深入区块链——比特币的私钥、公钥、地址是如何生成的？（第一讲）

导言

区块链（Blockchain）技术源于比特币，本质上其实是一个分布式的，不可篡改的数据库，具有可验证、可信任的特性。

本系列教程带你逐步深入理解区块链技术，并附带源码教程（主要使用PHP编写），但需要你对密码学原理、安全机制、共识算法、哈希算法有一定的认知。

教程源码：https://github.com/wenshunbiao/bitcoin-tutorial

总览

在比特币交易中，最重要的就是私钥，掌握了私钥，你就掌握了比特币，私钥是需要保密的重要数据，与之对应的公钥却是可公开的。

地址是为了人们交换方便而弄出来的一个方案，因为公钥太长了(130个字符或66个字符)。地址长度为25字节，转为base58编码后，为34个字符。

地址生成的过程：

生成步骤

第一步：私钥 (private key)产生

私钥本质上就是一个256位的随机整数，但是这串数字却控制着你的比特币账号的所有权，因此这串数字相当重要，要具有足够的随机性，一般采用密码学安全的伪随机数生成器(CSPNG)，并且需要有一个来自具有足够熵值的源的种子(seed)。

示例私钥使用：
d4b905ec9fb53484ac8d8355ebee5b20373dbeaf40a0e82c8bb870448d66f942

第二步：公钥 (public key)

• 由于ECC曲线的特点，根据非压缩格式的公钥(x, y)的x实际上也可推算出y，但需要知道y的奇偶性，因此，可以根据(x, y)推算出x'，作为压缩格式的公钥。
• 压缩格式的公钥实际上只保存x这一个256位整数，但需要根据y的奇偶性在x前面添加02或03前缀，y为偶数时添加02，否则添加03，这样，得到一个1+32=33字节的压缩格式的公钥数据，记作x'。
• 非压缩格式的公钥目前已很少使用，原因是非压缩格式的公钥签名脚本数据会更长。

1. 拿私钥经secp256k1椭圆曲线算法推出公钥（前缀04+X公钥+Y公钥）：
   04b3a6fd76499bae61b8b422f0ce7452d43975230192235fb86fcdea063782c4e8bcd16d0a9a3ae3770fe9a12cb3ad650ab5da8b8dc40ee5499e58ba3477d21f36

   压缩公钥：
   02b3a6fd76499bae61b8b422f0ce7452d43975230192235fb86fcdea063782c4e8

2. 计算公钥（压缩公钥）的 SHA-256 哈希值（32bytes）：
   223446ebf32ffcab4f4fe9c845bf79def5c2a2ba021a0e0f6e18f1f5aab3b9d7

3. 取上一步结果，计算 RIPEMD-160 哈希值(20bytes)：
   c5ab9fe3f256a1db9028cde6bd9c4a20610d0f97

4. 取上一步结果，前面加入版本号（比特币主网版本号 0x00）：
   00c5ab9fe3f256a1db9028cde6bd9c4a20610d0f97

5. 取上一步结果，计算两次 SHA-256 哈希值(32bytes)：
   0b151e0577ed1b06dd8e4a0ee2c5e718597d861a958d1f66c966181aa455b7a1

6. 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4步的结果后面，作为校验（这就是比特币地址的16进制形态）：
   00c5ab9fe3f256a1db9028cde6bd9c4a20610d0f970b151e05

第三步：地址 (address)

用base58编码变换一下地址（这就是最常见的比特币地址形态）：

1K2BiUYadAzhk8vFaEwXfRGWZo8WabKbkp

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第一讲到此结束啦，下期继续讲一讲 私钥的钱包导入格式：WIF（Wallet Import Format）