Base58编码

Base58是一种独特的编码方式，是Base64的变形，主要用于Bitcoin的钱包地址。相比Base64，Base58去掉了数字`0`，大写字母`O`，大写字母`I`，小写字母`l`，`+`和`/`，避免引起视觉混淆。

来个base58算法

```
def encode_base58(int_val, leading_zero_bytes=0)
  alpha = "123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz"
  base58_val, base = '', alpha.size

while int_val > 0
    int_val, remainder = int_val.divmod(base)
    base58_val = alpha[remainder] + base58_val
  end

base58_val
end
```

#### Step8. 第6步结果进行base58编码

```ruby
step_06 = "002b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f786b2e90c"
leading_zero_bytes = (step_06.match(/^([0]+)/) ? $1 : '').size / 2
# leading_zero_bytes的作用是字母填充
address = ("1" * leading_zero_bytes) + encode_base58(step_06.to_i(16) )
```

得到 `14xfJr1DArtYR156XBs28FoYk6sQqirT2s`，这是一个标准的bitcoin地址，终于大功告成。

> 思考：通过Bitcoin 地址能反向得到hash160_val么？

汇总代码： [gen_addr.rb](https://github.com/liushooter/learn-blockchain/blob/master/gen_addr.rb)

**可以使用 [bitcoin-ruby](https://github.com/lian/bitcoin-ruby) 生成地址**

```ruby
require 'bitcoin'

pri_key, pub_key = Bitcoin.generate_key # 私钥 公钥
# 通过ffi调用OpenSSL得到，很多类库都是这么做的
address = Bitcoin::pubkey_to_address(pub_key)
```

**生成测试网地址**

```
require 'bitcoin'

Bitcoin::network = :testnet #使用测试网
pri_key, pub_key = Bitcoin.generate_key
address = Bitcoin::pubkey_to_address(pub_key)
```

在Bitcoin系统中，私钥能得公钥，公钥能得到钱包地址,
私钥=>公钥=>钱包地址，而反向是不可以的。
**牢记你的私钥**，而且**私钥不能修改**，**地址也不能修改**，谁掌握了私钥谁就拥有了这些币!!!

---

参考:

[How do these OpenSSL commands create a Bitcoin private/key from a ECDSA keypair](https://bitcoin.stackexchange.com/a/59646)
[How to convert an ECDSA key to PEM format ](https://stackoverflow.com/a/49213805)

https://en.bitcoin.it/wiki/Technical_background_of_version_1_Bitcoin_addresses
https://en.bitcoin.it/wiki/Address
https://en.bitcoin.it/wiki/List_of_address_prefixes
https://github.com/liushooter/learn-blockchain/blob/master/gen_addr.rb

我们使用私钥 0xccea9c5a20e2b78c2e0fbdd8ae2d2b67e6b1894ccb7a55fc1de08bd53994ea64 生成了一个主网地址14xfJr1DArtYR156XBs28FoYk6sQqirT2s。

生成Bitcoin地址，先由私钥生成公钥，再有公钥生成hash160，最后hash160再进行base58运算得到地址，如下图所示：

由私钥得到公钥，是由ECDSA实现的。ECDSA是Elliptic Curve Digital Signature Algorithm的缩写, 即椭圆曲线数字签名算法。

椭圆曲线其实不是椭圆，而是下面的模样：

比特币用到的椭圆曲线是 secp256k1： $y^2=x^3+7$ 那我们言归正传，直接进入主题，我把这个过程分成了8个步骤。

Step1. 生成私钥

Bitcoin要使用到Secp256k1这条特殊的椭圆曲线得到公私钥，我们通过OpenSSL命令来生成私钥。

openssl ecparam -name secp256k1 -genkey > priv.pem

# 输出DER格式
openssl ec -in priv.pem -outform DER | tail -c +8 | head -c 32 | xxd -p -c 32

# 结果
ccea9c5a20e2b78c2e0fbdd8ae2d2b67e6b1894ccb7a55fc1de08bd53994ea64

这里的结果是个16进制数据 0xccea9c5a20e2b78c2e0fbdd8ae2d2b67e6b1894ccb7a55fc1de08bd53994ea64

更快捷的方式是 openssl rand 32 -hex

Step2. 生成公钥

通过priv.pem 生成 pub_key

openssl ec -in priv.pem -pubout -outform DER | tail -c 65 | xxd -p -c 65

# 输出
04d061e9c5891f579fd548cfd22ff29f5c642714cc7e7a9215f0071ef5a5723f691757b28e31be71f09f24673eed52348e58d53bcfd26f4d96ec6bf1489eab429d

输出DER格式, 字符长度是130 pub_key = 04d061e9c5891f579fd548cfd22ff29f5c642714cc7e7a9215f0071ef5a5723f691757b28e31be71f09f24673eed52348e58d53bcfd26f4d96ec6bf1489eab429d 这是未压缩公钥，压缩公钥是 03d061e9c5891f579fd548cfd22ff29f5c642714cc7e7a9215f0071ef5a5723f69

一步到位生成私钥、公钥

openssl ecparam -genkey -name secp256k1 -text -noout -outform DER | \
xxd -p -c 1000 | \
sed 's/41534e31204f49443a20736563703235366b310a30740201010420/PrivKey: /' | \
sed 's/a00706052b8104000aa144034200/\'$'\nPubKey: /'

详细内容请看压缩公钥与非压缩公钥

Step3. 第2步结果进行hash160运算

hash160运算 就是先进行SHA256，再进行RMD160。

bytes = [pub_key].pack("H*") # 转为16进制
hash160_val = Digest::RMD160.hexdigest(Digest::SHA256.digest(bytes) )

hash160_val = 2b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f7

Step4. 第3步结果加上前缀符

普通的主网地址的前缀符是00，Bitcoin 地址前缀符有很多种, 具体看https://en.bitcoin.it/wiki/List_of_address_prefixes

'00'+ '2b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f7'

step_04 = 002b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f7

Step5. 第4步结果, 执行2次SHA256, 取前8位作为校验和

hex_str = [step_04].pack("H*")
checksum = Digest::SHA256.hexdigest(Digest::SHA256.digest(hex_str) )[0...8]

checksum = 86b2e90c

Step6. 第4步结果跟第5步结果合并

'002b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f7' + '86b2e90c'
# step_04 + checksum

step_06 = 002b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f786b2e90c

Step7. Base58编码

Base58是一种独特的编码方式，是Base64的变形，主要用于Bitcoin的钱包地址。相比Base64，Base58去掉了数字0，大写字母O，大写字母I，小写字母l，+和/，避免引起视觉混淆。

来个base58算法

def encode_base58(int_val, leading_zero_bytes=0)
  alpha = "123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz"
  base58_val, base = '', alpha.size

  while int_val > 0
    int_val, remainder = int_val.divmod(base)
    base58_val = alpha[remainder] + base58_val
  end

  base58_val
end

Step8. 第6步结果进行base58编码

step_06 = "002b6f3b9e337cedbb7c40839523fb1100709c12f786b2e90c"
leading_zero_bytes = (step_06.match(/^([0]+)/) ? $1 : '').size / 2
# leading_zero_bytes的作用是字母填充
address = ("1" * leading_zero_bytes) + encode_base58(step_06.to_i(16) )

得到 14xfJr1DArtYR156XBs28FoYk6sQqirT2s，这是一个标准的bitcoin地址，终于大功告成。

思考：通过Bitcoin 地址能反向得到hash160_val么？

汇总代码： gen_addr.rb

可以使用 bitcoin-ruby 生成地址

require 'bitcoin'

pri_key, pub_key = Bitcoin.generate_key # 私钥 公钥
# 通过ffi调用OpenSSL得到，很多类库都是这么做的
address = Bitcoin::pubkey_to_address(pub_key)

生成测试网地址

require 'bitcoin'

Bitcoin::network = :testnet #使用测试网
pri_key, pub_key = Bitcoin.generate_key
address = Bitcoin::pubkey_to_address(pub_key)

在Bitcoin系统中，私钥能得公钥，公钥能得到钱包地址, 私钥=>公钥=>钱包地址，而反向是不可以的。 牢记你的私钥，而且私钥不能修改，地址也不能修改，谁掌握了私钥谁就拥有了这些币!!!

参考:

How do these OpenSSL commands create a Bitcoin private/key from a ECDSA keypair How to convert an ECDSA key to PEM format

https://en.bitcoin.it/wiki/Technical_background_of_version_1_Bitcoin_addresses https://en.bitcoin.it/wiki/Address https://en.bitcoin.it/wiki/List_of_address_prefixes https://github.com/liushooter/learn-blockchain/blob/master/gen_addr.rb

学分: 96
分类: 比特币
标签: 地址入门

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