写在前面
创建钱包和交易是比特币最重要的两方面,涉及到很多很多的内容,远非一篇文章能概括的完。上一篇从整体上讲解了钱包的创建流程,虽然已经很详细了,但还是漏掉了几个重要的方法,从本篇开始我们讲解这几个特别重要的方法。对钱包感兴趣的朋友一定不要错误。
GenerateNewSeed 生成新的私钥/公钥
这个方法主要用来生成私钥/公钥,在生成公钥后,调用钱包对象的 SetHDSeed
方法,根据公钥生成一个 CHDChain
对象,把公钥经过 SHA256、RIPEMD160 两次哈希返回后的 20个字节 180 位字符串作为它的 seed_id
属性,从而以后可以衍生更的扩展公钥。
void CWallet::SetHDSeed(const CPubKey& seed)
{
LOCK(cs_wallet);
CHDChain newHdChain;
newHdChain.nVersion = CanSupportFeature(FEATURE_HD_SPLIT) ? CHDChain::VERSION_HD_CHAIN_SPLIT : CHDChain::VERSION_HD_BASE;
newHdChain.seed_id = seed.GetID();
SetHDChain(newHdChain, false);
}
在创建钱包的过程中,本方法及下面的 TopUpKeyPool
方法,可能会被调用两次,一次在第一次创建钱包时,另一次在用户明确升级,且钱包支持 HD,但 HD 没启用的情况下。
下面,我们开始正式讲解这个方法。
首先,生成并调用私钥的 MakeNewKey
来初始化私钥。
CKey key;
key.MakeNewKey(true);
然后,调用 DeriveNewSeed
方法,生成并返回私钥对应的公钥。
return DeriveNewSeed(key);
我们先来看 MakeNewKey
这个方法。这个方法比较简单,但是非常重要,因为正是这个方法,生成了真正意义上的私钥。
void CKey::MakeNewKey(bool fCompressedIn) {
do {
GetStrongRandBytes(keydata.data(), keydata.size());
} while (!Check(keydata.data()));
fValid = true;
fCompressed = fCompressedIn;
}
GetStrongRandBytes
方法,正是生成私钥的过程。这个方法的执行逻辑如下:
生成一个 SHA512对象和一个无符号字符数组。
CSHA512 hasher;
unsigned char buf[64];
首先,调用 RandAddSeedPerfmon
方法,通过 OpenSSL's RNG 生成随机数,并进行 SHA512 哈希。
RandAddSeedPerfmon();
GetRandBytes(buf, 32);
hasher.Write(buf, 32);
然后,调用 GetOSRand
方法,通过 OS RNG 生成随机数,并进行 SHA512 哈希。
GetOSRand(buf);
hasher.Write(buf, 32);
最后,如果 HW 可用,通过 HW 生成随机数,并进行 SHA512 哈希。
if (GetHWRand(buf)) {
hasher.Write(buf, 32);
}
接下来,合并并更新状态。
{
WAIT_LOCK(cs_rng_state, lock);
hasher.Write(rng_state, sizeof(rng_state));
hasher.Write((const unsigned char*)&rng_counter, sizeof(rng_counter));
++rng_counter;
hasher.Finalize(buf);
memcpy(rng_state, buf + 32, 32);
}
然后,把 buf
数组中的内容拷贝到输出参数中,并清空数组中的内容。
memcpy(out, buf, num);
memory_cleanse(buf, 64);
Check
方法内部通过调用 secp256k1_ec_seckey_verify
方法,检查私钥的数据是否满足要求,后者正是椭圆曲线算法相关的。
接下来,我们来看 DeriveNewSeed
方法是如何生成公钥的。方法执行逻辑如下:
生成当前时间,并用当前时间初始化蜜钥元数据。
int64_t nCreationTime = GetTime();
CKeyMetadata metadata(nCreationTime);
调用私钥的 GetPubKey
方法,生成公钥。
方法内部正是通过椭圆曲线算法来生成私钥对应的公钥。代码如下,有兴趣的读者可以自行研究。
assert(fValid);
secp256k1_pubkey pubkey;
size_t clen = CPubKey::PUBLIC_KEY_SIZE;
CPubKey result;
int ret = secp256k1_ec_pubkey_create(secp256k1_context_sign, &pubkey, begin());
assert(ret);
secp256k1_ec_pubkey_serialize(secp256k1_context_sign, (unsigned char*)result.begin(), &clen, &pubkey, fCompressed ? SECP256K1_EC_COMPRESSED : SECP256K1_EC_UNCOMPRESSED);
assert(result.size() == clen);
assert(result.IsValid());
return result;
执行 assert(key.VerifyPubKey(seed));
方法,验证公钥确实有私钥相匹配。
设置蜜钥元数据的两个属性。
metadata.hdKeypath = "s";
metadata.hd_seed_id = seed.GetID();
GetID
方法,用公钥的数据经过 SHA256、RIPEMD160 两次哈希后生成的字符串来生成一个 CKeyID
对象。
把密钥元数据保存在 mapKeyMetadata
集合中。
mapKeyMetadata[seed.GetID()] = metadata;
调用 AddKeyPubKey
方法,把私钥/公钥及元数据保存到数据库。如果出错,抛出一个异常。
if (!AddKeyPubKey(key, seed))
throw std::runtime_error(std::string(__func__) + ": AddKeyPubKey failed");
AddKeyPubKey
方法生成一个访问数据库的对象,然后调用钱包对象的 AddKeyPubKeyWithDB
方法来保存密钥数据。后者的执行流程如下:
如果变量 encrypted_batch
为空,那么设置变量 needsDB
为真。如果后者为真,那么设置 encrypted_batch
属性为参数指定的对象。
bool needsDB = !encrypted_batch;
if (needsDB) {
encrypted_batch = &batch;
}
调用 CCryptoKeyStore::AddKeyPubKey
方法,保存私钥和公钥。如果不成功,进一步,如果变量 needsDB
为真,则设置变量 encrypted_batch
为假。
if (!CCryptoKeyStore::AddKeyPubKey(secret, pubkey)) {
if (needsDB) encrypted_batch = nullptr;
return false;
}
CCryptoKeyStore::AddKeyPubKey
方法内部执行逻辑如下:
如果没有加密,那么调用 CBasicKeyStore::AddKeyPubKey
来保存私钥和公钥,然后返回。
if (!IsCrypted()) {
return CBasicKeyStore::AddKeyPubKey(key, pubkey);
}
IsCrypted
方法,初始化时是没有加密的,只有在执行加锁、解锁、添加加密密钥的情况下才会是加密的。当前情景是没有加密的,所以执行基类的方法来保存私钥和公钥。
CBasicKeyStore::AddKeyPubKey
方法,首先把私钥保存在 mapKeys
集合中,然后调用 ImplicitlyLearnRelatedKeyScripts
方法来处理脚本,因为公钥默认是压缩的,所以在方法内会生成脚本,并把脚本保存在 mapScripts
集合中。
bool CBasicKeyStore::AddKeyPubKey(const CKey& key, const CPubKey &pubkey)
{
LOCK(cs_KeyStore);
mapKeys[pubkey.GetID()] = key;
ImplicitlyLearnRelatedKeyScripts(pubkey);
return true;
}
如果是锁定的,那么返回假。
if (IsLocked()) {
return false;
}
IsLocked
方法,首先调用 IsCrypted
方法,确定是否是加密的,如果不是加密的,则直接返回假;否则,把 vMasterKey
集合清空。
bool CCryptoKeyStore::IsLocked() const
{
if (!IsCrypted()) {
return false;
}
LOCK(cs_KeyStore);
return vMasterKey.empty();
}
接下来,生成加密私钥。
std::vector<unsigned char> vchCryptedSecret;
CKeyingMaterial vchSecret(key.begin(), key.end());
if (!EncryptSecret(vMasterKey, vchSecret, pubkey.GetHash(), vchCryptedSecret)) {
return false;
}
最后,调用 AddCryptedKey
方法,保存加密私钥,并返回
if (!AddCryptedKey(pubkey, vchCryptedSecret)) {
return false;
}
return true;
AddCryptedKey
方法,首先确定是否是加密的,如果没有加密则返回假。接下来,把私钥保存在 mapCryptedKeys
集合中,然后调用 ImplicitlyLearnRelatedKeyScripts
方法来处理脚本,因为公钥默认是压缩的,所以在方法内会生成脚本,并把脚本保存在 mapScripts
集合中。
bool CCryptoKeyStore::AddCryptedKey(const CPubKey &vchPubKey, const std::vector<unsigned char> &vchCryptedSecret)
{
LOCK(cs_KeyStore);
if (!SetCrypted()) {
return false;
}
mapCryptedKeys[vchPubKey.GetID()] = make_pair(vchPubKey, vchCryptedSecret);
ImplicitlyLearnRelatedKeyScripts(vchPubKey);
return true;
}
如果变量 needsDB
为真,则设置变量 encrypted_batch
为空指针。
调用 GetScriptForDestination
方法,获得公钥对应的脚本。
CScript script;
script = GetScriptForDestination(pubkey.GetID());
调用 HaveWatchOnly
方法,检查 setWatchOnly
集合中是否有这个脚本。如果有,则调用 RemoveWatchOnly
方法,清除公钥对应的脚本。
if (HaveWatchOnly(script)) {
RemoveWatchOnly(script);
}
RemoveWatchOnly
方法执行逻辑如下:
调用 CCryptoKeyStore::RemoveWatchOnly
方法来移除脚本。方法内部执行逻辑如下:从 setWatchOnly
集合中移除对应的脚本;然后,调用 ExtractPubKey
方法,通过脚本来解析出公钥,如果可以得到公钥,则从 mapWatchKeys
集合中移除对应的公钥;最后,返回真。
调用数据库访问对象的 EraseWatchOnly
方法,从数据库中移除 watchmeta
和 watchs
对应的数据。
调用 GetScriptForRawPubKey
方法,从原始公钥获得脚本。
script = GetScriptForRawPubKey(pubkey);
调用 HaveWatchOnly
方法,检查 setWatchOnly
集合中是否有这个脚本。如果有,则调用 RemoveWatchOnly
方法,清除公钥对应的脚本。
方法执行逻辑如上所述,这里不讲。
如果不是加密的,则调用数据库的访问对象的 WriteKey
方法,把私钥和公钥及密钥元数据写入数据库。
在这个方法中,首先,以 keymeta
为键,保存对应的元数据;然后,把公钥/私钥保存到向量中,以 key
为键,保存对应的公钥/私钥。
后记
由于本人水平所限,文中错误在所难免,欢迎您踊跃指出错误,在下感激不尽。我的微信联系方式:joepeak。
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