以太坊錢包開發系列2 - 賬號Keystore檔案匯入匯出

摘要： 以太坊去中心化網頁錢包開發系列，將從零開始開發出一個可以實際使用的錢包，本系列文章是理論與實戰相結合，一共有四篇：建立錢包賬號、 賬號Keystore檔案匯入匯出 、 展示錢包資訊及發起簽名交易 、傳送Token(代幣），這是第二篇，主要介紹錢包賬號匯出與匯入，將對Keystore檔案的生成...

以太坊去中心化網頁錢包開發系列，將從零開始開發出一個可以實際使用的錢包，本系列文章是理論與實戰相結合，一共有四篇：建立錢包賬號、 ofollow,noindex">賬號Keystore檔案匯入匯出 、 展示錢包資訊及發起簽名交易 、傳送Token(代幣），這是第二篇，主要介紹錢包賬號匯出與匯入，將對Keystore檔案的生成的原理進行介紹。

如何匯入Geth建立的賬號？

在上一篇文章，介紹瞭如何使用私鑰及助記詞來建立賬號，如果是使用已有的私鑰及助記詞，這其實也是賬號匯入的過程。

有一些同學會問，我的賬號是Geth生成的，如何匯入到錢包呢？使用Geth的同學，應該知道Geth在建立賬號時會生成一個對應keystore JSON檔案，Keystore檔案儲存加密後的私鑰資訊，因此我們需要做的就是匯入這個Keystore檔案，這個檔案通常在同步區塊資料的目錄下的keystore資料夾（如： ~/.ethereum/keystore）裡。

儘管在ethers.js 中，簡單的使用一個函式就可以完成keystore檔案的匯入，不過理解Keystore 檔案的作用及原理還是非常有必要的，當然如果你是在沒有興趣，可以直接跳到本文最後一節：使用ethers.js 實現賬號匯出匯入。

詳細解讀 Keystore 檔案

為什麼需要 Keystore 檔案

通過這篇文章 理解開發HD 錢包涉及的 BIP32、BIP44、BIP39 ，私鑰其實就代表了一個賬號，最簡單的保管賬號的方式就是直接把私鑰儲存起來，如果私鑰檔案被人盜取，我們的數字資產將洗劫一空。

Keystore 檔案就是一種以加密的方式儲存金鑰的檔案，這樣的發起交易的時候，先從Keystore 檔案是使用密碼解密出私鑰，然後進行簽名交易。這樣做之後就會安全的多，因為只有黑客同時盜取 keystore 檔案和密碼才能盜取我們的數字資產。

Keystore 檔案如何生成的

以太坊是使用對稱加密演算法來加密私鑰生成Keystore檔案，因此對稱加密祕鑰(注意它其實也是發起交易時需要的解密祕鑰)的選擇就非常關鍵，這個祕鑰是使用KDF演算法推導派生而出。因此在完整介紹Keystore 檔案如何生成前，有必要先介紹一下KDF。

使用 KDF 生成祕鑰

密碼學KDF（key derivation functions），其作用是通過一個密碼派生出一個或多個祕鑰，即從 password 生成加密用的 key。

其實在 理解開發HD 錢包涉及的 BIP32、BIP44、BIP39 中介紹助記詞推匯出種子的PBKDF2演算法就是一種KDF函式，其原理是加鹽以及增加雜湊迭代次數。

而在Keystore中，是用的是Scrypt演算法，用一個公式來表示的話，派生的Key生成方程為：

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其中的 salt 是一段隨機的鹽，dk_len 是輸出的雜湊值的長度。n 是 CPU/Memory 開銷值，越高的開銷值，計算就越困難。r 表示塊大小，p 表示並行度。

Litecoin 就使用 scrypt 作為它的 POW 演算法

實際使用中，還會加上一個密碼進行計算，用一張圖來表示這個過程就是：

對私鑰進行對稱加密

上面已經用KDF演算法生成了一個祕鑰，這個祕鑰就是接著進行對稱加密的祕鑰，這裡使用的對稱加密演算法是 aes-128-ctr，aes-128-ctr 加密演算法還需要用到一個引數初始化向量 iv。

Keystore檔案

好了，我們現在結合具體 Keystore檔案的內容，就很容易理解了Keystore 檔案怎麼產生的了。

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來解讀一下各個欄位：

• address: 賬號地址
• version: Keystore檔案的版本，目前為第3版，也稱為V3 KeyStore。
• id : uuid
• crypto: 加密推倒的相關配置.
• cipher 是用於加密以太坊私鑰的對稱加密演算法。用的是 aes-128-ctr 。
• cipherparams 是 aes-128-ctr 加密演算法需要的引數。在這裡，用到的唯一的引數 iv。
• ciphertext 是加密演算法輸出的密文，也是將來解密時的需要的輸入。
• kdf: 指定使用哪一個演算法，這裡使用的是 scrypt。
• kdfparams: scrypt函式需要的引數
• mac: 用來校驗密碼的正確性， mac= sha3(DK[16:32], ciphertext) 下面一個小節單獨分析。

我們來完整梳理一下 Keystore 檔案的產生：

1. 使用scrypt函式 （根據密碼 和 相應的引數） 生成祕鑰
2. 使用上一步生成的祕鑰 + 賬號私鑰 + 引數 進行對稱加密。
3. 把相關的引數 和 輸出的密文 儲存為以上格式的 JSON 檔案

如何確保密碼是對的？

當我們在使用Keystore檔案來還原私鑰時，依然是使用kdf生成一個祕鑰，然後用祕鑰對ciphertext進行解密，其過程如下：

此時細心的同學會發現，無論使用說明密碼，來進行這個操作，都會生成一個私鑰，但是最終計算的以太坊私鑰到底是不是正確的，卻不得而知。

這就是 keystore 檔案中 mac 值的作用。mac 值是 kdf輸出 和 ciphertext 密文進行SHA3-256運算的結果，顯然密碼不同，計算的mac 值也不同，因此可以用來檢驗密碼的正確性。檢驗過程用圖表示如下：

現在我們以解密的角度完整的梳理下流程，就可以得到以下圖：

用ethers.js 實現賬號匯出匯入

ethers.js 直接提供了載入keystore JSON來建立錢包物件以及加密生成keystore檔案的方法，方法如下：

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現在結合介面來完整的實現賬號匯出及匯入，先看看匯出，UI圖如下：

HTML 程式碼如下：

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上面主要定義了一個密碼輸入框和一個匯出按鈕，點選“匯出”後，處理邏輯程式碼如下：

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FileSaver.js 是可以用來在頁面儲存檔案的一個庫。

再來看看匯入keystore 檔案, UI圖如下：

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上面主要定義了一個檔案輸入框、一個密碼輸入框及一個“解密“按鈕，因此處理邏輯包含兩部分，一是讀取檔案，二是解析載入賬號，關鍵程式碼如下：

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參考文件

what-is-an-ethereum-keystore-file

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