比特币地址

概述

你可能听说过比特币是基于密码学的，密码学是计算机安全的一个分支，用来证明秘密的知识而不会泄露秘密（数字签名）或者证明数据的真实性（数字指纹），比特币地址就是基于密码学原理。

比特币的所有权是通过数字秘钥、比特币地址和数字签名来确定的，数字秘钥是由用户生成之后，存储在一个叫做钱包的文件或者简单的数据库中，存储在钱包的数字秘钥是完全独立于比特币网络和协议的，无需访问网络和参照区块链。数字秘钥实现了比特币很多特性，包括去中心化信任，控制，所有权确认。

**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**。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。在比特币交易的支付环节，收件人的比特币地址是收件人的公钥生成出来的，就像支票上的支付的收款方，这样一来，我们只需要把比特币地址告诉其他人，而我们拥有了该公钥对应的私钥即拥有了该比特币地址上的比特币。

公钥和私钥

一个比特币钱包中包含一系列的**对，每个**对包括一个私钥和一个公钥。私钥（k）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（K）。有了公钥（K），我们就可以使 用一个单向加密哈希函数生成比特币地址（A）。私钥、公钥和比特币地址之间的关系如下图所示。

私钥

私钥就是一个随机选出的数字而已。一个比特币地址中的所有资金的控制取决于相应私钥的所有权和控制权。在比特币交易中，私钥用于生成支付比特币所必需的签名以证明对资金的所有权。私钥必须始终保持机密，因为一旦被泄露给第三方，相当于该私钥保护之下的比特币也拱手相让了。私钥还必须进行备份，以防意外丢失，因为私钥一旦丢失就难以复原，其所保护的比特币也将永远丢失。

从一个随机数生成私钥 生成**的第一步也是最重要的一步，是要找到足够安全的熵源，即随机性来源。生成一个比特币私钥在本质上与“在1到2^256之间选一个数字”无异。只要选取的结果是不可预测或不可重复的，那么选取数字的具体方法并不重要。比特币软件使用操作系统底层的随机数生成器来产生256位的熵（随机性）。通常情况下，操作系统随机数生成器由人工的随机源进行初始化，这就是为什么也可能需要不停晃动鼠标几秒钟。

更准确地说，私钥可以是1和n-1之间的任何数字，其中n是一个常数（n=1.158 * 10^77，略小于2^256），并被定义为由比特币所使用的椭圆曲线的阶（见椭圆曲线密码学解释）。要生成这样的一个私钥，我们随机选择一个256位的数字，并检查它是否小于n-1。从编程的角度来看，一般是通过在一个密码学安全的随机源中取出一长串随机字节，对其使用SHA256哈希算法进行运算，这样就可以方便地产生一个256位的数字。如果运算结果小于n-1，我们就有了一个合适的私钥。否则，我们就用另一个随机数再重复一次。

以下是一个随机生成的私钥（k），以十六进制格式表示（256位的二进制数，以64位十六进制数显示，每个十六进制数占4位）：

1E99423A4ED27608A15A2616A2B0E9E52CED330AC530EDCC32C8FFC6A526AEDD

提示比特币私钥空间的大小是2^256，这是一个非常大的数字。用十进制表示的话，大约是10^77，而可见宇宙被估计只含有10^80个原子。

要使用比特币核心客户端生成一个新的**，可使用 getnewaddress 命令。出于安全考虑，命令运行后只 显示生成的公钥，而不显示私钥。如果要bitcoind显示私钥，可以使用 dumpprivkey 命令。 dumpprivkey 命令会把私钥以 Base58校验和编码格式显示，这种私钥格式被称为钱包导入格式（WIF，Wallet Import Format）。下面给出了使用这两个命令生成和显示私钥的例子：

$ bitcoin-cli getnewaddress 1J7mdg5rbQyUHENYdx39WVWK7fsLpEoXZy $ bitcoin-cli dumpprivkey 1J7mdg5rbQyUHENYdx39WVWK7fsLpEoXZy KxFC1jmwwCoACiCAWZ3eXa96mBM6tb3TYzGmf6YwgdGWZgawvrtJ

dumpprivkey 命令打开钱包提取由 getnewaddress 命令生成的私钥。除非**对都存储在钱包里，否则bitcoind的并不能从公钥得知私钥。 dumpprivkey 命令才有效。

提示 dumpprivkey命令无法从公钥得到对应的私钥，因为这是不可能的。这个命令只是显示钱包中已有也就是由getnewaddress命令生成的私钥。

您还可以使用Bitcoin Explorer命令行工具使用命令seed，ec-new和ec-to-wif生成和显示私钥：

$ bx seed | bx ec-new | bx ec-to-wif 5J3mBbAH58CpQ3Y5RNJpUKPE62SQ5tfcvU2JpbnkeyhfsYB1Jcn

公钥

通过椭圆曲线乘法可以从私钥计算得到公钥，这是不可逆转的过程：K = k * G 。其中k是私钥，G是被称为生成点的常数点，而K是所得公钥。其反向运算，被称为“寻找离散对数”——已知公钥K来求出私钥k——是非常困难的，就像去试验所有可能的k值，即暴力搜索。

提示 椭圆曲线乘法是密码学家称之为“陷阱门”功能的一种函数：在一个方向（乘法）很容易做，而不可能在相反的方向（除法）做。 私钥的所有者可以容易地创建公钥，然后与世界共享，知道没有人可以从公钥中反转函数并计算出私钥。 这个数学技巧成为证明比特币资金所有权的不可伪造和安全的数字签名的基础。

比特币地址

比特币地址是一个由数字和字母组成的字符串，可以与任何想给你比特币的人分享。由公钥（一个同样由数字和字母组成的字符串）生成的比特币地址以数字“1”开头。下面是一个比特币地址的例子：

1J7mdg5rbQyUHENYdx39WVWK7fsLpEoXZy

在交易中，比特币地址通常以收款方出现。如果把比特币交易比作一张支票，比特币地址就是收款人，也就是我们要写入收款人一栏的内容。一张支票的收款人可能是某个银行账户，也可能是某个公司、机构，甚至是现金支票。支票不需要指定一个特定的账户，而是用一个抽象的名字作为收款人，这使它成为一种相当灵活的支付工具。与此类似，比特币地址使用类似的抽象，也使比特币交易变得很灵活。

比特币地址可由公钥经过单向的加密哈希算法得到。哈希算法是一种单向函数，接收任意长度的输入产生指纹或哈希。加密哈希函数在比特币中被广泛使用 ：比特币地址、脚本地址以及在挖矿中的工作量证明算法。

由公钥生成比特币地址时使用的算法是Secure Hash Algorithm (SHA)和the RACE Integ rity Primitives Evaluation Message Digest (RIPEMD)，具体地说是SHA256和RIPEMD160。

以公钥 K 为输入，计算其SHA256哈希值，并以此结果计算RIPEMD160 哈希值，得到一个长度为160位（20字节）的数字：

A = RIPEMD160(SHA256(K))

公式中，K是公钥，A是生成的比特币地址。

提示比特币地址与公钥不同。比特币地址是由公钥经过单向的哈希函数生成的。

通常用户见到的比特币地址是经过“Base58Check”编码的，这种编码使用了58个字符（一种Base58数字系统）和校验码，提高了可读性、避免歧义并有效防止了在地址转录和输入中产生的错误。Base58Check编码也被用于比特币的其它地方，例如比特币地址、私钥、加密的**和脚本哈希中，用来提高可读性和录入的正确性。

下图描述了如何从公钥生成比特币地址：

Base58和Base58Check编码

为了更简洁方便地表示长串的数字，使用更少的符号，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。甚至更加简洁，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（例 如“+”和“/”），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（数字0）、O（大写字母o）、l（小写字母 L）、I（大写字母i），以及“+”和“/”两个字符。简而言之，Base58就是由不包括（0，O，l，I）的大小写字母和数字组成。

比特币的Base58字母表：

123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz

为了增加防止打印和转录错误的安全性，Base58Check是一种常用在比特币中的Base58编码格式，比特币有内置的检查错误的编码。检验和是添加到正在编码的数据末端的额外4个字节。校验和是从编码的数据的哈希值中得到的，所以可以用来检测并避免转录和输入中产生的错误。使用Base58check编码时，解码软件会计算数据的校验和并和编码中自带的校验和进行对比。二者不匹配则表明有错误产生，那么这个Base58Check的数据就是无效的。一个错误比特币地址就不会被钱包软件认为是有效的地址，否则这种错误会造成资金的丢失。

为了将数据（数字）转换成Base58Check格式，首先我们要对数据添加一个称作“版本字节”的前缀，这个前缀用来识别编码的数据的类 型。例如，比特币地址的前缀是0（十六进制是0x00），而对私钥编码时前缀是128（十六进制是0x80）。 

接下来，我们计算“双哈希”校验和，意味着要对之前的结果（前缀和数据）运行两次SHA256哈希算法：

checksum = SHA256(SHA256(prefix+data))

在产生的长32个字节的哈希值（两次哈希运算）中，我们只取前4个字节。这4个字节就作为检验错误的代码或者校验和。校验码会添加到数据之后。结果由三部分组成：前缀、数据和校验和。这个结果采用之前描述的Base58字母表编码。

下图描述了Base58Check编 码的过程：

在比特币中，大多数需要向用户展示的数据都使用Base58Check编码，可以实现数据压缩，易读而且有错误检验。 Base58Check编码中的版本前缀是用来创造易于辨别的格式，在Base58里的格式在Base58Check编码的有效载荷的开始包含了明确的属性。这些属性使用户可以轻松明确被编码的数据的类型以及如何使用它们。例如我们可以看到他们的不同，Base58Check编码的比特币地址是以1开头的，而Base58Check编码的私钥WIF是以5开头的。