加密货币钱包是与区块链技术互动的关键工具之一。它们不仅存储用户的加密资产，还负责管理密钥对、生成交易、以及与区块链网络进行交互。本文章将介绍如何使用 Python 构建一个简单的加密货币钱包。我们将重点讨论钱包的基本结构、密钥生成、地址生成以及交易的创建和签名。
钱包的基本结构
一个加密货币钱包通常包含以下几个主要部分：
密钥对生成：生成公钥和私钥对。
地址生成：从公钥生成钱包地址。
交易创建和签名：生成交易数据并用私钥进行签名。
与区块链交互：将交易发送到区块链网络。
环境准备
首先，确保你已经安装了必要的 Python 库：
pip install ecdsa hashlib base58 requests
复制代码
密钥对生成
密钥对的生成是钱包创建的核心部分。我们将使用 ecdsa 库来生成一个基于椭圆曲线加密算法（ECDSA）的密钥对。
from ecdsa import SECP256k1, SigningKeyimport hashlibimport base58
# 生成私钥def generate_private_key(): return SigningKey.generate(curve=SECP256k1)
# 从私钥生成公钥def get_public_key(private_key): return private_key.get_verifying_key()
# 从公钥生成地址def get_address(public_key): public_key_bytes = public_key.to_string() sha256 = hashlib.sha256(public_key_bytes).digest() ripemd160 = hashlib.new('ripemd160', sha256).digest() address = b'\x00' + ripemd160 # 以太坊地址前缀（0x00） checksum = hashlib.sha256(hashlib.sha256(address).digest()).digest()[:4] address += checksum return base58.b58encode(address).decode()
private_key = generate_private_key()public_key = get_public_key(private_key)address = get_address(public_key)
print(f"Private Key: {private_key.to_string().hex()}")print(f"Public Key: {public_key.to_string().hex()}")print(f"Address: {address}")
复制代码
交易创建和签名
生成交易并用私钥签名是钱包的关键功能之一。以下示例演示了如何创建一个简单的交易并使用 ECDSA 签名。
import jsonimport requests
# 创建交易def create_transaction(from_address, to_address, amount, private_key): transaction = { "from": from_address, "to": to_address, "amount": amount, } transaction_json = json.dumps(transaction, sort_keys=True).encode() signature = private_key.sign(transaction_json) return transaction, signature.hex()
# 验证交易签名def verify_transaction(transaction, signature, public_key): transaction_json = json.dumps(transaction, sort_keys=True).encode() return public_key.verify(bytes.fromhex(signature), transaction_json)
from_address = address # 示例中的发送地址to_address = "1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa" # 示例中的接收地址amount = 0.1 # 示例中的交易金额
transaction, signature = create_transaction(from_address, to_address, amount, private_key)print(f"Transaction: {transaction}")print(f"Signature: {signature}")
# 验证签名public_key = get_public_key(private_key)is_valid = verify_transaction(transaction, signature, public_key)print(f"Signature Valid: {is_valid}")
复制代码
与区块链交互
为了将交易发送到区块链网络，我们可以使用 requests 库与区块链 API 进行交互。这里假设你使用的是一个支持交易广播的区块链 API（如 Bitcoin 或 Ethereum 的 API）。
def broadcast_transaction(transaction): url = "https://blockchain-api.example.com/broadcast" # 替换为实际的区块链API地址 response = requests.post(url, json=transaction) return response.json()
# 广播交易response = broadcast_transaction(transaction)print(f"Broadcast Response: {response}")
复制代码
私钥的安全存储
在加密货币钱包中，私钥的安全性至关重要。私钥一旦泄露，恶意用户即可轻松转移你的资产。因此，必须采取适当的措施来保护私钥。
以下是几种常见的私钥存储方式：
本地文件加密：将私钥存储在本地文件中，并使用对称加密算法（如 AES）对文件进行加密。
硬件钱包：将私钥存储在专门的硬件设备中，如 Ledger 或 Trezor，这些设备通常具有强大的安全措施来防止私钥泄露。
分层确定性钱包（HD Wallet）：通过一个种子短语生成多个私钥，这样可以在需要时恢复钱包。
代码示例：私钥的本地加密存储
我们可以使用 Python 的 cryptography 库来加密和解密私钥文件。
from cryptography.fernet import Fernet
# 生成密钥并加密私钥def encrypt_private_key(private_key): key = Fernet.generate_key() cipher = Fernet(key) encrypted_private_key = cipher.encrypt(private_key.to_string()) # 存储加密的私钥和密钥 with open("encrypted_private_key.bin", "wb") as f: f.write(encrypted_private_key) with open("secret.key", "wb") as f: f.write(key)
# 解密私钥def decrypt_private_key(): with open("secret.key", "rb") as f: key = f.read() cipher = Fernet(key) with open("encrypted_private_key.bin", "rb") as f: encrypted_private_key = f.read() decrypted_private_key = cipher.decrypt(encrypted_private_key) return SigningKey.from_string(decrypted_private_key, curve=SECP256k1)
# 加密存储私钥encrypt_private_key(private_key)
# 解密并恢复私钥restored_private_key = decrypt_private_key()print(f"Restored Private Key: {restored_private_key.to_string().hex()}")
复制代码
多重签名交易
多重签名（Multisig）是一种增强钱包安全性的方法，它要求多个私钥签署交易才能执行。这在需要多方共同管理资产时特别有用，如企业账户或联合账户。
代码示例：多重签名交易
以下是如何使用 Python 创建一个简单的多重签名交易。
from ecdsa import BadSignatureError
# 创建多重签名交易def create_multisig_transaction(from_address, to_address, amount, private_keys): transaction = { "from": from_address, "to": to_address, "amount": amount, } transaction_json = json.dumps(transaction, sort_keys=True).encode() signatures = [] for key in private_keys: signatures.append(key.sign(transaction_json).hex()) return transaction, signatures
# 验证多重签名交易def verify_multisig_transaction(transaction, signatures, public_keys): transaction_json = json.dumps(transaction, sort_keys=True).encode() for i, signature in enumerate(signatures): try: if not public_keys[i].verify(bytes.fromhex(signature), transaction_json): return False except BadSignatureError: return False return True
# 示例：创建和验证多重签名交易private_key1 = generate_private_key()private_key2 = generate_private_key()public_key1 = get_public_key(private_key1)public_key2 = get_public_key(private_key2)
from_address = address # 示例中的发送地址to_address = "1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa" # 示例中的接收地址amount = 0.1 # 示例中的交易金额
transaction, signatures = create_multisig_transaction(from_address, to_address, amount, [private_key1, private_key2])is_valid = verify_multisig_transaction(transaction, signatures, [public_key1, public_key2])print(f"Multisig Transaction Valid: {is_valid}")
复制代码
钱包备份与恢复
备份钱包数据对于加密货币用户来说至关重要。如果设备丢失或损坏，用户仍然可以通过备份恢复访问其资产。
代码示例：钱包数据的备份与恢复
我们可以将私钥和其他重要数据以加密的形式进行备份。
import json
# 创建钱包备份def backup_wallet(private_key, public_key, address): wallet_data = { "private_key": private_key.to_string().hex(), "public_key": public_key.to_string().hex(), "address": address, } with open("wallet_backup.json", "w") as f: json.dump(wallet_data, f)
# 从备份中恢复钱包def restore_wallet_from_backup(file_path): with open(file_path, "r") as f: wallet_data = json.load(f) restored_private_key = SigningKey.from_string(bytes.fromhex(wallet_data["private_key"]), curve=SECP256k1) restored_public_key = get_public_key(restored_private_key) restored_address = wallet_data["address"] return restored_private_key, restored_public_key, restored_address
# 备份钱包backup_wallet(private_key, public_key, address)
# 恢复钱包restored_private_key, restored_public_key, restored_address = restore_wallet_from_backup("wallet_backup.json")print(f"Restored Address: {restored_address}")
复制代码
高级交易功能的实现
在实际应用中，钱包不仅仅用于简单的发送和接收加密货币。高级交易功能，如智能合约交互和复杂交易类型，在许多应用场景中都非常重要。接下来，我们将探讨如何在 Python 钱包中实现这些功能。
智能合约交互
智能合约是自动执行合约条款的代码，部署在区块链上。通过智能合约，用户可以实现去中心化的应用（DApps），如去中心化交易所（DEX）、借贷平台、NFT 市场等。我们将使用以太坊的智能合约作为示例，演示如何与智能合约进行交互。
代码示例：与以太坊智能合约交互
为了与以太坊智能合约交互，我们需要使用 web3.py 库：
以下是如何使用 Python 与以太坊智能合约交互的基本步骤：
from web3 import Web3
# 连接到以太坊网络（这里使用Infura的Ropsten测试网节点）w3 = Web3(Web3.HTTPProvider('https://ropsten.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID'))
# 检查连接状态if not w3.isConnected(): raise Exception("Failed to connect to the Ethereum network")
# 合约地址和ABIcontract_address = '0xYourContractAddress'contract_abi = [...] # 合约的ABI定义
# 创建合约实例contract = w3.eth.contract(address=contract_address, abi=contract_abi)
# 读取合约状态（调用无状态变化的函数）result = contract.functions.someViewFunction().call()print(f"Contract state: {result}")
# 发送交易（调用改变合约状态的函数）transaction = contract.functions.someStateChangingFunction().buildTransaction
复制代码
与以太坊智能合约交互
在继续之前，你需要确保有一个有效的以太坊节点可以连接到主网或测试网。可以使用服务提供商如 Infura，或者直接运行一个本地的以太坊节点。
代码示例：与以太坊智能合约交互
首先，安装 web3.py 库：
以下是如何使用 Python 与以太坊智能合约进行交互的基本步骤：
from web3 import Web3
# 连接到以太坊网络（这里使用Infura的Ropsten测试网节点）infura_url = "https://ropsten.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID"web3 = Web3(Web3.HTTPProvider(infura_url))
# 检查连接是否成功if web3.isConnected(): print("Connected to Ethereum network")else: print("Failed to connect")
# 合约的ABI（应用二进制接口）和合约地址contract_abi = [ # 合约的ABI在合约部署时生成]contract_address = "0xYourContractAddress"
# 创建合约对象contract = web3.eth.contract(address=contract_address, abi=contract_abi)
# 调用合约的一个只读方法def call_contract_method(method_name, *args): method = getattr(contract.functions, method_name) result = method(*args).call() return result
# 示例：调用智能合约中的一个方法result = call_contract_method("balanceOf", "0xAddressOfAccount")print(f"Account Balance: {result}")
# 发送交易调用合约方法def send_contract_transaction(private_key, method_name, *args): method = getattr(contract.functions, method_name) transaction = method(*args).buildTransaction({ 'chainId': 3, # Ropsten网络的链ID 'gas': 2000000, 'gasPrice': web3.toWei('50', 'gwei'), 'nonce': web3.eth.getTransactionCount(web3.eth.default_account), })
# 使用私钥签署交易 signed_txn = web3.eth.account.sign_transaction(transaction, private_key) # 发送交易 txn_hash = web3.eth.sendRawTransaction(signed_txn.rawTransaction) print(f"Transaction Hash: {web3.toHex(txn_hash)}")
# 示例：发送一个调用合约方法的交易private_key = "YourPrivateKey"send_contract_transaction(private_key, "transfer", "0xRecipientAddress", 100)
复制代码
创建自定义代币（ERC-20 Token）
你还可以使用智能合约来创建自定义的代币（Token）。最常见的标准是以太坊上的 ERC-20 标准，它定义了代币的基本功能和接口。
代码示例：部署 ERC-20 智能合约
在此示例中，我们将部署一个简单的 ERC-20 代币合约：
// SPDX-License-Identifier: MITpragma solidity ^0.8.0;
import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/ERC20.sol";
contract MyToken is ERC20 { constructor(uint256 initialSupply) ERC20("MyToken", "MTK") { _mint(msg.sender, initialSupply); }}
复制代码
要部署该智能合约，可以使用以下 Python 脚本：
from solcx import compile_sourcefrom web3 import Web3
# Solidity源代码contract_source_code = '''// 这里粘贴你的Solidity合约代码'''
# 编译合约compiled_sol = compile_source(contract_source_code)contract_interface = compiled_sol['<stdin>:MyToken']
# 连接到以太坊网络infura_url = "https://ropsten.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID"web3 = Web3(Web3.HTTPProvider(infura_url))
# 设置默认账户（合约的部署者）web3.eth.default_account = web3.eth.account.privateKeyToAccount("YourPrivateKey")
# 创建合约对象MyToken = web3.eth.contract(abi=contract_interface['abi'], bytecode=contract_interface['bin'])
# 部署合约tx_hash = MyToken.constructor(1000000 * 10**18).transact()tx_receipt = web3.eth.waitForTransactionReceipt(tx_hash)
print(f"Contract Deployed At: {tx_receipt.contractAddress}")
复制代码
扩展功能
随着技术的进步，你可以扩展钱包的功能以满足特定需求。以下是一些建议：
多币种支持：扩展钱包以支持比特币、以太坊、BNB、Cardano 等多种加密货币。
去中心化身份验证：集成去中心化身份（DID）系统，提升用户的隐私与安全性。
智能合约创建和管理：不仅限于调用智能合约，还可以允许用户创建、部署和管理智能合约。
NFT 支持：随着 NFT（非同质化代币）的流行，钱包还可以增加对 NFT 的管理功能，包括查看、转移和出售 NFT。
跨链交易：实现跨不同区块链网络的交易功能，如使用跨链桥（Cross-chain Bridge）技术。
总结
本文详细介绍了如何使用 Python 构建一个简单的加密货币钱包，包括生成地址、私钥管理、多重签名交易、与智能合约交互等功能。这些基础功能构成了钱包应用的核心，同时也为后续的功能扩展提供了坚实的基础。
区块链技术和加密货币仍在快速发展，不断涌现出新的应用场景和技术挑战。作为开发者，掌握钱包开发的基础知识将使你能够更好地适应和应对这些挑战，参与到更复杂、更创新的区块链项目中。
作者：我是杰尼
链接：https://juejin.cn/post/7401327691893293082
评论