理解開發HD 錢包涉及的 BIP32、BIP44、BIP39
如果你還在被HD錢包、BIP32、BIP44、BIP39搞的一頭霧水，來看看這邊文章吧。
數字錢包概念
錢包用來存錢的，在區塊鏈中，我們的數字資產都會對應到一個賬戶地址上， 只有擁有賬戶的鑰匙（私鑰）才可以對資產進行消費（用私鑰對消費交易簽名）。
私鑰和地址的關係如下：
（圖來自精通比特幣）
一句話概括下就是： 私鑰通過橢圓曲線生成公鑰， 公鑰通過雜湊函式生成地址，這兩個過程都是單向的。
因此實際上，數字錢包實際是一個管理私鑰（生成、儲存、簽名）的工具，注意錢包並不儲存資產，資產是在鏈上的。
如何建立賬號
建立賬號關鍵是生成一個私鑰， 私鑰是一個32個位元組的數， 生成一個私鑰在本質上在1到2^256之間選一個數字 。
因此生成金鑰的第一步也是最重要的一步，是要找到足夠安全的熵源，即隨機性來源，只要選取的結果是不可預測或不可重複的，那麼選取數字的具體方法並不重要。
比如可以擲硬幣256次，用紙和筆記錄正反面並轉換為0和1，隨機得到的256位二進位制數字可作為錢包的私鑰。
從程式設計的角度來看，一般是通過在一個密碼學安全的隨機源(不建議大家自己去寫一個隨機數)中取出一長串隨機位元組，對其使用SHA256雜湊演算法進行運算，這樣就可以方便地產生一個256位的數字。
實際過程需要比較下是否小於n-1（n = 1.158 * 10^77, 略小於2^256），我們就有了一個合適的私鑰。否則，我們就用另一個隨機數再重複一次。這樣得到的私鑰就可以根據上面的方法進一步生成公鑰及地址。
BIP32
錢包也是一個私鑰的容器，按照上面的方法，我們可以生成一堆私鑰（一個人也有很多賬號的需求，可以更好保護隱私），而每個私鑰都需要備份就特別麻煩的。
最早期的比特幣錢包就是就是這樣，還有一個暱稱：“Just a Bunch Of Keys(一堆私鑰)“
為了解決這種麻煩，就有了 ofollow,noindex">BIP32 提議 ： 根據一個隨機數種子通過分層確定性推導的方式得到n個私鑰，這樣儲存的時候，只需要儲存一個種子就可以，私鑰可以推匯出來，如圖：
（圖來自精通比特幣）上圖中的孫祕鑰就可以用來簽發交易。
補充說明下 BIP: Bitcoin Improvement Proposals 比特幣改進建議, bip32是第32個改進建議。
BIP32提案的名字是：Hierarchical Deterministic Wallets， 就是我們所說的HD錢包。
來分析下這個分層推導的過程，第一步推導主祕鑰的過程：
根種子輸入到HMAC-SHA512演算法中就可以得到一個可用來創造主私鑰(m) 和 一個主鏈編碼（ a master chain code)這一步生成的祕鑰（由私鑰或公鑰）及主鏈編碼再加上一個索引號，將作為HMAC-SHA512演算法的輸入繼續衍生出下一層的私鑰及鏈編碼，如下圖： 
衍生推導的方案其實有兩個：一個用父私鑰推導（稱為強化衍生方程），一個用父公鑰推導。同時為了區分這兩種不同的衍生，在索引號也進行了區分，索引號小於2^31用於常規衍生，而2^31到2^32-1之間用於強化衍生，為了方便表示索引號i’，表示2^31+i。
因此增加索引（水平擴充套件）及 通過子祕鑰向下一層（深度擴充套件）可以無限生成私鑰。
注意， 這個推導過程是確定（相同的輸入，總是有相同的輸出）也是單向的，子金鑰不能推匯出同層級的兄弟金鑰，也不能推出父金鑰。如果沒有子鏈碼也不能推匯出孫金鑰。現在我們已經對分層推導有了認識。
一句話概括下BIP32就是： 為了避免管理一堆私鑰的麻煩提出的分層推導方案。
祕鑰路徑及BIP44
通過這種分層（樹狀結構）推匯出來的祕鑰，通常用路徑來表示，每個級別之間用斜槓 / 來表示，由主私鑰衍生出的私鑰起始以“m”打頭。因此，第一個母金鑰生成的子私鑰是m/0。第一個公共鑰匙是M/0。第一個子金鑰的子金鑰就是m/0/1，以此類推。
BIP44則是為這個路徑約定了一個規範的含義(也擴充套件了對多幣種的支援)，BIP0044指定了包含5個預定義樹狀層級的結構：
m / purpose' / coin' / account' / change / address_index
m是固定的, Purpose也是固定的，值為44（或者 0x8000002C）
Coin type
這個代表的是幣種，0代表比特幣，1代表比特幣測試鏈，60代表以太坊
完整的幣種列表地址： https://github.com/satoshilabs/slips/blob/master/slip-0044.md
Account
代表這個幣的賬戶索引，從0開始
Change
常量0用於外部鏈，常量1用於內部鏈（也稱為更改地址）。外部鏈用於在錢包外可見的地址（例如，用於接收付款）。內部鏈用於在錢包外部不可見的地址，用於返回交易變更。 (所以一般使用0)
address_index
這就是地址索引，從0開始，代表生成第幾個地址，官方建議，每個account下的address_index不要超過20
根據 EIP85提議的討論 以太坊錢包也遵循BIP44標準，確定路徑是 m/44'/60'/a'/0/n
a 表示帳號，n 是第 n 生成的地址，60 是在 SLIP44 提案 中確定的以太坊的編碼。所以我們要開發以太坊錢包同樣需要對比特幣的錢包提案BIP32、BIP39有所瞭解。
一句話概括下BIP44就是： 給BIP32的分層路徑定義規範
BIP39
BIP32 提案可以讓我們儲存一個隨機數種子（通常16進位制數表示），而不是一堆祕鑰，確實方便一些，不過使用者使用起來(比如冷備份)也比較繁瑣，這就出現了 BIP39 ，它是使用助記詞的方式，生成種子的，這樣使用者只需要記住12（或24）個單詞，單詞序列通過 PBKDF2 與 HMAC-SHA512 函式創建出隨機種子作為 BIP32 的種子。
可以簡單的做一個對比，下面那一種備份起來更友好：
// 隨機數種子 090ABCB3A6e1400e9345bC60c78a8BE7 // 助記詞種子 candy maple cake sugar pudding cream honey rich smooth crumble sweet treat
使用助記詞作為種子其實包含2個部分：助記詞生成及助記詞推匯出隨機種子，下面分析下這個過程。
生成助記詞
助記詞生成的過程是這樣的：先生成一個128位隨機數，再加上對隨機數做的校驗4位，得到132位的一個數，然後按每11位做切分，這樣就有了12個二進位制數，然後用每個數去查 BIP39定義的單詞表 ，這樣就得到12個助記詞，這個過程圖示如下：
（圖來源於網路）
助記詞推匯出種子
這個過程使用金鑰拉伸（Key stretching）函式，被用來增強弱金鑰的安全性，PBKDF2是常用的金鑰拉伸演算法中的一種。
PBKDF2基本原理是通過一個為隨機函式(例如 HMAC 函式)，把助記詞明文和鹽值作為輸入引數，然後重複進行運算最終產生生成一個更長的（512 位）金鑰種子。這個種子再構建一個確定性錢包並派生出它的金鑰。
金鑰拉伸函式需要兩個引數：助記詞和鹽。鹽可以提高暴力破解的難度。 鹽由常量字串 “mnemonic” 及一個可選的密碼組成，注意使用不同密碼，則拉伸函式在使用同一個助記詞的情況下會產生一個不同的種子，這個過程圖示圖下:
（圖來源於網路）
密碼可以作為一個額外的安全因子來保護種子，即使助記詞的備份被竊取，也可以保證錢包的安全（也要求密碼擁有足夠的複雜度和長度），不過另外一方面，如果我們忘記密碼，那麼將無法恢復我們的數字資產。
一句話概括下BIP39就是： 通過定義助記詞讓種子的備份更友好
小結
HD錢包（Hierarchical Deterministic Wallets）是在BIP32中提出的為了避免管理一堆私鑰的麻煩提出的分層推導方案。
而BIP44是給BIP32的分層增強了路徑定義規範，同時增加了對多幣種的支援。
BIP39則通過定義助記詞讓種子的備份更友好。
目前我們的市面上單到的以太幣、比特幣錢包基本都遵循這些標準。
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