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　　HD Wallets：扩展性树型钱包(hierarchical deterministic wallets)

　　参考地址：https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0032.mediawiki

　　原理简介：

　　1.生成HD Wallets钱包的时候除了会生成主私钥(master private key)和主公钥(master public key)，还会生成一个chain code。

　　2.利用master private key + chain code可以得到指定的子私钥(sub private key);

　　3.利用 master public key + chain code可以得到指定的子公钥(sub-public key);

　　4.为了方便起见，HD Wallets引入了extended的概念，以方便使用。即：

　　扩展型私钥extended private key包含了private key和chain code

　　扩展型公钥extended public key包含了public key 和 chain code

　　5.每个private/public key可以派生出2^32个sub-private/public key,编号用index表示。而所有派生出来的sub-private/public keyy可以继续派生2^32个sub-sub private/public key，一直持续下去…… 这就有了层级(dept)的概念。

　　6.编号(index)和层级(dept)就构成了路径(PATH)，就像我们的文件夹路径，不过这里的节点名都是数字。m(根节点)的派生出来的子节点的路径是m/0到m/2^32-1，而m/0派生出来的子节点是m/0/0到m/0/2^32-1 。

　　7.从上面几点很容易理解，假设要得到m/0/0的公钥，只需要m/0的公钥即可，而非一定需要m的公钥(即主公钥)，私钥同理。

　　HD Wallets的高级使用方法BIP44

　　BIP44参考地址：

　　https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0044.mediawiki

　　BIP44只是一个规则，它提出了5层的路径建议，如下：

　　m/purpse’/coin_type’/account’/change/address_index

　　各层的意义如下：

　　1.Purpose：确定路径规则，BIP44一般默认为44’index为0x8000002C(即2^31-1+44)

　　2.Coin_type：币种，一般推荐0’表示Bitcoin。【其他币种也可以使用的，只不过在从公钥(public key)生成地址(Address)的时候算法不同而已。】

　　3.Account：顾名思义，是账户的意思。从0’开始。可以理解为Bitcoin-QT中的钱包文件。

　　4.Change：找零。一般使用0对外收款，1接受每次交易的找零

　　5.Address_index：地址索引

　　BIP44的规则使得HD Wallets非常强大。用户只需要保存一个主私钥，就能控制所有币种，所有账户的钱包。

　　Account(账户)可以有热账户也可以有冷账户。Account各自有自己的“Account主私钥”和“Account主公钥”(例:m/44’/0’/0’)

　　如果给某个网站收钱或第三方监管，仅需提供Account主公钥和chain code即可，而不需要提供HD Wallets主公钥(master public key)，其他的Account的地址如果没有发生过签名，那么依然是冷钱包(冷的Account)。

　　BIP44的第4层也为找零机制提供了很好的支持。在支持找零机制的情况下，只要用户不使用同一地址多次收款，那就完全可以避免同一个私钥多次签名的情况发生。也就没有了私钥暴露的风险。

　　安全性问题

　　1. 网上有人谈论到HD Wallets如果泄露一个子私钥和主公钥就能推算出主私钥，导致整个HD Wallets会被暴露。关于这个问题，早就已经有解决方案了：

　　a) 早在2014年01月15日BIP32就已经引入了hardened keys的概念，并增加了明确的转换算法。Hardened keys即index>=0×80000000 (index>=2^31)。引入的目的就是为了防止由子私钥倒推出父私钥。

　　b) 上面讲述BIP44的时候，推荐的5层总有3层采用了hardened keys

　　c) BIP44提供了Account的概念，使用过程中不用提供master public key，只需要提供Account的public key就能管理整个Account下面的地址。而且这样更能结算计算其子地址和公钥的时间。如果黑客掌握了这个Account中的一个子私钥和Account主公钥，那么也只能获得本Account的控制权，而无法获得其他Account的控制权。

　　2. 有朋友也提到一个私钥如果多次签名使用重复的“随机数”会有私钥泄露的风险，以此来证明HD Wallets的风险比其他wallet大。这个问题，很早以前就有人提出过。这里想说一下几点：

　　a) 随机数的问题已经越来越收到人们的重视，软件级别的解决方案一般是采用RFC6979算法，或者外部设备采集(触摸屏或鼠标采集运动轨迹，摄像头采集画面，麦克风采集声音，陀螺仪采集姿态和运动轨迹等等);硬件级别一般采用RNG和晶振来共同完成，这种方案采集噪音、温度、电压等外界因素得出。这些都可以有效的避免“随机数”的重复;

　　b) 利用找零机制可以有效防止地址/私钥的重复使用。这一点上HD Wallets的表现是卓越的。类似Bitcoin-QT的钱包，在生成钱包的时候会生成若干数量地址(ECKey即公私钥对)，当长期使用后，地址使用完了会再创建一些新的地址(ECKey即公私钥对)，如果此时没有及时更新备份，那么很有可能就丢失了这些先地址的比特币。而HD Wallets不存在这种问题。

　　以上是本人对HD Wallets的肤浅了解。工科生天生文笔不好，各位看客多多海涵。不对之处欢迎拍砖!

　　币定行叶桂平

　　2014年11月14日