金色觀察 | 比特幣、以太坊地址類型及其生成機制全解析_比特幣

文/ Alex R. Mead & Kyle Waters，Coin Metrics加密分析師；譯/金色財經xiaozou

1、前言

我們將推出名為“Foundations”（基礎）的新系列。這個新系列將以淺顯易懂的方式介紹區塊鏈技術的各“技術”維度。本文，我們會從地址概念出發。首先我們將進行地址的基本介紹，然后深入研究以太坊和比特幣地址的詳細內容。公鑰--私鑰、EOA、智能合約，以及“not your keys, not your crypto”（不是你的私鑰，也不是你的加密貨幣）都將在本文得到詳盡解釋。像往常一樣，我們將使用鏈上數據來突出關鍵概念，并提供重要背景幫助你更好理解。

2、加密貨幣地址

地址的概念可能是加密貨幣世界最基本的概念。不管是哪個區塊鏈，地址都是區塊鏈上的“身份”單位，所有的交互都以地址開始，以地址結束。無論是執行簡單的轉賬還是使用DeFi協議進行復雜的交易，地址都是至關重要的。雖然不同鏈之間的地址存在著細微差異，但它們都可以用于鏈上資產唯一標識和分組。

接下來，我們將詳細討論以太坊地址。以太坊地址有哪些不同的類型，它們是如何生成的，如何使用的。然后我們將闡述比特幣地址和比特幣網絡上最重要的四種地址類型。

但首先要搞清楚，“擁有”地址的是誰？

我們先來澄清一些模糊的認知：單個地址并不一定意味著單個用戶。一個地址背后可能有一群人，一個人也可能有多個地址。一個地址甚至可以是一個智能合約，不被任何單個用戶“擁有”。然而，地址是區塊鏈中身份的原子單位，與地址所有者或操作者無關。但我們很快就會知道，真正的所有權屬于地址私鑰的管理者。

金色晨訊 | 百度超級鏈與北京互聯網法院合作 美國政府“關門”可能會影響數字貨幣市場:1.北京互聯網法院區塊鏈證據平臺三個月采集數據已超百萬條。

2.印度Reliance收購區塊鏈石油交易平臺Vakt 5.56%股權。

3.百度超級鏈與北京互聯網法院合作。

4.Bitcoincash.org發布新設計的網站和開發路線圖。

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3、以太坊地址

以太坊地址是一個20字節的唯一序列，1字節為8 bit，所以以太坊有28*20 = 2160種可能的地址。雖然地址長度只有20個字節，但以太坊的地址空間比IPv6 2128大得多，當然，“猜測”某個現有賬戶的私鑰的成功概率是非常小的。通常，地址顯示為以“0x”開頭的字符串，后面是40個十六進制字符（0-9，A-F）。在以太坊系統中，每個地址都對應著相關的原生加密貨幣（Ether或ETH）余額。余額多少不等，從略高于0 ETH到最大超過1900萬ETH（信標鏈質押合約）。然而，除了最大的地址余額之外，ETH分布在數百萬個地址上，如下所示。在下圖，我們可以看到，在總共1.2億個ETH中，有近1億個被余額至少為100 ETH的地址所持有。

金色獨家|CertiK聯合創始人:只爆漏洞不是安全公司核心價值 既要盈利也要踐行社會責任:金色財經現場報道，在6月27日在圣何塞會議中心舉行的Blockchain Connect會議上，CertiK聯合創始人顧榮輝接受金色財經專訪中談到區塊鏈安全問題，他說：安全公司應該考慮既能保持盈利，也能履行社會責任。當前區塊鏈安全問題不僅來自合約層，在公鏈、交易所也普遍存在。僅僅爆出漏洞不能真正解決不安全的現狀，而更多的是為了給安全公司帶來名氣。安全公司應該幫助公鏈、交易所、智能合約層把BUG排除掉，用技術驗證的形式，證明代碼真正處于安全狀態，以此增加區塊鏈項目價值，踐行安全公司的社會責任。顧榮輝進一步解釋了CertiK研發的“形式化驗證”技術：取代傳統測試、代碼審計的方法，用數學的方法證明代碼模型與設計模型相匹配，從而確保區塊鏈安全。[2018/6/28]

以太坊地址有兩類：外部擁有賬戶（EOA）和智能合約賬戶。二者區別在于EOA關聯私鑰，而智能合約則關聯合約代碼。這意味著只有EOA可以簽署交易并在以太坊系統內啟動計算，而智能合約必須由源自EOA的交易“激活”。

例如，0xd8dA6BF26964aF9D7eEd9e03E53415D37aA96045是V神的已知個人EOA賬戶，而0xA0b86991c6218b36c1d19D4a2e9Eb0cE3606eB48是穩定幣USDC的智能合約地址。對于像V神這樣的EOA賬戶來說，私鑰通常由商業化“錢包”管理，如MetaMask。但也可以使用其他方法進行管理，比如Python腳本或硬件錢包等。

以太坊地址從何而來？

金色財經訊:越南央行宣布，從明年起禁止使用比特幣和其他加密貨幣進行支付。違反者將處以1.5億至2億越南盾（約合58438人民幣）的處罰。[2017/11/1]

外部擁有賬戶（EOA）地址和智能合約地址都有不同的生成方式，涉及到一系列加密操作。事實上，這就是加密貨幣之所以叫做“加密貨幣”的一個關鍵原因。

（1）EOA地址

帳戶生成過程首先是生成私鑰，這是一組256 bit（32字節）的隨機數。這組隨機數必須保密，因為僅私鑰自身就可以完全控制地址了。這個隨機數就是“not your keys, not your crypto”這句話的根源。因為如果沒有這組隨機數，或者如果其他人得到了這組隨機數，他們就可以訪問你的地址，獲取與你的地址綁定的身份信息，甚至竊取你留在那里的全部的錢和藏品。

接下來，私鑰（實際上只是一組數字）用于橢圓曲線數字簽名算法（簡稱ECDSA）的輸入。顧名思義，該算法使用橢圓曲線生成另一組長度為512 bit（64字節）的數字，稱為公鑰。這兩組數字統稱為公鑰/私鑰對。

最后，使用Keccak256函數計算公鑰的哈希值，產生另一個256 bit序列（32字節）。然后截取保留該序列的最后20字節或160 bit，這就是以太坊使用的地址。下圖圖解了這個過程。

這個過程可以通過多種方式完成，但是，大多數用戶選擇廣泛適用的“錢包軟件”（如MetaMask）或開源軟件（如web3.py）來生成和管理他們的私鑰。從技術上講，除了生成和管理私鑰和地址之外，EOA通常由一個人、一群人或具有關聯私鑰訪問權限的專業保管人控制。該私鑰用于簽署交易，這是將ETH發送到另一個EOA賬戶或智能合約的關鍵步驟，私鑰必須保密并進行高度安全的妥善保管。我們在下文講到冷錢包時會進行更多相關探討。

金色財經訊:CEX.com交易平臺今日上線。根據CEX公告稱，CEX.COM首批上架幣種Qtum、OMG、TenxPAY、StatusSNT、訊鏈INF、CDT、0xProjectZRX、TierionTNT，以上幣種已經開通充提幣功能。[2017/10/27]

（2）智能合約地址

EOA是在以太坊上使用區塊鏈的第一步，無論是在簡單的轉賬交易中發送ETH，還是與智能合約進行交互。然而，EOA還執行一個特殊功能，那就是智能合約部署。在智能合約的部署過程中，產生了第二種以太坊地址類型。

該過程首先將一些編譯后的EVM兼容字節碼插入到一個交易中，該交易被發送到“特殊”部署地址0x0。然后，以太坊協議本身使用一種結合EOA部署公鑰及其nonce（即地址在其生命周期內發送的交易總數）的算法。

更具體地說，將地址（20字節）和nonce（64字節）連接起來，然后將遞歸長度前綴（RLP）序列化。生成的字節序列再通過Keccak256計算得出哈希值，取最后的20個字節作為智能合約地址。

智能合約地址是非常重要的信息，因為它們是交易與合約交互的入口。例如，如果想要在UniswapV2上進行代幣互換，那么工廠合約（Factory Contract）地址將非常重要，0x5C69bEe701ef814a2B6a3EDD4B1652CB9cc5aA6f。

量化以太坊地址

金色財經訊:“臺灣金融監督委員會主席”Wellington Koo今天在“國會”和“內閣聯席會議”上表示，臺灣不會仿照大陸和韓國的作法，直接禁止與加密貨幣有關的活動。相反，“臺灣金融監管機構”的負責人承諾，將采取更友好的姿態，支持在臺灣發展和采用加密貨幣和區塊鏈技術。[2017/10/9]

如上所述，以太坊有2160種可能的地址總數，下圖顯示了這些地址中目前鏈上所見數量。圖中，地址按類型分組，顯示了近1億個EOA賬戶的ETH余額非零，智能合約賬戶超過3000萬個。雖然這些都是相當大的數字，但與可能的總數相比，是微不足道的，這對以太坊用戶來說是個好消息，可以放心，我們離耗盡地址還遠著呢。

4、比特幣地址

相較以太坊，比特幣地址有更多的細節需要解決。首先來看地址類型，比特地地址類型其實主要有四種：Legacy、Pay-to-Script-Hash、Segwit和Taproot。盡管比特幣使用不同的會計方法——未消費交易輸出（UTXO）模型——來跟蹤鏈上的加密貨幣，但我們將重點關注下面幾種不同的地址類型。

（1）Legacy（P2PKH）地址

這些地址包括比特幣系統原始部署中使用的地址，并且很容易識別，這些地址是以“1”開頭的。它們的生成方式與以太坊地址的生成方式非常相似，從公鑰/私鑰對的生成開始。

然后像以太坊一樣，計算公鑰的哈希值，但使用的是SHA-256算法。所得的256 bit序列隨后使用RACE原始完整性校驗消息摘要（RIPEMD-160）再次計算哈希值，得到20字節（160 bit）的序列。回過頭看，這個過程與以太坊非常相似，但是，顯示為文本形式時，比特幣通常使用的是Base58CheckEncoding。這意味著20字節序列使用58個字符（1-9，A-H，J-N，P-Z，a-k，m-z）編碼，而非十六進制編碼中使用的16個字符。基本上，存儲在計算機內存中的相同的160 bit的0、1序列會通過一組16字符或58字符呈現到屏幕上。當然還有很多其他編碼，但這是特別為比特幣選擇的編碼。

（2）Pay-to-Script-Hash（P2SH）地址

P2SH地址以“3”開頭，從技術上來說屬于腳本，可用于要求多重簽名的轉賬事宜等。比特幣的“Pay-to-Script-Hash”的真實性質超出了我們的探討范圍，但簡單來說，P2SH地址是使用Base58Check對腳本代碼哈希進行編碼。因此，可以將P2SH地址概念化為腳本的20個字節哈希的編碼，類似于公鑰的20個字節哈希的編碼。

（3）SegWit和Taproot 地址

為了提高區塊空間的效率并改善費用，SegWit在地址的構造方式上引入了一些變化。具體的算法細節計較乏味，因此我們在這里跳過細節，但是人們可以輕松地一眼看到這些以“bc1”開頭的新地址。除了SegWit之外，以“bc1p”開頭的Taproot地址進一步提高了交易效率，并提供了更好的隱私性。

與以太坊類似，下圖顯示了按地址的總余額大小匯總的比特幣總余額。與以太坊類似，絕大多數比特幣由價值最高的那些地址持有。然而，仔細檢查數據以更好地理解分布結構是非常重要的。

5、關于加密地址的更多內容

除了地址生成機制外，還有一些關于地址的其他概念我們應該理解，包括：熱/冷錢包，以及Vanity Address和ENS。

（1）熱錢包和冷錢包

加密貨幣資產“存活”在區塊鏈本身上，或被存儲為原生第一層貨幣（例如ETH或比特幣），或被存儲于智能合約余額賬本（例如USDC、Dai、WETH）。區塊鏈本身可以被視為存儲在各自網絡節點中的分布式數據庫。這意味著用戶并不托管加密貨幣，而是托管與各個區塊鏈上各自地址關聯的私鑰。因此，真正的私有信息必須保證安全，因為這些私有信息就是與地址相對應的私鑰。

在加密世界中，存儲私鑰的方法主要有兩種：熱錢包和冷錢包。二者很容易區別：熱錢包是連接互聯網的私鑰存儲系統，而冷錢包是沒有連接互聯網的系統。完全斷開與互聯網的連接使私鑰得到更安全的保護。想要獲取私鑰，必須先獲取冷錢包設備。總而言之，存儲在錢包中的不是加密貨幣本身，而是與區塊鏈上余額地址相關聯的私鑰。私鑰管理越來越復雜，現在越來越流行一種數字資產安全方法，那就是多方計算（MPC），多方計算將私鑰分解為加密共享數據分配給多個參與者。

（2）Vanity Address和ENS

Vanity Address和其他地址一樣，但是，該地址的某部分將超出意料中的隨機性。前幾個字符可能會拼出一個英文單詞、短語或名稱，比如Legacy比特幣地址：1googLemzFVj8ALj6mfBsbifRoD4miY36v。這些地址可用于更輕松地識別交易對手方，并可用于品牌宣傳和營銷。這些地址的生成過程得到了幾個開源項目的支持，例如Vanitygen。然而，應該注意的是，這個過程可能需要非常密集的計算資源，因為它需要一個“guess-and-check”（猜測和檢查）類型的算法。謹慎的做法是，不要輕信在線工具去獲取vanity address，因為它們也會獲取你的私鑰副本，正如那句話所說的，“Not your keys, not your crypto.”。事實上，去年在“Profanity”以太坊vanity address地址生成器中就有一個漏洞被利用了。

作為一個正式的系統，為了不必須生成容易記憶的vanity address，以太坊有一個叫做以太坊域名服務（ENS）的應用程序，就像域名系統（DNS）簡化了傳統互聯網的訪問一樣。與URL非常相似，用戶可以購買以“.eth”結尾的自定義名稱，智能合約創建這些標簽的記錄，這些記錄在鏈上公開可用。借用上文提到的V神的例子，我們可以看到他的ENS名稱是vtalik .eth。ENS名稱，就像URL一樣，讓以太坊區塊鏈更加用戶友好，因為字母數字組合比20字節序列更容易記住，這增強了網絡的便利性和安全性。

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