BIP-44是一种密码学协议，全称为Bitcoin Improvement Proposal 44，它提出了一种确定性钱包架构，用于生成多个加密货币地址和密钥对。以下是关于BIP-44的详细介绍：

背景和目的

BIP-44的提出是为了解决传统比特币钱包中的一些问题，特别是针对钱包备份、多币种支持和层次确定性（HD，Hierarchical Deterministic）钱包结构的需求。传统的比特币钱包使用BIP-32协议生成单个币种的地址和私钥，而BIP-44则进一步扩展，支持多币种。

关键概念

  1. 层次确定性（HD）钱包结构：BIP-44基于BIP-32，允许从单个种子（seed）生成层次化的地址和私钥。这意味着可以使用单个种子生成一个主钱包，从而简化备份和管理。

  2. 派生路径（Derivation Path）：BIP-44定义了一种标准的派生路径格式，用于从种子派生特定币种的地址和私钥。派生路径的格式为 m / purpose' / coin_type' / account' / change / address_index，其中包含了生成地址和私钥所需的所有信息。

    • purpose：固定为44（硬编码），表示采用BIP-44协议。
    • coin_type：表示币种类型，例如Bitcoin是0，Ethereum是60。
    • account：账户索引，表示具体的账户。
    • change：区分外部地址（0）和内部地址（1），用于区分收入和找零地址。
    • address_index：地址索引，用于生成具体的地址。

多币种支持

BIP-44的一个重要特性是支持多币种。通过使用不同的coin_type，可以派生出各种加密货币的地址和私钥。例如，Bitcoin使用coin_type为0，Ethereum使用60，Litecoin使用2，以此类推。这种设计使得一个主种子可以生成多个币种的钱包，方便用户管理和备份多种加密货币。

安全性和使用

BIP-44采用了分层确定性的方法，保证了从单个种子生成的所有地址和私钥都可以通过种子进行完全恢复。这种结构在安全备份、多币种支持和操作便捷性方面都有显著的优势，因此被广泛应用于现代加密货币钱包中。

Golang实现

在Go语言中实现BIP-44协议主要涉及以下几个步骤：

1. 使用BIP-32实现层次化密钥生成

BIP-44建立在BIP-32（Hierarchical Deterministic Wallets）之上，因此首先需要实现BIP-32协议，以生成层次化的密钥对（公钥和私钥）。

在Go语言中，可以使用一些开源的加密货币库来实现BIP-32，例如 github.com/btcsuite/btcutil/hdkeychain。这个库提供了BIP-32派生和密钥管理的功能。

import (
    "github.com/btcsuite/btcutil/hdkeychain"
)

// 示例：从种子生成主私钥
func generateMasterKey(seed []byte) (*hdkeychain.ExtendedKey, error) {
    masterKey, err := hdkeychain.NewMaster(seed, &chaincfg.MainNetParams)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    return masterKey, nil
}

// 示例：从主私钥派生子私钥
func deriveChildKey(masterKey *hdkeychain.ExtendedKey, path string) (*hdkeychain.ExtendedKey, error) {
	segments := strings.Split(path, "/")
	var key *hdkeychain.ExtendedKey
	for _, segment := range segments {
		if segment == "m" {
			continue
		}

		var index uint32
		if strings.HasSuffix(segment, "'") {
			index = hdkeychain.HardenedKeyStart
			segment = strings.TrimSuffix(segment, "'")
		}

		i, err := parseUint32(segment)
		if err != nil {
			return nil, err
		}
		index += i

		key, err = masterKey.Derive(index)
		if err != nil {
			return nil, err
		}
	}
	return key, nil
}

2. 实现BIP-44的派生路径

BIP-44定义了派生路径的标准格式，用于从种子派生特定币种的地址和私钥。在Go语言中，需要按照BIP-44规定的路径格式来派生：

// 示例：BIP-44的派生路径
func bip44DerivationPath(coinType uint32, accountIndex uint32) string {
    return fmt.Sprintf("m/44'/%d'/%d'", coinType, accountIndex)
}

3. 生成地址和私钥

一旦有了派生的子私钥，就可以生成对应的地址和私钥。不同的加密货币可能有不同的地址生成方法，通常需要引入相应的库来处理这部分逻辑。

// 示例：生成地址和私钥
func generateAddressAndPrivateKey(childKey *hdkeychain.ExtendedKey) (string, []byte, error) {
    privKey, err := childKey.ECPrivKey()
    if err != nil {
        return "", nil, err
    }
    
    pubKey := privKey.PubKey()
    address := pubKey.Address()
    
    privateKeyBytes := privKey.Serialize()
    return address.String(), privateKeyBytes, nil
}

示例综合

下面是一个简单的示例，演示如何生成比特币（coinType=0）的BIP-44地址和私钥：

package main

import (
	"fmt"
	"strings"

	"github.com/btcsuite/btcd/btcutil/hdkeychain"
	"github.com/btcsuite/btcd/chaincfg"
	"github.com/tyler-smith/go-bip39"
)

func generateMasterKey(seed []byte) (*hdkeychain.ExtendedKey, error) {
	masterKey, err := hdkeychain.NewMaster(seed, &chaincfg.MainNetParams)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	return masterKey, nil
}

func deriveChildKey(masterKey *hdkeychain.ExtendedKey, path string) (*hdkeychain.ExtendedKey, error) {
	segments := strings.Split(path, "/")
	var key *hdkeychain.ExtendedKey
	for _, segment := range segments {
		if segment == "m" {
			continue
		}

		var index uint32
		if strings.HasSuffix(segment, "'") {
			index = hdkeychain.HardenedKeyStart
			segment = strings.TrimSuffix(segment, "'")
		}

		i, err := parseUint32(segment)
		if err != nil {
			return nil, err
		}
		index += i

		key, err = masterKey.Derive(index)
		if err != nil {
			return nil, err
		}
	}
	return key, nil
}

// parseUint32 将字符串解析为 uint32
func parseUint32(s string) (uint32, error) {
	var n uint32
	_, err := fmt.Sscanf(s, "%d", &n)
	return n, err
}

func bip44DerivationPath(coinType uint32, accountIndex uint32) string {
	return fmt.Sprintf("m/44'/%d'/%d'", coinType, accountIndex)
}

func generateAddressAndPrivateKey(childKey *hdkeychain.ExtendedKey) (string, []byte, error) {
	privKey, err := childKey.ECPrivKey()
	if err != nil {
		return "", nil, err
	}

	pubKey, err := childKey.Neuter()
	if err != nil {
		return "", nil, err
	}
	address, err := pubKey.Address(&chaincfg.MainNetParams)
	if err != nil {
		return "", nil, err
	}

	privateKeyBytes := privKey.Serialize()
	return address.String(), privateKeyBytes, nil
}

func generateSeed() ([]byte, error) {
	entropy, err := bip39.NewEntropy(256)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	mnemonic, err := bip39.NewMnemonic(entropy)
	if err != nil {
		return nil, err
	}

	seed := bip39.NewSeed(mnemonic, "your_passphrase")
	return seed, nil
}

func main() {
	// 1. 生成种子
	seed, _ := generateSeed()

	// 2. 生成主私钥
	masterKey, _ := generateMasterKey(seed)

	// 3. 派生BIP-44路径
	coinType := uint32(0)     // Bitcoin
	accountIndex := uint32(0) // Account 0
	path := bip44DerivationPath(coinType, accountIndex)

	// 4. 派生子私钥
	childKey, _ := deriveChildKey(masterKey, path)

	// 5. 生成地址和私钥
	address, privateKeyBytes, _ := generateAddressAndPrivateKey(childKey)

	fmt.Printf("BIP-44 Address: %s\n", address)
	fmt.Printf("Private Key (hex): %x\n", privateKeyBytes)
}

这个示例演示了如何使用Go语言和btcsuite库来实现BIP-44协议，生成比特币地址和私钥。在实际应用中，可以根据具体需求和币种类型调整路径和地址生成的逻辑。

孟斯特

声明：本作品采用署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际 (CC BY-NC-SA 4.0)进行许可，使用时请注明出处。

Author: mengbin

blog: mengbin

Github: mengbin92

cnblogs: 恋水无意

腾讯云开发者社区：孟斯特