go语言实现简易比特币系统钱包的原理解析

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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