比特币学习笔记

每笔比特币交易都需要一个有效的签名才会被存储在区块链。只有有效的数字密钥才能产生有效的数字签名,因此拥有比特币的密钥副本就拥有了该帐户的比特币控制权。密钥是成对出现的,由一个私钥和一个公钥所组成。公钥就像银行的帐号,而私钥就像控制账户的PIN码或支票的签名。比特币的用户很少会直接看到数字密钥。一般情况下,它们被存储在钱包文件内,由比特币钱包软件进行管理。

大多数比特币钱包工具为了方便会将私钥和公钥以密钥对的形式存储在一起。然而,公钥可以由私钥计算得到,所以只存储私钥也是可以的。

一个比特币钱包中包含一系列的密钥对,每个密钥对包括一个私钥和一个公钥。私钥是一个数字,通常是随机选出的。有了私钥,我们就可以使用椭圆曲线乘法这个单向加密函数产生一个公钥。有了公钥,我们就可以使用一个单向加密哈希函数生成比特币地址。在本节中,我们将从生成私钥开始,讲述如何使用椭圆曲线运算将私钥生成公钥,并最终由公钥生成比特币地址。私钥、公钥和比特币地址之间的关系如下图所示。

比特币私钥只是一个数字。你可以用硬币、铅笔和纸来随机生成你的私钥:掷硬币256次,用纸和笔记录正反面并转换为0和1,随机得到的256位二进制数字可作为比特币钱包的私钥。该私钥可进一步生成公钥。

为了更简洁方便地表示长串的数字,许多计算机系统会使用一种以数字和字母组成的大于十进制的表示法。例如,传统的十进制计数系统使用0-9十个数字,而十六进制系统使用了额外的 A-F 六个字母。一个同样的数字,它的十六进制表示就会比十进制表示更短。更进一步,Base64使用了26个小写字母、26个大写字母、10个数字以及两个符号,用于在电子邮件这样的基于文本的媒介中传输二进制数据。Base64通常用于编码邮件中的附件。Base58是一种基于文本的二进制编码格式,用在比特币和其它的加密货币中。这种编码格式不仅实现了数据压缩,保持了易读性,还具有错误诊断功能。Base58是Base64编码格式的子集,同样使用大小写字母和10个数字,但舍弃了一些容易错读和在特定字体中容易混淆的字符。具体地,Base58不含Base64中的0、O、l、I,以及“+”和“/”两个字符。简而言之,Base58就是由不包括的大小写字母和数字组成。

压缩格式公钥渐渐成为了各种不同的比特币客户端的默认格式,它可以大大减少交易所需的字节数,同时也让存储区块链所需的磁盘空间变小。然而,并非所有的客户端都支持压缩格式公钥,于是那些较新的支持压缩格式公钥的客户端就不得不考虑如何处理那些来自较老的不支持压缩格式公钥的客户端的交易。这在钱包应用导入另一个钱包应用的私钥的时候就会变得尤其重要,因为新钱包需要扫描区块链并找到所有与这些被导入私钥相关的交易。比特币钱包应该扫描哪个比特币地址呢?新客户端不知道应该使用哪个公钥:因为不论是通过压缩的公钥产生的比特币地址,还是通过非压缩的公钥产生的地址,两个都是合法的比特币地址,都可以被私钥正确签名,但是他们是完全不同的比特币地址。

如果一个比特币钱包实现了压缩格式公钥,那么它将会在所有交易中使用该压格式缩公钥。钱包中的私钥将会被用来生成压缩格式公钥,压缩格式公钥然后被用来生成交易中的比特币地址。当从一个实现了压缩格式公钥的比特币钱包导出私钥时,钱包导入格式将会被修改为WIF压缩格式,该格式将会在私钥的后面附加一个字节大小的后缀01。最终的Base58Check编码格式的私钥被称作WIF私钥,以字母“K”或“L”开头。而以“5”开头的是从较老的钱包中以WIF格式导出的私钥。

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