如何開發一款以太坊（安卓）錢包系列1 - 通過助記詞創建賬號

上週我開源了一款錢包，反映很好，一週時間不到已經快到100 Star。接下來我會幾篇系列文章把開發以太坊錢包的核心要點寫出來，也算是對代碼的一個解讀。

## 寫在前面 錢包是使用Android安卓平臺編寫，使用的是原生代碼Java 語言編寫， 是基於Java 1.8 版本，也使用了Java 1.8 中一些較新的語言特性，如 Lambda表達式等；另外還較多使用了[ReactiveX/RxAndroid](https://github.com/ReactiveX/RxAndroid/)響應式編程用法。 在本系列文章中，重點是介紹以太坊錢包賬號、交易等邏輯，有時可能會假定讀者已經瞭解Android開發等相關知識，因爲這些內容不是文章的重點，因此不會過多介紹，請海涵。 ## 錢包包含的功能 通常一個錢包會包含以下功能： - [x] 支持通過生成助記詞、Keystore文件、私鑰 創建錢包賬號。 - [x] 支持導出錢包賬號助記詞、私鑰、Keystore文件。 - [x] 支持多個錢包賬號管理 - [x] 賬戶餘額查詢及轉賬功能（二維碼掃描支持）。 - [x] 支持ERC20 代幣（餘額顯示、轉賬、代幣幣價顯示） - [x] 支持用法幣（美元和人民幣）實時顯示幣價。 - [x] 歷史交易列表顯示 ## 創建賬號預備知識 我們先來介紹第一個功能：通過生成助記詞、Keystore文件、私鑰創建錢包賬號。 本系列中，錢包都是指分層確定性錢包，（HD錢包 Hierarchical Deterministic Wallets）， 之前博客有一篇文章[分層錢包](https://learnblockchain.cn/2018/09/28/hdwallet/)進行了詳細的介紹，還不熟悉的可以讀一下。 爲了保持本文的完整，這裏做一個總結性回顧：以太坊及比特幣的**地址是由隨機生成的私鑰經過橢圓曲線等算法單向推倒而來** ，BIP32及BIP44是爲方便管理私鑰提出的分層推倒方案，BIP39 定義助記詞讓分層種子的備份更方便。 而KeyStore文件是用來解密以太坊保存私鑰的一種方式，大家可以閱讀下[這篇文章: 賬號Keystore文件導入導出](https://learnblockchain.cn/2018/10/25/eth-web-wallet_2/)瞭解更多。 實現完成的，界面如下圖：  這是一張導入錢包賬號的截圖（導入和創建，其實原理一樣），界面仿照ImToken，不過本文將不會介紹UI部分的編寫。 ### Web3j & bitcoinj 爲了完成創建賬號功能，我們需要使用到兩個庫：[Web3j](https://github.com/web3j/web3j/) 和 [bitcoinj](https://github.com/bitcoinj/bitcoinj) Web3是一套和以太坊通信的封裝庫，Web3j是Java版本的實現，例如發起交易和智能合約進行交互，下圖很好的表達了其作用。  不過本文中的功能，主要是使用了web3j中橢圓曲線加密及KeyStore文件的生成與解密。 bitcoinj 的功能和web3類似，它是比特幣協議的Java實現，他實現了 BIP32、BIP44及BIP39 相關協議。 Android使用Gradle來構建，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： 實踐中遇到的一個問題，由於bitcoinj 中引入了 `com.lambdaworks:scrypt`加密庫， 它包含的`lib/x86_64/darwin/libscrypt.dylib`文件，會導致在進行Android App Bundle 編譯時會出現錯誤（好像也會導致某些機型沒法安裝），解決辦法是在 build.gradle 加入一下語句，把這個文件在打包時排除掉。 > packagingOptions { > exclude 'lib/x86_64/darwin/libscrypt.dylib' > } ## 創建賬號實現 ### 通過助記詞常見錢包賬號 這是目前錢包客戶端，最常見的一種爲用戶常見賬號的方式，這裏會包含一下幾個核心步驟： 1. 生成一個隨機數種子； 2. 通過隨機數種子得到助記詞； 3. 通過 種子 + 路徑 派生生成私鑰； 4. 使用KeyStore保存私鑰； 5. 私鑰推倒出賬號地址。 大家可以在再次閱讀[分層錢包](https://learnblockchain.cn/2018/09/28/hdwallet/)，理解爲何這麼做的原因。 理解了上面幾點，那麼代碼就容易明白了，代碼在[代碼庫](https://github.com/xilibi2003/Upchain-wallet)中的`app/src/pro/upchain/wallet/utils/ETHWalletUtils.java`中，關鍵代碼邏輯如下： ```java // 創建錢包對象入口函數 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 錢包名稱 * @param ds 助記詞加密種子 * @param pathArray 助記詞標準 * @param pwd 密碼 * @return */ @Nullable public static ETHWallet generateWalletByMnemonic(String walletName, DeterministicSeed ds, String[] pathArray, String pwd) { //種子 byte[] seedBytes = ds.getSeedBytes(); //助記詞 List 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"); //目錄不存在則創建目錄，創建不了則報錯 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; } ``` 上述代碼中，`generateMnemonic()`是入口函數，最終返回的是一個ETHWallet 自定義的錢包實體類，一個實例就對應一個錢包，ETHWallet保存了錢包相關的屬性，後面會詳細介紹，如果對它序列化保存錢包賬號及多個錢包賬號管理。 ## 幾個注意事項 關於助記詞及私鑰的保存，有幾點要**特別注意**，否則有可能和其他錢包無法兼容或導致私鑰泄漏。 這部分作爲訂閱者福利，發表在我的[小專欄](https://xiaozhuanlan.com/blockchaincore)，趁還未漲價，趕緊訂閱吧，超值的！ ## 參考文檔 * [web3j API 文檔](https://docs.web3j.io/) * [bitcoinj 介紹及文檔 ](https://bitcoinj.github.io/) 加入[知識星球](https://t.xiaomiquan.com/RfAu7uj)，和一羣優秀的區塊鏈從業者一起學習。 [深入淺出區塊鏈](https://learnblockchain.cn/) - 系統學習區塊鏈，打造最好的區塊鏈技術博客。