区块链轻钱包技术分享

一、区块链钱包简述

1. 钱包

钱包，顾名思义，就是装钱的包，实体上的钱包我们每个人都接触过，使用过。但咱们这篇文章所要叙述的并不是实体的钱包。而是网络钱包。说起网络钱包，我们可能瞬间就会想到，微信钱包，支付宝钱包，百度，京东钱包。实际上，咱们要讲的区块链钱包，和这钱包在业务逻辑上并没有太大的区别，只是在实现的差异比较大，我们的区块链钱包实现起来比微信这样的钱包更复杂一些，这些传统的网络钱包都是中心化的钱包，而咱们的区块链钱包，它可以是中心化钱包，也可以是去中心化钱包。

我想提到钱包，我都会考虑如何安全的存放我们的钱，当我们的钱包放到自己的实体钱包里时，你只要保护好它，不要让小偷偷走就行。放好自己的钱包很多人都能做得很好。而当我们使用互联网钱包或者区块链钱包时，是相关公司或者团队帮我们保护钱包。网络上的小偷，可比实际生活中的小偷强得太多了，因为他都是技术高超之人。那么在区块链钱包里面，我们是怎么去实现保护咱们的钱不被盗走的，下面的内容中我们将会详细的讲解。

2. 区块链钱包

我们都知道，现在的区块链项目主要分为币圈和链圈。在币圈，钱包必然是不可少的，因为你的币必须有一个存储的地方。让你能看到它就在那儿。好了，接下来，咱们说一下区块链钱包的实现流程。现在的区块链钱包，用户能看到的，一般都有助记词，私钥，账户余额，转账记录，转账等。正常情况，助记词和私钥都是需要用户自己备份的。助记词可帮助用户找回私钥，而私钥有可生成用户的地址。私钥与地址一一对应，地址是用户的唯一标识，用户的所有钱都是存放在地址里面。这样说来，如果咱们丢失了用户地址，有丢失了私钥，助记词也忘了，那你的钱也就丢了。

3. 区块链钱包分类

on-chain：给一个钱包地址发送数字货币，这笔交易在全网广播、被确认、被打包进区块。这是发生在链上的，被称为 on-chain 交易。on-chain 钱包需要自己保管私钥。

off-chain：相对于 on-chain 交易是 off-chain 交易。通常，通过交易所进行的交易是 off-chain 的，本人并没有私钥。私钥在交易所，由交易所托管。所以交易所的钱包也是中心化的钱包。

冷钱包：冷即离线、断网，也就是说私钥存储的位置不能被网络所访问。例如纸钱包、脑钱包、硬件钱包等等。

热钱包：热即联网，也就是私钥存储在能被网络访问的位置。例如存放在交易所的、在线钱包网站、手机 App 钱包都属于热钱包。通常而言，冷钱包更加安全，热钱包使用更加方便。

全节点钱包：全节点钱包通俗的来说就是同步了全部的以太坊区块信息的钱包

轻钱包：钱包和节点分离，不需要同步以太坊区块的信息，它不必保存所有区块的数据，只保存跟自己相关的数据。基本可以实现去中心化。

移动端钱包：app 钱包

中心化钱包：在交易所中的钱包，以及类似 OKLink 提供的保险柜服务。

二、钱包重要的概念

区块链钱包中比较重要的名词有：地址、密码、私钥、助记词、keystore。

若以银行账户为类比，这 5 个词分别对应内容如下：

地址=银行卡号

密码=银行卡密码

私钥=银行卡号+密码

助记词=银行卡号+密码

Keystore=加密私钥

Keystore+密码=私钥

1. 地址

地址=银行卡号

2. 密码

密码=银行卡密码

密码的用途有两个，一是转账时候的支付密码，二是用 keystore 导入钱包时的登录密码。如果对原密码进行修改，有两种方法，一是直接修改密码，这需要输入原密码。如果原密码忘记了，用助记词或私钥导入钱包，同时设置新密码。

3. 私钥

私钥=银行卡号+密码

创建钱包后，输入密码可以导出私钥，这个私钥属于明文私钥，由 64 位字符串组成，一个钱包只有一个私钥且不能修改。在导入钱包中，输入私钥并设置一个密码，就能进入钱包并拥有这个钱包的掌控权，就可以把钱包中的代币转移走。

4 助记词

助记词=银行卡号+密码

创建钱包后，会出现一个备份助记词功能，选择备份助记词，输入密码，会出现 12 个单词，每个单词之间有一个空格，这个就是助记词，一个钱包只有一个助记词且不能修改。助记词是私钥的另一种表现形式，具有和私钥同样的功能，在导入钱包中，输入助记词并设置一个密码，就能进入钱包并拥有这个钱包的掌控权，就可以把钱包中的代币转移走。助记词只能备份一次，备份后，在钱包中再也不会显示，因此在备份时一定要抄写下来。

5. keystore

keystore=加密私钥，keystore+密码=私钥

钱包里有一个备份 keystore 功能，选择备份 keystore，输入密码，会出现一大段字符，这个就是 keystore。在导入钱包中，选择官方钱包，输入 keystore 和密码，就能进入钱包了。需要说明的是，这个密码是本手机原来设置的本钱包密码， 这一点和用私钥或助记词导入钱包不一样，用私钥或助记词导入钱包，不需要知道原密码，直接重置密码。keystore 属于加密私钥，和钱包密码有很大关联，钱包密码修改后，keystore 也就相应变化，原来备份的 keystore 也就失去了作用，因此，若是修改了钱包密码，就需要重新备份 keystore。

三、区块链钱包助记词和 keystore

1. 生成助记词

使用 bip39 库，关于 bip 系列库，请大家关注我的 github；里面会有详细的文章讲解。

引入 bip39 库

const?bip39?=?require('bip39');

钱包的助记词一般为 12 个单词，下面代码生成的助记词就是 12 个

let?words?=?bip39.generateMnemonic();

接下来，再根据助记词和密码生成随机数种植

let?password?=?'123456'; ????let?seedAsHex?=?bip39.mnemonicToSeedHex(words,?password); ????console.log("random?deed?is?"?=?seedAsHex);

这里生成的随机数种子可以当作私钥字符串拿去生成keystore

2. 生成 keystore，并导出私钥

这里需要用到 keythereum 库，Keythereum 是一个生成、导入和导出以太坊 keys 的一个 javascript 工具。这个库提供了一中在本地或者 web 钱包中使用相同的账户。它可以用于可验证的冷库钱包。

Keythereum 使用相同的密钥派生函数（PBKDF2-SHA256 或 scrypt），对称密码（AES-128-CTR 或 AES-128-CBC）和消息验证代码作为 geth。您可以将生成的密钥导出到文件，将其复制到数据目录的密钥库中，并立即在您的本地 Ethereum 客户端中使用它。

注意：从版本 0.5.0 开始，Keythereum 的加密和解密函数都会返回缓冲区而不是字符串。 对于任何直接使用这些功能的人来说，这是一个突破性改变！

2.1 安装

npm?install?keythereum

当然运行上面的命令，你需要安装 nodejs，关于 nodejs 的安装，你可以选择自己喜欢的方式去进行安装

2.2 使用

2.2.1 生成 keystore

在 nodejs 中使用 Keythereum，你需要引入它，使用关键字 require

var?keythereum?=?require("keythereum");

压缩文件 dist/keythereum.min.js 在浏览器中使用时。 包只需将 Keythereum 对象附加到窗口即可：

<script?src="dist/keythereum.min.js"?type="text/javascript"></script>

生成 keystore，如果你需要使用上面生成的随机数种子，那么我建议，把随机种子处理成合乎规范的私钥就可以使用了。

var?params?=?{?keyBytes:?32,?ivBytes:?16?}; ??????var?dk?=?keythereum.create(params); ??????var?options?=?{ ????????kdf:?"pbkdf2", ????????cipher:?"aes-128-ctr", ????????kdfparams:?{ ??????????c:?262144, ??????????dklen:?32, ??????????prf:?"hmac-sha256" ????????} ??????}; ??????var?keyObject?=?keythereum.dump(password,?dk.privateKey,?dk.salt,?dk.iv,?options); ??????keythereum.exportToFile(keyObject);

dk.privateKey 是明文的私钥，实际上只要将其导出即可。如果你是用的是助记词的方式，那么你把 dk.privateKey 改成随机数种子，将随机数种子处理为 64 位的 0-9、a-z 的字符串即可。

下面是生成的 keystore 格式的数据

{ ????????"address":"db36dd3503bce9ad5528661a5ffa0e37e9fe8000", ????????"crypto": ????????{ ????????????"cipher":"aes-128-ctr",?????????????"ciphertext":"4b8c4aa4d72962de227f8fd9cc2f85c78c60ed3e8fcb1e97f5dddcb160131f37", ????????????"cipherparams": ????????????{ ????????????????"iv":"ccb1c35bb961b11ba4b3f91bd9bc8c77" ????????????}, ????????????"mac":"b7a456c48ae0f11e56dc5981ff3b538109ffca5056425586db70fb68c1b4363b", ????????????"kdf":"pbkdf2", ????????????"kdfparams": ????????????{ ????????????????"c":262144, ????????????????"dklen":32, ????????????????"prf":"hmac-sha256", ????????????????"salt":"edcf78706161fd859abc2b54b9eb811ea9f03dd1097c021ac17011885c7319dd" ????????????} ????????}, ????????"id":"b3e14cd2-9ec0-48ea-b8cf-94bd935520fe", ????????"version":3 ????}

2.2.2 通过key和密码导出私钥

keythereum.importFromFile("db36dd3503bce9ad5528661a5ffa0e37e9fe8000",?./keystore,?function?(keyObject)?{ ??????????keythereum.recover("123456",?keyObject,?function?(privateKey)?{ ??????????????console.log("private?key?is?"?+?privateKey) ????????}); ????});

2.2.3 导入私钥生成账户

var?params?=?{?keyBytes:?32,?ivBytes:?16?}; ??????var?dk?=?keythereum.create(params); ??????var?options?=?{ ????????kdf:?"pbkdf2", ????????cipher:?"aes-128-ctr", ????????kdfparams:?{ ??????????c:?262144, ??????????dklen:?32, ??????????prf:?"hmac-sha256" ????????} ??????}; ??????var?keyObject?=?keythereum.dump(password,?dk.privateKey,?dk.salt,?dk.iv,?options); ??????keythereum.exportToFile(keyObject);

将 dk.privateKey 改成你导入的私钥就行。到此为止，钱包的账户体系就形成了。你就可以通过地址进行获余额，发起转账了。

四、区块链钱包获取账户余额；

1. 使用 web3 和以太坊交互

假设咱们开发的是一个以太坊轻钱包，那么咱们得和以太坊的钱包节点进行交互，因此我需要使用到 web3js。

引入 web3js

var?Web3?=?require("web3");

if?(typeof?web3?!==?'undefined') ????{ ????????web3?=?new?Web3(web3.currentProvider); ????} ????else ????{ ????????web3?=?new?Web3(new?Web3.providers.HttpProvider("http://10.23.1.209:8545")); ????}

2. 获取账户余额（使用 web3）

web3.eth.getBalance("0x68db18a9cd87403c39e84467b332195b43fc33b5",?function(err,?result) ????{ ????????if?(err?==?null) ????????{ ????????????console.log('~balance?Ether:'?+web3.fromWei(result,?"ether")); ????????} ????????else ????????{ ????????????console.log('~balance?Ether:'?+?web3.fromWei(result,?"ether")); ????????} ????});

3. 获取账户余额（自己发起 http 请求）

var?body?=?{ ????????????"jsonrpc":?"2.0", ????????????"method":?"eth_getBalance", ????????????"params":?["0x68db18a9cd87403c39e84467b332195b43fc33b5",?"latest"], ????????????"id":83 ??????????}; ??????????var?bodyString?=?JSON.stringify(body); ??????????var?headers?=?{ ????????????'Content-Type':?'application/json', ????????????'Content-Length':?bodyString.length ??????????}; ??????????var?options?=?{ ????????????host:?'localhost', ????????????port:?8545, ????????????path:?'', ????????????method:?'POST', ????????????headers:?headers ??????????}; ??????????var?req?=?http.request(options,?function?(res)?{ ????????????res.setEncoding('utf-8'); ????????????var?responseString?=?''; ????????????res.on('data',?function?(data)?{ ??????????????responseString?+=?data; ??????????????console.log("get?balance?from?wallet?node?success?and?back?data?is?"?+?data); ??????????????var?balance?=?JSON.parse(data); ??????????????var?tenBalance?=?parseInt(balance.result,16); ??????????????console.log("balance?from?wallet?is?"?+?tenBalance); ??????????????console.log(web3.fromWei(tenBalance,?"ether")) ????????????}); ????????????res.on('end',?function?(res)?{ ??????????????console.log("response?end"); ????????????}); ????????????req.on('error',?function?(e)?{ ??????????????console.log('error?occur,error?is',?e); ????????????}); ??????????}); ??????????req.write(bodyString); ??????????req.end();

五、区块链钱包签名交易，发起转账

1. 获取交易的 nonce（web3方式）

web3.eth.getTransactionCount("0x68db18a9cd87403c39e84467b332195b43fc33b5",?function?(err,?result) ????{ ????????if?(err?==?null) ????????{ ????????????console.log('nonce:'?+?result); ????????} ????????else ????????{ ????????????console.log('nonce:'?+?result); ????????} ????});

2. 签名交易，发起转账（web3 方式）

转账需要使用到 ethereumjs-tx 库，对交易进行签名，关于 ethereumjs-tx 库，请参阅咱们相关的文章

var?Tx?=?require('ethereumjs-tx'); ????var?privateKey?=?new?Buffer.from('0f8e7b1b99f49d1d94ac42084216a95fe5967caec6bba35c62c911f6c4eafa95',?'hex')

var?rawTx?=?{ ????????subId:'0x0000000000000000000000000000000000', ????????nonce:?'0x1', ????????gasPrice:?'0x1a13b8600', ????????gas:?'0xf4240', ????????to:?'0x82aeb528664bb153d2114ae7ca4ef118ef1e7a98', ????????value:?'0x8ac7230489e80000', ????????data:'0xd46e8dd67c5d32be8d46e8dd67c5d32be8058bb8eb970870f072445675058bb8eb970870f072445675', ????????//chainId:"10" ????};

var?tx?=?new?Tx(rawTx); ????tx.sign(privateKey);

var?serializedTx?=?tx.serialize();

if?(tx.verifySignature()) ????{ ????????console.log('Signature?Checks?out!') ????}

web3.eth.sendRawTransaction('0x'?+?serializedTx.toString('hex'),?function(err,?hash)?{ ????????if?(!err) ????????{ ????????????console.log("hash:"?+?hash);?//?"0x7f9fade1c0d57a7af66ab4ead79fade1c0d57a7af66ab4ead7c2c2eb7b11a91385" ????????} ????????else ????????{ ????????????console.log(err); ????????} ????});

3. 签名交易，通过 http 发起转账

3.1 签名交易

function?getSignTransaction(privateKey,?nonce,?toAddress,?sendToBalance,?sendFee,?sendContent)?{ ??????if(!privateKey?||?!nonce?||?!toAddress?||?!sendToBalance?||?!sendFee)?{ ????????console.log("one?of?fromAddress,?toAddress,?sendToBalance,?sendFee?is?null,?please?give?a?valid?param"); ??????}?else?{ ????????console.log("param?is?valid,?start?sign?transaction"); ????????var?numBalance?=?parseInt(sendToBalance); ????????var?balancetoWei?=?web3.toWei(numBalance,?"ether"); ????????console.log("balancetoWei?is?"?+?balancetoWei); ????????var?oxNumBalance?=?parseInt(balancetoWei).toString(16); ????????console.log("16?oxNumBalance?is?"?+?oxNumBalance); ????????var?privateKeyBuffer?=?privateKey; ????????var?rawTx?=?{ ??????????nonce:?nonce, ??????????gasPrice:?'0x1a13b8600', ??????????gas:?'0xf4240', ??????????to:?'0x'?+?toAddress, ??????????value:'0x'?+?oxNumBalance, ??????????data:'0xd46e8dd67c5d32be8d46e8dd67c5d32be8058bb8eb970870f072445675058bb8eb970870f072445675', ????????}; ????????var?tx?=?new?transaction(rawTx); ????????tx.sign(privateKeyBuffer); ????????var?serializedTx?=?tx.serialize(); ????????if(serializedTx?==?null)?{ ??????????console.log("Serialized?transaction?fail") ????????}else?{ ??????????console.log("Serialized?transaction?success?and?the?result?is?"?+?serializedTx.toString('hex')); ??????????console.log("The?sender?address?is?"?+?tx.getSenderAddress().toString('hex')); ??????????if?(tx.verifySignature())?{ ????????????console.log('Signature?Checks?out!') ??????????}else?{ ????????????console.log("Signature?checks?fail") ??????????} ????????} ??????} ??????return?'0x'?+?serializedTx.toString('hex'); ????}

3.2 发起转账

keythereum.recover(sendInfo.password,?keyObj,?function?(privateKey)?{

var?body?=?{ ??????????????????"jsonrpc":"2.0", ??????????????????"method":"eth_getTransactionCount", ??????????????????"params":['0x68db18a9cd87403c39e84467b332195b43fc33b5',?"latest"], ??????????????????"id":1 ????????????????}; ????????????????var?bodyString?=?JSON.stringify(body); ????????????????var?headers?=?{ ??????????????????'Content-Type':'application/json', ??????????????????'Content-Length':bodyString.length ????????????????}; ????????????????var?options?=?{ ??????????????????host:'localhost', ??????????????????port:8545, ??????????????????path:'', ??????????????????method:'POST', ??????????????????headers:headers ????????????????};

var?req?=?http.request(options,?function?(res)?{ ??????????????????res.setEncoding('utf-8'); ??????????????????var?responseString?=?''; ??????????????????res.on('data',?function?(data)?{ ????????????????????responseString?+=?data; ????????????????????console.log("get?nonce?from?wallet?node?json?is?"?+?data); ????????????????????var?nonceStr?=?JSON.parse(data); ????????????????????console.log("nonce?from?wallet?is?"?+?nonceStr.result); ????????????????????var?signTx?=?send.getSignTransaction(privateKey,?nonceStr.result,?sendInfo.toAddress,?sendInfo.sendToBalance,?sendInfo.sendFee,?sendInfo.sendContent); ????????????????????if(?signTx?==?null?)?{ ??????????????????????requestBack({ ????????????????????????success:false, ????????????????????????error:"sign?transaction?result?is?null", ??????????????????????}) ????????????????????} ????????????????????console.log("The?sign?of?the?transaction?is?"?+?signTx); ????????????????????var?body?=?{ ??????????????????????"jsonrpc":"2.0", ??????????????????????"method":"eth_sendRawTransaction", ??????????????????????"params":[signTx], ??????????????????????"id":1 ????????????????????} ????????????????????var?bodyString?=?JSON.stringify(body); ????????????????????var?headers?=?{ ??????????????????????'Content-Type':'application/json', ??????????????????????'Content-Length':bodyString.length ????????????????????}; ????????????????????var?options?=?{ ??????????????????????host:'localhost', ??????????????????????port:8545, ??????????????????????path:'', ??????????????????????method:'POST', ??????????????????????headers:headers ????????????????????}; ????????????????????var?req?=?http.request(options,?function?(res)?{ ??????????????????????res.setEncoding('utf-8'); ??????????????????????var?responseString?=?''; ??????????????????????res.on('data',?function?(data)?{ ????????????????????????responseString?+=?data; ????????????????????????console.log("send?information?wallet?back?data?is=?"?+?data) ????????????????????????var?sendInformation?=?JSON.parse(data); ????????????????????????if(sendInformation.result?!=?null?)?{ ??????????????????????????console.log("send?data?from?wallet?parse?is?"?+?sendInformation.result); ????????????????????????}? ??????????????????????}); ??????????????????????res.on('end',?function?(res)?{ ????????????????????????console.log("response?end"); ??????????????????????}); ??????????????????????req.on('error',?function?(e)?{ ????????????????????????console.log('error?occur,error?is',?e) ??????????????????????}); ????????????????????}); ????????????????????req.write(bodyString); ????????????????????req.end(); ??????????????????});

res.on('end',?function?(res)?{ ????????????????????console.log("response?end"); ??????????????????}); ??????????????????req.on('error',?function?(e)?{ ????????????????????console.log('error?occur,error?is',?e) ??????????????????}); ????????????????}); ????????????????req.write(bodyString); ????????????????req.end(); ???????});

上面这段代码大家可以仔细品读

六、区块链钱包确认转账成功

方式一：

以太坊一般的 12个 区块确认一笔交易，扫块确认交易，在转账前先查看当前的区块数，转账完成后开始扫块，一旦有 12 个块生成，说明交易已经被确认，转账成功。

方式二：查看交易的 nonce 是否发生变化

每一笔交易都有一个 nonce，如果 nonce 发生变化，说明转账成功。

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编译者/作者：木姜子科技

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