以太坊之帳戶管理

時間  2019-11-19
標籤 以太 帳戶 管理 简体版
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在這一部分，咱們將學習如何使用C#管理以太坊帳戶，這包括：web

  1. 瞭解私鑰、公鑰和帳戶的關係
  2. 離線建立以太坊帳戶
  3. 導入其餘帳戶私鑰
  4. 建立和使用錢包
  5. 建立和使用帳戶憑證

以太坊做爲一個去中心化的系統，必然不會採用中心化的帳戶管理 方案 —— 沒有一箇中心數據庫來保存以太坊平臺上的全部帳戶信息。 事實上，以太坊使用非對稱密鑰技術來進行身份識別，一個以太坊 帳戶對應着一對密鑰：算法

在這一部分的內容裏，咱們將使用Nethereum.Signer命名空間 中的類來管理密鑰、帳戶和錢包。數據庫

私鑰、公鑰與地址json

以太坊使用非對稱密鑰對來進行身份識別，每個帳戶都有 對應的私鑰和公鑰 —— 私鑰用來簽名、公鑰則用來驗證簽名 —— 從而 在非可信的去中心化環境中實現身份驗證。數組

事實上，在以太坊上帳戶僅僅是對應於特定非對稱密鑰對中公鑰的20字節 哈希安全

從私鑰能夠獲得公鑰，而後進一步獲得帳戶地址，而反之則無效。 顯然，以太坊不須要一箇中心化的帳戶管理系統，咱們能夠根據以太坊約定 的算法自由地生成帳戶。服務器

在C#中，可使用EthECKey類來生成密鑰對和帳戶地址。一個EthECKey 實例封裝一個私鑰，同時也提供了訪問公鑰和地址的方法：async

例如，下面的代碼首先使用EthECKey的靜態方法GenerateKey()建立一個 隨機私鑰並返回EthECKey實例，而後經過相應的實例方法讀取私鑰、公鑰 和帳戶地址：學習

            EthECKey keyPair = EthECKey.GenerateKey();
            string privateKey = keyPair.GetPrivateKey();
            byte[] publicKey = keyPair.GetPubKey();
            string address = keyPair.GetPublicAddress();
            Console.WriteLine("Private Key => " + privateKey);
            Console.WriteLine("Public Key => " + publicKey.ToHex(true));
            Console.WriteLine("Address => " + address);
            Console.ReadLine();

GetPubKey()方法返回的是一個byte[]類型的字節數組，所以咱們使用 靜態類HexByteConvertorExtensions的靜態方法ToHex()將其轉換爲16進制 字符串，參數true表示附加0x前綴。 ToHex()的原型以下：測試

注意HexByteConvertorExtensions是靜態類並且ToHex()的第一個參數爲 byte[]類型，所以byte[]類型的對象能夠直接調用ToHex()方法。

namespace KeyAndAddressDemo
{
    class KeyAndAddress
    {
        public void Run()
        {
            EthECKey keyPair = EthECKey.GenerateKey();
            string privateKey = keyPair.GetPrivateKey();
            byte[] publicKey = keyPair.GetPubKey();
            string address = keyPair.GetPublicAddress();
            Console.WriteLine("Private Key => " + privateKey);
            Console.WriteLine("Public Key => " + publicKey.ToHex(true));
            Console.WriteLine("Address => " + address);
            Console.ReadLine();
        }
    }
}
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("cuiyw-test");
            Console.WriteLine("Key and Address");
            KeyAndAddress demo = new KeyAndAddress();
            demo.Run();
            Console.ReadLine();
        }
    }

 導入私鑰

咱們已經知道，只有私鑰是最關鍵的，公鑰和帳戶均可以從私鑰一步步 推導出來。

假如你以前已經經過其餘方式有了一個帳戶，例如使用Metamask建立的錢包，那麼能夠把該帳戶導入C#應用，從新生成公鑰和帳戶地址：

using Nethereum.Signer;
using System;

namespace ImportKeyDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("cuiyw-test");
            EthECKey keyPair = EthECKey.GenerateKey();
            string privateKey = keyPair.GetPrivateKey();
            string address = keyPair.GetPublicAddress();
            Console.WriteLine("Original Address => " + address);
            //import
            EthECKey recovered = new EthECKey(privateKey);
            Console.WriteLine("Recoverd Address => " + recovered.GetPublicAddress());
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

 keystore錢包

鑑於私鑰的重要性，咱們須要以一種安全地方式保存和遷移，而不是簡單地 以明文保存到一個文件裏。

keystore容許你用加密的方式存儲密鑰。這是安全性（一個攻擊者須要 keystore 文件和你的錢包口令才能盜取你的資金）和可用性（你只須要keystore 文件和錢包口令就能用你的錢了）二者之間完美的權衡。

下圖是一個keystore文件的內容：

從圖中能夠看出，keystore的生成使用了兩重算法：首先使用你指定的錢包口令 採用kpf參數約定的算法生成一個用於AES算法的密鑰，而後使用該密鑰 結合ASE算法參數iv對要保護的私鑰進行加密。

因爲採用對稱加密算法，當咱們須要從keystore中恢復私鑰時，只須要 使用生成該錢包的密碼，並結合keystore文件中的算法參數，便可進行 解密出你的私鑰。

KeyStoreService

KeyStoreService類提供了兩個方法，用於私鑰和keystore格式的json之間的轉換：

下面的代碼建立一個新的私鑰，而後使用口令7878生成keystore格式 的json對象並存入keystore目錄：

 

            EthECKey keyPair = EthECKey.GenerateKey();
            string privateKey = keyPair.GetPrivateKey();
            Console.WriteLine("Original Key => " + privateKey);

            KeyStoreService ksService = new KeyStoreService();
            string password = "7878";
            string json = ksService.EncryptAndGenerateDefaultKeyStoreAsJson(password, keyPair.GetPrivateKeyAsBytes(), keyPair.GetPublicAddress());
            EnsureDirectory("keystore");
            string fn = string.Format("keystore/{0}.json", ksService.GenerateUTCFileName(keyPair.GetPublicAddress()));
            File.WriteAllText(fn, json);
            Console.WriteLine("Keystore Saved => " + fn);

儘管能夠從私鑰推導出帳戶地址，但EncryptAndGenerateDefaultStoreAsJson()方法 仍是要求咱們同時傳入帳戶地址，所以其三個參數依次是：私鑰口令、私鑰、對應的地址。

GenerateUTCFileName()方法用來生成UTC格式的keystore文件名，其構成以下：

解碼keystore

在另外一個方向，使用DecryptKeyStoreFromJson()方法，能夠從keystore 來恢復出私鑰。例如，下面的代碼使用同一口令從錢包文件恢復出私鑰並重建密鑰對：

            byte[] recoveredPrivateKey = ksService.DecryptKeyStoreFromJson(password, json);
            Console.WriteLine("Recovered Key => " + recoveredPrivateKey.ToHex(true));
using Nethereum.Hex.HexConvertors.Extensions;
using Nethereum.KeyStore;
using Nethereum.Signer;
using System;
using System.IO;

namespace KeystoreDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("cuiyw-test");
            EthECKey keyPair = EthECKey.GenerateKey();
            string privateKey = keyPair.GetPrivateKey();
            Console.WriteLine("Original Key => " + privateKey);

            KeyStoreService ksService = new KeyStoreService();
            string password = "7878";
            string json = ksService.EncryptAndGenerateDefaultKeyStoreAsJson(password, keyPair.GetPrivateKeyAsBytes(), keyPair.GetPublicAddress());
            EnsureDirectory("keystore");
            string fn = string.Format("keystore/{0}.json", ksService.GenerateUTCFileName(keyPair.GetPublicAddress()));
            File.WriteAllText(fn, json);
            Console.WriteLine("Keystore Saved => " + fn);

            byte[] recoveredPrivateKey = ksService.DecryptKeyStoreFromJson(password, json);
            Console.WriteLine("Recovered Key => " + recoveredPrivateKey.ToHex(true));
            Console.ReadLine();
        }
        private static void EnsureDirectory(string path)
        {
            if (Directory.Exists(path)) return;
            Directory.CreateDirectory(path);
        }
    }
}

{
	"crypto": {
		"cipher": "aes-128-ctr",
		"ciphertext": "38a0299356d70c3cd54eda1c5f8f58d3b84d0a7c377295b4c6a630f81dbf610a",
		"cipherparams": {
			"iv": "2aefcf10a52376f9456992e470ec3234"
		},
		"kdf": "scrypt",
		"mac": "feba237a6258625be86b46fc44d09f4fc3e4e7ea4cc6ce7db4bce47508ab627f",
		"kdfparams": {
			"n": 262144,
			"r": 1,
			"p": 8,
			"dklen": 32,
			"salt": "7e6ff7ae6ae7e83c1f5d8f229458a7e102e55023f567e1f03cd88780bdc18272"
		}
	},
	"id": "cb7b8d03-c87a-446a-b41e-cede3d936b59",
	"address": "0x78E4a47804743Cc673Ba79DaF2EB03368e4be145",
	"version": 3
}

離線帳戶與節點管理的帳戶

在以太坊中，一般咱們會接觸到兩種類型的帳戶：離線帳戶和節點管理的帳戶。

在前面的課程中，咱們使用EthECKey建立的帳戶就是離線帳戶 —— 不須要 鏈接到一個以太坊節點，就能夠自由地建立這些帳戶 —— 所以被稱爲離線帳戶。 離線帳戶的私鑰由咱們（應用）來管理和控制。

另外一種類型就是由節點建立或管理的帳戶，例如ganache自動隨機生成的帳戶， 或者在geth這樣的節點軟件中建立的帳戶。這些帳戶的私鑰由節點管理，一般 咱們只須要保管好帳戶的口令，在須要交易的時候用口令解鎖帳戶便可。ganache仿真器的帳戶不須要口令即自動解鎖。所以當使用ganache做爲節點 時，在須要傳入帳戶解鎖口令的地方，傳入空字符串便可。

對於這兩種不一樣的帳戶類型，Nethereum提供了不一樣的類來封裝，這兩種 不一樣的類將影響後續的交易操做：

離線帳戶：Account

Account類對應於離線帳戶，所以在實例化時須要傳入私鑰：

            BigInteger chainId = new BigInteger(1234);
            Account account = new Account(privateKey, chainId);

參數chainId用來聲明所鏈接的的是哪個鏈，例如公鏈對應於1，Ropsten 測試鏈對應於4，RinkeBy測試鏈對應於5...對於ganache，咱們能夠隨意指定 一個數值。

另外一種實例化Account類的方法是使用keystore文件。例以下面的代碼 從指定的文件載入keystore，而後調用Account類的靜態方法

            string privateKey = "0x197b09426db81c7ebaefbcea4ab09c9379c23628c73e20c5475b0f13e7eacaba";
            BigInteger chainId = new BigInteger(1234);
            Account account = new Account(privateKey, chainId);

節點管理帳戶：ManagedAccount

節點管理帳戶對應的封裝類爲ManagedAccount，實例化一個節點管理帳戶 只須要指定帳戶地址和帳戶口令：

            Web3 web3 = new Web3("http://localhost:7545");
            string[] accounts = await web3.Eth.Accounts.SendRequestAsync();
            ManagedAccount account = new ManagedAccount(accounts[0], "");

Nethereum提供這兩種不一樣帳戶封裝類的目的，是爲了在交易中可使用 一個抽象的IAccount接口，來屏蔽交易執行方式的不一樣。

using Nethereum.Web3;
using Nethereum.Web3.Accounts;
using Nethereum.Web3.Accounts.Managed;
using System;
using System.IO;
using System.Numerics;
using System.Threading.Tasks;

namespace AccountDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("cuiyw-test");
            CreateAccountFromKey();
            CreateAccountFromKeyStore();
            CreateManagedAccount().Wait();
            Console.ReadLine();
        }
        public static void CreateAccountFromKey()
        {
            Console.WriteLine("create offline account from private key...");
            string privateKey = "0x197b09426db81c7ebaefbcea4ab09c9379c23628c73e20c5475b0f13e7eacaba";
            BigInteger chainId = new BigInteger(1234);
            Account account = new Account(privateKey, chainId);
            Console.WriteLine("  Address => " + account.Address);
            Console.WriteLine("  TransactionManager => " + account.TransactionManager);
        }

        public static void CreateAccountFromKeyStore()
        {
            Console.WriteLine("create offline account from keystore...");
            string fn = "keystore/UTC--2019-04-21T08-15-35.6963027Z--78E4a47804743Cc673Ba79DaF2EB03368e4be145.json";
            string json = File.ReadAllText(fn);
            string password = "7878";
            BigInteger chainId = new BigInteger(1234);
            Account account = Account.LoadFromKeyStore(json, password, chainId);
            Console.WriteLine("  Address => " + account.Address);
            Console.WriteLine("  TransactionManager => " + account.TransactionManager);
        }

        public static async Task CreateManagedAccount()
        {
            Console.WriteLine("create online account ...");
            Web3 web3 = new Web3("http://localhost:7545");
            string[] accounts = await web3.Eth.Accounts.SendRequestAsync();
            ManagedAccount account = new ManagedAccount(accounts[0], "");
            Console.WriteLine("  Address => " + account.Address);
            Console.WriteLine("  TransactionManager => " + account.TransactionManager);
        }
    }
}

爲網站增長以太幣支付功能

在應用中生成密鑰對和帳戶有不少用處，例如，用戶能夠用以太幣 在咱們的網站上購買商品或服務 —— 爲每一筆訂單生成一個新的以太坊 地址，讓用戶支付到該地址，而後咱們檢查該地址餘額便可瞭解訂單 的支付狀況，進而執行後續的流程。

爲何不讓用戶直接支付到咱們的主帳戶？

稍微思考一下你就明白，建立一個新地址的目的是爲了將支付與訂單 關聯起來。若是讓用戶支付到主帳戶，那麼除非用戶支付時在交易數據 裏留下對應的訂單號，不然你沒法簡單的肯定收到的交易與訂單之間的 關係，而不是全部的錢包軟件—— 例如coinbase —— 都支持將留言包含 在交易裏發送到鏈上。

解決方案以下圖所示：

當用戶選擇使用以太幣支付一個訂單時，web服務器將根據該訂單的訂單號 提取或生成對應的以太坊地址，而後在支付頁面中展現該收款地址。爲了 方便使用手機錢包的用戶，能夠同時在支付頁面中展現該收款地址的二維碼。

用戶使用本身的以太坊錢包向該收款地址支付以太幣。因爲網站的支付處理 進程在週期性地檢查該收款地址的餘額，一旦收到足額款項，支付處理進程 就能夠根據收款地址將對應的訂單結束，併爲用戶開通對應的服務。

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