科普 | 以太坊地址是怎么来的？

使用私钥作为原材料

正如我在本系列的第一篇文章“什么是私钥”中所述，生成私钥的过程依赖于伪随机数生成器 (PRNG) 和足够大的熵。 私钥最重要的是它是一个随机选择的整数，范围从 1 到 2²⁵⁶-1。 此范围内的任何数字都可以用作私钥。

现在我们已经初步了解了私钥背后的数学原理，我们可以自己生成有效的私钥。 我们不妨把私钥的生成过程想象成一个78位的横向数字组合锁（可能的组合数恰好等于2²⁵⁶-1），然后我们把这个组合锁分成3行，每行26位. 您可以将 PRNG 函数视为随机打乱数字以创建数字组合的东西：开始时每一位都是 0，然后为每一位随机选择一个特定的数字。 假设我们使用PRNG函数生成数字的随机组合，得到如下三行数字：

(1) 04406941321102621719184878；

(2) 43014596507006094171646853；

(3) 06780198554267270848908554；

- 浏览器使用 Web Cryptography API（提供加密原语，如 Crypto.getRandomValues(32)，或等效的 32 字节缓冲区）作为 PRNG。 此 PRNG 使用您计算机的熵源作为随机种子来生成随机数。 生成随机数时，请务必使用电子熵源，因为有研究表明，人类不善于选择随机数（人选择的数字是有规律的，不符合伪随机要求）——

恭喜！ 您现在是私钥 44069413211026217191848784301459650700609417164685306780198554267270848908554 的所有者。

我们可以使用这个私钥生成比特币或以太坊地址，或者任何区块链上的地址，私钥范围从 1 到 2²⁵⁶-1。

要从这个私钥生成以太坊地址，我们需要用到椭圆曲线点积算法（需要专门的文章来说明）。 因此，为简单起见，我们将其留给计算机。 为此，我们需要将这个私钥“告诉”计算机。 问题是，计算机不处理十进制形式的信息，它只理解二进制代码。 目前，我们只有十进制形式的私钥。 因此，我们首先需要将私钥从十进制数形式转换为计算机可以理解的位（bit，又译为“位”或“位”）和字节（byte，一个字节等于8位）。

比特和字节

在继续之前，我们需要了解什么是位和字节。 任何数字设备只能理解由 0 和 1 组成的信息，通常称为位。 位是“二进制数字”，即仅使用 1 和 0 表示的数字。 虽然我们的智能手机和电脑可以显示汉字和图片，可以播放歌曲，但它们都是代表和处理这些信息的比特。 比特越多代表的信息越多，但最终也不过是一堆0和1而已。

根据上下文，多个位可以表示一个字符（例如，字母a在使用ASCII编码时定义为01100001）或一个数字（01100001也可以用来表示十进制数97）。 当您将十进制整数转换为二进制形式时，您将其转换为以 2 为底的幂的总和，其中每次幂的指数都会增加。 例如，我们通常以十进制形式计数，即以 10 为底数的幂和。 因此，在使用二进制时，我们可以用n位来表示和存储2的N次方以内的整数。

- 8 位视频游戏机可以表示的最高十进制数是 255，因为它们使用的中央处理器（CPU）最多只能对 8 位进行运算（译者注：上图左侧解释为什么N位可以表示2的N次方以内的数——因为数字组合有2的N次方的可能性；右边说明一个二进制数代表多少个整数，即相互转换的计算规则——

虽然我们可以用二进制的形式来表示任何数，但是二进制的形式太“笨重”了。 要表示 97，我们需要 8 个二进制数字。 二进制数对计算机来说很容易处理，但对人类来说却很难阅读。 出于这个原因，计算机通常以十六进制而不是二进制表示数据：位置数字系统表示以 16 为基数的数字。一个十六进制数可以表示四个二进制数。 我们可以用十六进制数61来表示二进制数01100001或者十进制数97，比二进制少6位。 十六进制数用ABCDEF表示10到15，常用来缩减数据。

私钥有多少位？

回到私钥，我们知道私钥的取值范围是1到2²⁵⁶-1。 我们如何用位来表示它？ 需要多少位？ 如上所述，将十进制整数转换为二进制形式时，将其转换为以 2 为底的幂的和。使用 8 位二进制数时，我们可以表示的最大数是 2⁷ + 2⁶ + 2⁵ + 2⁴ + 2³ + 2² + 2¹ + 2⁰，整数255。可见，要表达2^n以内的数，需要n位。 由此可以推断，我们需要 256 位，或 32 字节（256/8）来表示我们的私钥。

- 十六进制数据表示旨在减少表示数字所需的位数。 然而，计算机仍然只使用二进制来处理数据——

如果我们同意我们需要32个字节来表示我们在[1, 2²⁵⁶-1]范围内的私钥，那么在十六进制中我们需要64个数字来表示私钥。现在，我们可以取原始私钥

44069413211026217191848784301459650700609417164685306780198554267270848908554

转换为十六进制形式：
616E6769652E6A6A706572657A616775696E6167612E6574682E6C696E6B0D0A

看到十六进制私钥中多出的字母A、B、C、D、E了吗？ 看到这些字母，我们很容易看出这个数字是十六进制的。
从私钥到公钥
现在，我们可以将这个十六进制私钥告诉我们的计算机。 我们可以使用 JavaScript 之类的编程语言轻松导入此十六进制私钥，以供以后乘法使用。 在下面的代码中，将前面得到的十六进制数导入为私钥（“sk”是secret_key的缩写，是密码学中的标准表示法）。 十六进制数以 16 为底。


- 通过使用 BigNumber 库，我们可以确保在转换过程中不会丢失任何小数。 这些数字通常表示为指数（例如，4.406941321102622e+76），如果我们直接将它们解析为十六进制，则会失去精度。 在不使用 BigNumber 库的情况下，我们得到的十六进制私钥为 616e6769652e6c00000000000000000000000000000000000000000000000000 -
导入私钥后，下一步就是创建公钥。 你可能还记得我们在第一篇文章中提到，在获得以太坊地址之前，我们需要从私钥生成公钥。 根据以太坊黄皮书，公钥生成过程遵循标准的ECDSA公钥生成算法，其中我们将私钥乘以生成点得到一个坐标，并将坐标的x和y值放在一起它是公钥。 我们的公钥（在密码学中表示为“pk”）可用于生成我们的以太坊地址。

- x 和 y 是使用椭圆曲线上的点乘以我们的私钥 (sk) 获得的。 虽然私钥在任何区块链中都可以作为地址的唯一生成器，但以太坊独家使用椭圆曲线secp256k1来生成公钥； 因此，私钥的签名操作也与这条曲线有关——
终于到了最后一步。 有了公钥在手，我们执行黄皮书最后的操作：
给定私钥，以太坊地址 A 是相应 ECDSA 公钥的 Keccak 散列的最右边的 160 位。
鉴于我们已经有了 ECDSA 公钥，剩下的唯一事情就是对我们的公钥执行 Keccak 哈希函数，取结果的最右边的 160 位。 当我们将这些操作的结果存储在“缓冲区”（就像一个存储信息的小盒子）中时，我们可以“扔掉”（切片）前 24 个十六进制数，只留下最后 40 个十六进制数，或者更准确地说, 20 字节（这是以太坊地址的长度）。


- 以太坊地址设计为 20 字节。 有人建议删除一些字节（具体为 12 个字节）可能会导致冲突，从而导致两个私钥生成相同的以太坊地址。 不过，到目前为止，这还没有发生——
您的个人钱包
可以看到，只需一个数字（虽然很长）就可以生成一个以太坊地址来存储各种资产：从代表虚拟猫、磁带、袜子和门票等物品的 NFT，到具有增值功能的加密资产潜力等。 你的以太坊地址是公开的，就像你的家庭住址一样以太坊网站，但只能用钥匙打开。 如果您不想自己处理所有这些流程，您可以在 Portis 上注册一个帐户。  Portis 会自动为你创建一个私钥（这个私钥只有你自己知道，因为它采用了端到端的加密架构）和一个对应的以太坊地址，供你在 100 多个 dApp 中使用。
在本系列的下一篇（也是最后一篇）文章中，我们将介绍如何使用私钥创建和广播交易、签署消息以太坊网站，以及这些签名对以太坊生态系统的影响。
（结束）
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原文链接：