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解读比特币官方钱包加解密

2014-12-14 02:32 Victoria 来源:巴比特
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  钱包安全性的理解

  关于比特币钱包的安全性,主要从钱包对私钥的管理上着手。在此,我想解刨一下源码中关于钱包加密、解密以及密码的修改中对私钥的具体操作,稍后分析一下这样做的安全性理解。

  钱包加密

  比特币客户端中的核心是私钥,拥有私钥就拥有私钥对应比特币的使用权限,所以,加密钱包的核心对象就显而易见——私钥。在解剖加密过程前,我们先捋一捋其中的一些名词,稍不小心就会把这些名词给混淆:

  密码:从外部输入的,用来加解密钱包的字符串。

  主密钥:一个32字节的随机数,直接用于钱包中私钥的加密,加密完后立即删除。

  主密钥密文:根据外部输入【密码】对【主密钥】进行AES-256-CBC加密的结果,该加密为对称加密。

  主密钥密文生成参数:主要是保存有【主密钥】得到【主密钥密文】中参与运算的一些参数。由该参数配合【密码】可以反推得到【主密钥】。

  私钥:椭圆曲线算法私有秘钥,即钱包中的核心,拥有私钥就拥有私钥对应的比特币使用权,而私钥对应的公钥只是关联比特币,没有比特币的使用权限。

  私钥密文:【主密钥】对【私钥】进行AES-256-CBC加密解密的结果,该加密为对称加密。

  首先,程序生成32个字节随机数作为【主密钥】,然后根据外部输入的【密码】结合生成的【主密钥密文生成参数】一起对【主密钥】进行AES-256-CBC加密,加密结果为【主密钥密文】。稍后,我们将【主密钥】对钱包内的【私钥】进行AES-256-CBC加密得到【私钥密文】,待加密完成后,删除【私钥】,保留【私钥密文】;同时删除主密钥,保留【主密钥密文】和【主密钥密文生成参数】。就这样,钱包的加密就完成了。然后我们来总结一下加密过程的输入输出:输入:【密码】;中间生成:【主密钥】、【主密钥密文生成参数】、【主密钥密文】、【私钥密文】;最终保留:【主密钥密文生成参数】、【主密钥密文】、【私钥密文】;内部输入:【私钥】。

Bitcoin wallet

  钱包解密

  在顺利理解的前提下,理解钱包解密就顺水推舟了;鉴于加密钱包就是加密【私钥】,很多人可能会自然的认为解密钱包就是将【私钥密文】还原成【私钥】。这个思路是没错的,但是里面具体的操作其实并没有将所有【私钥密文】解密成【私钥】,具体操作听我慢慢道来:

  我们有注意到,所有的【私钥】都是被一个32字节随机数【主密钥】加密的,所以解密【私钥】,首先要将【主密钥】还原。而经过加密钱包后,我们只保留了【主密钥密文】和【主密钥密文生成参数】,同时我们还知道,这两个数据再加上【密码】就可以反推出【主密钥】。到此,我想你应该有一个清晰的解密思路了。

  解密钱包,首先根据外部输入的【密码】结合保存的【主密钥密文】和【主密钥密文生成参数】恢复出【主密钥】,得到了【主密钥】,那么所有的【私钥密文】就可以被解密成私钥【私钥】。但是,要注意一下,这里钱包并没有将所有的【私钥密文】解密成【私钥】,而是解密钱包就此终止。所以,你要记住解密钱包并没有解密所有【私钥密文】,而是恢复出【主密钥】的过程。当然你不用担心,拥有【主密钥】和【私钥密文】,获取【私钥】是轻而易举的。这样,在每次使用需要使用【私钥】的时候,都是通过【主密钥】去解密一次【私钥密文】,用完之后我们依然保存的是【私钥密文】。

  修改密码

  在理解上述两个过程后,再来看修改钱包密码就很容易了。我们知道在加解密钱包的过程中,我们并没有使用我们输入的【密码】直接加密钱包中的【私钥】,而是将【密码】间接地关联【主密钥】,使用【主密钥】来加解密【私钥】。所以【主密钥】就成为了加解密的核心,而【密码】是加密【主密钥】得到【主密钥密文】的,所以叫【密码】关联于【主密钥】。加密后的钱包中没有保存【主密钥】,而是保存了【主密钥密文】和【主密钥密文生成参数】。

  比特币修改【密码】的做法是:输入【新密码】和【旧密码】,用【旧密码】结合【主密钥密文】和【主密钥密文生成参数】解密出【主密钥】,然后使用【新密码】重新加密【主密钥】得到【新主密钥密文】,然后删除【主密钥】而终止。

  总结一下修改【密码】的过程,我们发现整个过程中【主密钥】和【私钥密文】都没变,变化的是【主密钥密文】。所以修改【密码】其实主要是修改【主密钥密文】的过程,之后就只能通过【新密码】来解密出【主密钥】进而解密【私钥密文】达到解密钱包的效果。

  安全性理解

  分析了加密钱包、解密钱包以及修改钱包密码过程,我来简单的整体理解一下钱包的加解密的安全性。根据上面的分析,我们知道加密钱包其实是用32字节随机数【主密钥】去加密【私钥】的,我们输入的【密码】并没有直接加密【私钥】,而是通过关联【主密钥】间接地加密【私钥】。同时我们知道钱包中私钥最核心的也是32字节随机数,32字节随机数的私钥要通过暴力破解基本是不可能的,我们暂时理解为32字节随机数作为密码绝对安全。整个加密钱包过程其实就是将我们各种可能不安全的个性【密码】转换成关联于一个32字节的随机数【主密钥】来加密【私钥】,这个时候可以理解为将【密码】关联于一个和私钥有着同样安全等级的【主密钥】,然后用【主密钥】来直接保证【私钥】的安全。

  解密钱包和修改钱包密码的过程中,我们需要尽可能的保证【私钥】的安全,不让【私钥】出现在内存中。所以比特币解密钱包的时候,并没有将所有【私钥】解密出来放到内存中,而是解密【主密钥】放在内存中,需要使用【私钥】时才用【主密钥】去解密【私钥密文】得到【私钥】,使用完后立即清除【私钥】。这样,我们最大限度的防止了【私钥】出现在内存中出现的概率,而是将所有的操作集中在【主密钥】一个点上,我们的原则就是保证【私钥】不被恶意窃取。

  以上为仅为个人研究结论,如有异议欢迎和大豆支付探讨。

  作者:大豆支付Spark

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文章来源:http://www.8btc.com/analyze-the-bitcoin-wallet

编译者/作者:Victoria

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