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如何开发一款以太坊(安卓)钱包系列1 – 通过助记词创建账号

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如何开发一款以太坊(安卓)钱包系列1 – 通过助记词创建账号
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上周我开源了一款 钱包 ,反映很好,一周时间不到已经快到100 Star。接下来我会几篇系列文章把开发以太坊钱包的核心要点写出来,也算是对代码的一个解读。

写在前面

钱包是使用Android安卓平台编写,使用的是原生代码Java 语言编写, 是基于Java 1.8 版本,也使用了Java 1.8 中一些较新的语言特性,如 Lambda表达式等;另外还较多使用了 ReactiveX/RxAndroid 响应式编程用法。

在本系列文章中,重点是介绍以太坊钱包账号、交易等逻辑,有时可能会假定读者已经了解Android开发等相关知识,因为这些内容不是文章的重点,因此不会过多介绍,请海涵。

钱包包含的功能

通常一个钱包会包含以下功能:

  • 支持通过生成助记词、Keystore文件、私钥 创建钱包账号。
  • 支持导出钱包账号助记词、私钥、Keystore文件。
  • 支持多个钱包账号管理
  • 账户余额查询及转账功能(二维码扫描支持)。
  • 支持ERC20 代币(余额显示、转账、代币币价显示)
  • 支持用法币(美元和人民币)实时显示币价。
  • 历史交易列表显示

创建账号预备知识

我们先来介绍第一个功能:通过生成助记词、Keystore文件、私钥创建钱包账号。

本系列中,钱包都是指分层确定性钱包,(HD钱包 Hierarchical Deterministic Wallets), 之前博客有一篇文章分层钱包进行了详细的介绍,还不熟悉的可以读一下。

为了保持本文的完整,这里做一个总结性回顾:以太坊及比特币的 地址是由随机生成的私钥经过椭圆曲线等算法单向推倒而来 ,BIP32及BIP44是为方便管理私钥提出的分层推倒方案,BIP39 定义助记词让分层种子的备份更方便。

而KeyStore文件是用来解密以太坊保存私钥的一种方式,大家可以阅读下 这篇文章: 账号Keystore文件导入导出 了解更多。

实现完成的,界面如下图:

这是一张导入钱包账号的截图(导入和创建,其实原理一样),界面仿照ImToken,不过本文将不会介绍UI部分的编写。

Web3j & bitcoinj

为了完成创建账号功能,我们需要使用到两个库: Web3jbitcoinj

Web3是一套和以太坊通信的封装库,Web3j是Java版本的实现,例如发起交易和智能合约进行交互,下图很好的表达了其作用。

不过本文中的功能,主要是使用了web3j中椭圆曲线加密及KeyStore文件的生成与解密。

bitcoinj 的功能和web3类似,它是比特币协议的Java实现,他实现了 BIP32、BIP44及BIP39 相关协议。

Android使用Gradle来构建,直接在 app/build.gradle 文件中加入:

implementation 'org.web3j:core:4.1.0-android'
implementation 'org.bitcoinj:bitcoinj-core:0.14.7'

提示: 实践中遇到的一个问题,由于bitcoinj 中引入了 com.lambdaworks:scrypt 加密库, 它包含的 lib/x86_64/darwin/libscrypt.dylib 文件,会导致在进行Android App Bundle 编译时会出现错误(好像也会导致某些机型没法安装),解决办法是在 build.gradle 加入一下语句,把这个文件在打包时排除掉。

packagingOptions {

exclude ‘lib/x86_64/darwin/libscrypt.dylib’

}

创建账号实现

通过助记词常见钱包账号

这是目前钱包客户端,最常见的一种为用户常见账号的方式,这里会包含一下几个核心步骤:

  1. 生成一个随机数种子;
  2. 通过随机数种子得到助记词;
  3. 通过 种子 + 路径 派生生成私钥;
  4. 使用KeyStore保存私钥;
  5. 私钥推倒出账号地址。

大家可以在再次阅读分层钱包,理解为何这么做的原因。

理解了上面几点,那么代码就容易明白了,代码在 代码库 中的 app/src/pro/upchain/wallet/utils/ETHWalletUtils.java 中,关键代码逻辑如下:

// 创建钱包对象入口函数
public static ETHWallet generateMnemonic(String walletName, String pwd) {
    String[] pathArray = "m/44'/60'/0'/0/0".split("/");

    long creationTimeSeconds = System.currentTimeMillis() / 1000;

    SecureRandom secureRandom = SecureRandomUtils.secureRandom();
    DeterministicSeed ds = new DeterministicSeed(secureRandom, 128, "", creationTimeSeconds);

    return generateWalletByMnemonic(walletName, ds, pathArray, pwd);
}

/**
 * @param walletName 钱包名称
 * @param ds         助记词加密种子
 * @param pathArray  助记词标准
 * @param pwd        密码
 * @return
 */
@Nullable
public static ETHWallet generateWalletByMnemonic(String walletName, DeterministicSeed ds,
                                                 String[] pathArray, String pwd) {
    //种子
    byte[] seedBytes = ds.getSeedBytes();
    //助记词
    List<String> mnemonic = ds.getMnemonicCode();

    if (seedBytes == null)
        return null;

    //  衍生推倒key
    DeterministicKey dkKey = HDKeyDerivation.createMasterPrivateKey(seedBytes);
    for (int i = 1; i < pathArray.length; i++) {
        ChildNumber childNumber;
        if (pathArray[i].endsWith("'")) {
            int number = Integer.parseInt(pathArray[i].substring(0,
                    pathArray[i].length() - 1));
            childNumber = new ChildNumber(number, true);
        } else {
            int number = Integer.parseInt(pathArray[i]);
            childNumber = new ChildNumber(number, false);
        }
        dkKey = HDKeyDerivation.deriveChildKey(dkKey, childNumber);
    }

    ECKeyPair keyPair = ECKeyPair.create(dkKey.getPrivKeyBytes());
    ETHWallet ethWallet = generateWallet(walletName, pwd, keyPair);
    if (ethWallet != null) {
        ethWallet.setMnemonic(convertMnemonicList(mnemonic));
    }
    return ethWallet;
}

    @Nullable
private static ETHWallet generateWallet(String walletName, String pwd, ECKeyPair ecKeyPair) {
    WalletFile keyStoreFile;
    try {
        keyStoreFile = Wallet.create(pwd, ecKeyPair, 1024, 1); // WalletUtils. .generateNewWalletFile();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
        return null;
    }

    BigInteger publicKey = ecKeyPair.getPublicKey();
    String s = publicKey.toString();

    String wallet_dir = AppFilePath.Wallet_DIR;

    String keystorePath = "keystore_" + walletName + ".json";
    File destination = new File(wallet_dir, "keystore_" + walletName + ".json");

    //目录不存在则创建目录,创建不了则报错
    if (!createParentDir(destination)) {
        return null;
    }
    try {
        objectMapper.writeValue(destination, keyStoreFile);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
        return null;
    }

    ETHWallet ethWallet = new ETHWallet();
    ethWallet.setName(walletName);
    ethWallet.setAddress(Keys.toChecksumAddress(keyStoreFile.getAddress()));
    ethWallet.setKeystorePath(destination.getAbsolutePath());
    ethWallet.setPassword(Md5Utils.md5(pwd));
    return ethWallet;
}

上述代码中, generateMnemonic() 是入口函数,最终返回的是一个ETHWallet 自定义的钱包实体类,一个实例就对应一个钱包,ETHWallet保存了钱包相关的属性,后面会详细介绍,如果对它序列化保存钱包账号及多个钱包账号管理。

几个注意事项

关于助记词及私钥的保存,有几点要 特别注意 ,否则有可能和其他钱包无法兼容或导致私钥泄漏。

这部分作为订阅者福利,发表在我的 小专栏 ,趁还未涨价,赶紧订阅吧,超值的!

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