Electrum比特幣錢包的程式碼分析
如果你仍然未對Python語言的強大功能感到驚訝，那麼在這部分我們將學習如何在python中開發比特幣地址或錢包。我只是想說與你的計算機通訊是多麼容易，如果你通過python和Linux作業系統，可以用它做多少有趣的專案。
在本文中，我將分析Electrum的原始碼，這是純粹用Python編寫的比特幣錢包，它應該適用於任何python 2.x，我相信即使使用python 3.x包，預設情況下，所有依賴項該軟體使用的是預設包。因此，不需要額外的軟體。
免責宣告：使用此程式碼和資訊需要你自擔風險，對於因使用修改後的程式碼而導致的任何損害，以及本文中提供的資訊，我概不負責。如果你不知道自己在做什麼，建議不要修改生成私鑰的程式碼！
瞭解程式碼
我從Github下載了最新版本的Electrum原始碼：
ofollow,noindex">https://github.com/spesmilo/electrum/releases/tag/2.8.3
種子生成器檔案基本上位於lib中，它名為 mnemonic.py ，函式是 make_seed() ，它是這段程式碼：
你也可以通過內部命令從終端實際呼叫。所以，如果你安裝了Electrum，那麼它是這樣的：
electrum make_seed --nbits 125
安裝Electrum後，將為你建立125位種子，但你也可以通過另一個python檔案呼叫該助記符指令碼，並自定義它（例如生成多個，或將其與其他程式碼整合）。
我們將建立一個名為 testcall.py 的新檔案，我們將在其中呼叫此助記符程式碼，但它必須位於同一個lib資料夾中。它看起來像這樣：
如果我們使用 python testcall.py 命令從終端呼叫它：
基本上我們從 mnemonic.py 檔案中匯入 Mnemonic 類，只是將其稱為助記符。我還沒有談過類，它們位於Python語言的更高階部分，基本上它們是將函式繫結在一起的物件。這裡的 make_seed() 函式包含在 Mnemonic 類中，並通過它與其他依賴於其他函式的函式一起呼叫。它只需要1個函式就可以完成，但是像這樣使用它更優雅，更不容易出錯，因為它可以處理異常。我不是一個很好的 Classes 專家，所以我就這樣吧。
在 Mnemonic 類中，可以定義1個引數，即語言，它具有以下值：
- None =英語
- en =英語
- es =西班牙語
- zh =中文
- ja =日語
- pt =葡萄牙語
你可以在 i18n.py 檔案中看到國家/地區程式碼，但只有這些程式碼列表現在可用，在wordlist資料夾中可見。如果你建立中文種子，只需用國家程式碼替換該引數：
print Mnemonic('zh').make_seed('standard', 132, 1)
你還可以生成多種型別的種子，你可以在 version.py 檔案中看到：
- standard：普通錢包。
- segwit：支援即將推出的基於
Segregated Witness softfork的比特幣地址。 - 2fa：基於雙因素身份驗證的錢包。
- 下一個引數是
num_bits變數，它使用nbits命令從命令列呼叫，基本上只是你的種子將擁有的位數熵（建議安全性最小值為128） - 最後一個引數是
custom_entropy，基本上只是一個整數，可以使用該整數乘以種子數，以防你的RNG不好，這將用你自定義生成的數字替換密碼的一部分，具有相同的熵大小。
因此，如果我這樣稱呼它，我選擇了一個自定義熵數，這將以這種方式生成種子，當然熵數也必須是一個祕密：
print Mnemonic('en').make_seed('standard', 132, 2349823353453453459428932342349489238)
我真的不建議使用這個程式碼，它看起來有點奇怪，我不是加密專家，但我只是不喜歡這如何將熵插入你的數字。我聽說乘數會減少熵，所以我不確定程式碼的這一部分。事實上，我將向開發者傳送關於此問題的資訊，看看他對此有何迴應。但是不用擔心，預設錢包生成不會呼叫自定義熵部分，因此如果你通過GUI在Electrum中生成錢包，或者將其保留設定為1，那麼無需擔心。
分析種子生成器
好了，現在我們知道如何生成種子，讓我們看看種子生成器究竟做了什麼。畢竟使用Electrum的所有人都必須依賴此程式碼的安全性和完整性，否則如果這些程式碼被寫得很糟糕，你可能會損失所有的錢。因此，如果我們想在Electrum中儲存大量比特幣，我們必須100％信任此程式碼。那麼讓我們分析吧。
那麼讓我們分析一下 make_seed() 函式，這就是動作的位置，首先我會在其中放入許多列印程式碼，以便在每一步打印出每個變數：
基本上我只是在每一步打印出每個變數。好的，我們使用 python testcall.py 命令從 testcall.py 檔案中呼叫 make_seed() 函式。testcall檔案是這樣的：
print Mnemonic('en').make_seed('standard', 132, 1)
只是一個標準的種子生成，它打印出來：
好吧，讓我們一步一步來。
- 首先匯入
version.py，其中檔案的程式碼是，它基本上將該standard引數轉換為01，後者將成為種子的字首。所以它將字首設定為01字串。 - 然後
bwp（每個字的位數）變數取字列表長度的log2值，我的意思是那裡有多少個單詞，在這種情況下是英文列表：english.txt。英語列表中有2048個單詞，其中log2為11。 - 然後將
num_bits除以bwp並向上舍入，轉換為整數並再次乘以bwp。我不知道為什麼這是必要的，因為它給出了相同的值，我想這只是某種預防措施。 - 如果我們將
custom_entropy保留為預設值1，則n_custom將變為0，因此不會新增額外的熵。 -
n如果沒有新增自定義熵，它仍然與num_bits輸入相同。 - 所以基本上如果你生成一個沒有額外熵的預設錢包，那麼
n變數就會成為主數，其中包含你最初通過num_bits定義的熵量。因此，在我們的情況下它保持等價，因為我們不新增任何東西。 - 然後
my_entropy將只選擇0到2的n次方之間的隨機數，其中n是同名的n，所以它將是一個很大的數字，這是種子的原型。 - 然後我們進入while迴圈來搜尋以
01開頭的隨機數，它將作為種子的校驗和。 - 如果自定義熵為
0，那麼基本上我們只需將my_entropy數加1，直到前2位變為0和1.實際上它的前2位是hash格式。所以發生的是它用mnemonic_encode(i)對其進行編碼，並在用mnemonic_decode(seed)對其進行解碼之後，我猜測是否可以用單詞編碼，否則會產生一些錯誤。這就是assert命令所做的，它會測試錯誤。 - 然後它進入
is_new_seed()函式，如果你現在生成一個種子，如果你以舊格式匯入舊種子然後它進入舊函式。但是我上面執行的這段程式碼進入了新功能。這就是奇蹟發生的地方。is_new_seed()函式實際位於bitcoin.py檔案中：
- 這裡發生的事情很有意思，首先使用
mnenonic.py檔案中的normalize_text()函式對種子進行規範化，我認為中文或其他奇怪的語言會被轉換成我認為的ASCII文字。所以這個功能與英文單詞列表並不多。 - 然後就是當事情變得有趣時，它採用種子列表的HMAC-SHA512雜湊，在它的英文文字版本中基本上就是我們的情況。它檢查前兩個字元是
01，因為我們稱之為標準錢包。Electrum將標準錢包定義為種子，其種子版本的HMAC-SHA512以01開頭，一個Segwit錢包，其編碼種子版本的HMAC-SHA512以02開頭等等……所以基本上迴圈增加my_entropy變數1直到在我們的例子中，它給出的使用Seed版本編碼的HMAC-SHA512的單詞列表以01開頭。在找到該數字後，它退出迴圈，並返回種子。
就是這樣，這就是Electrum生成種子的基本方式。這個種子的HMAC-SHA512總和將從 01 開始，你甚至可以自己檢查。所以在Linux中你可以安裝一個名為 GTKHash 的工具來計算雜湊值，所以讓我演示一下，我們取種子，然後新增HMAC訊息種子版本，如該函式所定義：
因此，可以看到我們是否將HMAC訊息Seed版本與種子一起新增，它為我們提供了以 01 開頭的512位hash，因此在這種情況下，這是與Electrum相容的有效預設種子。
當然HMAC系統是牢不可破的，特別是它的512位版本可能是量子計算機抗性的，因此沒有辦法對該系統的種子進行逆向工程。
但是有一個問題，如果我們修復十六進位制格式的前兩個字元，顯然HMAC-SHA512輸出是十六進位制格式，那麼就會失去熵。
這就是為什麼我們從132位的熵開始，因為我們丟失了大約4位的熵，因此最後的輸出只有128位的熵，這是我們想要的預設情況，使用128位的安全熵，事實上，鑑於計算機的強大功能，建議現在使用120位以上。
所以我們從132位開始，由於修復了前2個字元，我們丟失了一些位，然後我們保持128位，這在計算上是安全的。為了暴力破解這需要超級計算機通過2128種組合，這幾乎是不可能的，因為地球上沒有足夠的能量來經歷那麼多組合，事實上有些人說你甚至不能算到這個數字範圍，更不用說hash和其他記憶體密集型操作。
結論
看起來Electrum可以安全使用。它已通過我的稽核，雖然我不是加密專家，但從我研究和學習它看起來對我來說是安全的。
我仍然對 custom_entropy 事情持懷疑態度，我應該問一下dev究竟做了什麼，但除此之外，預設錢包生成是完美無缺的。我認為沒有後門。
畢竟成千上萬的人都使用Electrum，特別是那些持有大量的人，所以最好安全使用，而且在我看來是這樣。
我在本文中分析了它的主要種子生成程式碼。當然程式碼遠不止這些，但是我們已經知道如果你在離線計算機上使用它生成種子，它應該是安全的。現在我沒有檢視它的網路相關部分，但我相信它們是安全的。
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