比特币私钥和公钥生成密码学详解及python模拟

特别是 SHA256 和 RIPEMD160。

例子：

# K是公钥，A是生成的比特币地址。
A = RIPEMD160(SHA256(K))

通常用户看到的比特币地址是经过Base58Check编码的，它使用58个字符（一种Base58编号系统）和校验和，提高可读性，避免歧义，有效防止地址转录和输入错误。

从公钥生成比特币地址的过程：

2.1. Base58 和 Base58Check 编码 2.1.1. Base58

Base58 是一种基于文本的二进制编码格式，用于比特币和其他加密货币。

特点：

Base58 是 Base64 编码格式的子集，使用大小写字母和 10 个数字，丢弃了一些在特定字体中容易误读和混淆的字符。 Base58 在 Base64 中不包含 0（数字 0）、O（大写 o）、l（小写 L）、I（大写 i）以及“+”和“/”字符。

即Base58由大小写字母和数字组成，不包括(0, O, l, I) (26+26+10-4=58）。

比特币的 Base58 字母表

123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz

2.1.2.Base58Check

Base58Check encoding : Base58 格式，版本化，验证过的格式，可以清晰的编码比特币数据编码格式。

Base58Check 编码添加了错误校验码，用于检查转录中的数据发生的错误。校验码长 4 个字节，加在要编码的数据之后。校验码是从待编码数据的哈希值中得到的，因此可以用来检测和避免转录和输入。错误。

例子：

 checksum = SHA256(SHA256(prefix+data))

结果由前缀、数据和校验和三部分组成。

Base58Check编码过程

Base58Check 版本前缀和编码结果

键入版本前缀（十六进制）Base58 格式

p>

比特币地址

0x00

1

支付脚本哈希地址

0x05

3

比特币测试网地址

0x6F

m 或 n

私钥 WIF

0x80

5、K 或 L

BIP38 加密私钥

0x0142

6P

BIP32 扩展公钥

0x0488B21E

xpub

2.2.密钥格式

公钥和私钥可以有多种编码格式。密钥以不同格式编码后，虽然结果可能看起来不同，但密钥编码的数字不会改变。这些不同的编码格式主要是供人们使用和使用而不会出错的。找出钥匙。

2.2.1.私钥格式

私钥可以用多种不同的格式表示，所有这些格式都对应同一个 256 位数字。

1）私钥表示（编码格式）

键入版本说明

十六进制

无

64 位十六进制数字

WIF

5

Base58Check 编码：Base58 版本前缀为 128 和 32 位校验和

WIF 压缩

K 或 L

同上，编码前加后缀0x01

2）相同的私钥，不同的格式

下面展示了这三种格式生成的私钥。

格式化私钥

十六进制

1E99423A4ED27608A15A2616A2B0E9E52CED330AC530EDCC32C8FFC6A526AEDD

WIF

5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tbfcvU2Jp> - 压缩

KxFC1jmwwCoACiCAWZ3eXa96mBM6tb3TYzGmf6YwgdGWZgawvrtJ

这些符号都是表示同一个数字、同一个私钥的不同方式。尽管编码后的字符串看起来不同，但不同的格式可以很容易地相互转换。

3）不同编码格式的转换

将 Base58Check 编码解码为十六进制

$ sx base58check-decode 5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn
1e99423a4ed27608a15a2616a2b0e9e52ced330ac530edcc32c8ffc6a526aedd 128

将十六进制转换为 Base58Check 编码

$sx base58check-encode 1e99423a4ed27608a15a2616a2b0e9e52ced330ac530edcc32c8ffc6a526aedd 128 
5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn

将十六进制（压缩格式密钥）转换为 Base58Check 编码

$ sx base58check-encode 1e99423a4ed27608a15a2616a2b0e9e52ced330ac530edcc32c8ffc6a526aedd01 128
KxFC1jmwwCoACiCAWZ3eXa96mBM6tb3TYzGmf6YwgdGWZgawvrtJ

2.2.2.公钥的格式

公钥也可以用不同的格式表示，主要分为两种形式：未压缩格式和压缩格式。

公钥是由一对坐标 (x, y) 组成的椭圆曲线上的一个点。公钥通常由前缀 04 后跟两个 256 位数字表示。其中一个 256 位数字是公钥的 x 坐标，另一个 256 位数字是 y 坐标。前缀04用于区分未压缩格式的公钥，压缩格式的公钥以02或03开头。

公钥的组成格式：04

例子：

# x,y值
x = F028892BAD7ED57D2FB57BF33081D5CFCF6F9ED3D3D7F159C2E2FFF579DC341A
y = 07CF33DA18BD734C600B96A72BBC4749D5141C90EC8AC328AE52DDFE2E505BDB
# 公钥K
K=04F028892BAD7ED57D2FB57BF33081D5CFCF6F9ED3D3D7F159C2E2FFF579DC341A07CF33DA18BD734C600B96A72BBC4749D5141C90EC8AC328AE52DDFE2E505BDB

1）压缩格式公钥

压缩格式的公钥主要是为了减少比特币交易的字节数，节省运行区块链数据库节点的磁盘空间。原始公钥有 520 位（包括前缀、x 坐标、y 坐标）。公钥是椭圆曲线(y2mod p = (x3 + 7) mod p)上的一个点(x,y)，x坐标已知，可以解方程得到y，存储y坐标可以省略。，这样可以减少一半的字节数的存储。

压缩格式中公钥的前缀是02和03，因为解方程的y值有正负两个值，当我们在素数p阶中用二进制算术计算椭圆时在有限域上的曲线比特币密钥丢失，y坐标可以是奇数也可以是偶数，对应于上面提到的y值的正负号。为了区分y坐标的两个可能值，我们生成一个压缩格式的公钥，如果y为偶数，则前缀02；如果 y 是奇数，则前缀 03。

例子：

# 前缀03，表示y坐标是奇数
K = 03F028892BAD7ED57D2FB57BF33081D5CFCF6F9ED3D3D7F159C2E2FFF579DC341A

公钥压缩图：

2）压缩私钥

压缩的私钥实际上只是表示“用于生成压缩格式的公钥的私钥”，而未压缩的私钥用于表示“用于生成未压缩格式的公钥的私钥”。当使用 WIF 压缩格式导出私钥时比特币密钥丢失，不仅 Compressed 并且比“未压缩”的私钥长一个字节。

相同的私钥，不同的格式

格式化私钥

十六进制

1E99423A4ED27608A15A2616A2B0E9E52CED330AC530EDCC32C8FFC6A526AEDD

WIF

5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn

十六进制压缩

1E99423A4ED27608A15A2616A2B0E9E52CED330AC530EDCC32C8FFC6A526AEDD*01*

WIF 压缩

KxFC1jmwwCoACiCAWZ3eXa96mBM6tb3TYzGmf6YwgdGWZgawvrtJ

参考：