科普 ｜ 从零开始学习比特币开发：生成地址

生成地址

如果有人想发送比特币给你，或者你从别人那里买几个比特币，就要把地址给对方，对方才能把币打到你指定的地址上。那么，如何才能拥有一个地址呢，下面我们就来讲讲这个问题。

比特币核心提供了很多RPC来供客户端调用，其中一个就是我们这里要讲的

getnewaddress

生成一个新的地址，通过这个RPC，我们就可以生成一个新的地址，有了这个地址，别人就可以给我们转账了。

getnewaddress

RPC可以接收两个参数，第一个地址的标签，第二个是地址的类型。如果没有提供标签，那么默认的标签就是空，地址的类型当前支持：legacy、p2sh-segwit、bech32，默认类型由

-addresstype

参数指定，当前为p2sh-segwit。

如果我们想看下这个RPC的帮助文档，可以执行如下的命令：

./src/bitcoin-cli-regtesthelpgetnewaddress

就会显示帮助信息

这个　RPC对应的方法实现位于

src/wallet/rpcwallet.cpp

文件，方法名称就是RPC名称，下面我们来看这个方法。

生成地址流程

根据请求参数获得对应的钱包。std::shared_ptr<CWallet>constwallet=GetWalletForJSONRPCRequest(request);CWallet*constpwallet=wallet.get();GetWalletForJSONRPCRequest方法内部实现如下：调用GetWalletNameFromJSONRPCRequest方法，从请求对象中取得钱包的名字，如果用户指定了钱包名字，那么把钱包名字保存在参数wallet_name上，并返回真，否则返回假。如果可以获得用户指定的钱包名称，则调用GetWallet方法，从钱包集合vpwallets中取得指定的钱包，然后返回钱包。如果用户没有指定钱包或指定的钱包不存在，那么调用GetWallets方法，返回钱包集合vpwallets。如果钱包集合中只有一个钱包，或者在用户指定了帮助的情况下，至少有一个以上的钱包，那么返回第一个钱包，即默认的钱包。默认钱包在系统启动时候创建的。接下来，要确保钱包可用。如果钱包不可用，则直接NullUniValue对象。if(!EnsureWalletIsAvailable(pwallet,request.fHelp)){returnNullUniValue;}如果指定了help参数或请求参数数量多于2个，则显示钱包的帮助信息。检查钱包是否设置了禁止私钥，即钱包是只读的watch-only/pubkeys。如果是，则抛出异常。if(pwallet->IsWalletFlagSet(WALLET_FLAG_DISABLE_PRIVATE_KEYS)){throwJSONRPCError(RPC_WALLET_ERROR,"Error:Privatekeysaredisabledforthiswallet");}如果指定了标签，则调用LabelFromValue方法，检查标签，确保其不是*。如果是，则抛出异常。std::stringlabel;if(!request.params.isNull())label=LabelFromValue(request.params);如果指定了地址类型，则调用ParseOutputType方法，检查地址类型，确保其是legacy、p2sh-segwit、bech32之一，如果不指定则默认是p2sh-segwit，并把地址类型保存在output_type变量中。OutputTypeoutput_type=pwallet->m_default_address_type;if(!request.params.isNull()){if(!ParseOutputType(request.params.get_str(),output_type)){throwJSONRPCError(RPC_INVALID_ADDRESS_OR_KEY,strprintf("Unknownaddresstype'%s'",request.params.get_str()));}}如果钱包没有被锁定，则调用TopUpKeyPool方法填充密钥池。if(!pwallet->IsLocked()){pwallet->TopUpKeyPool();}TopUpKeyPool填充密钥这个方法，我们前面已经讲过，这里只简单解释下，不做详细分析。因为在衍生子钥的过程中，setExternalKeyPool、setInternalKeyPool已经完全填充完了，所以导致missingExternal、missingInternal两个变量都为0，从而不会重新再次衍生子密钥，所以实际上本方法在这里基本没有执行，而直接返回真。调用钱包的GetKeyFromPool方法，从密钥池中生成一个公钥。如果不能生成，则抛出异常。CPubKeynewKey;if(!pwallet->GetKeyFromPool(newKey)){throwJSONRPCError(RPC_WALLET_KEYPOOL_RAN_OUT,"Error:Keypoolranout,pleasecallkeypoolrefillfirst");}GetKeyFromPool方法，我们在下面详细讲解，此处略过。调用钱包对象的LearnRelatedScripts方法，对公钥的脚本进行处理。方法内部执行如下：如果公钥是压缩的，并且地址类型是p2sh-segwit，或者bech32，那么：如果目标参数类型是CNoDestination，则调用脚本对象的script方法，清除脚本内容。如果目标参数类型是CKeyID，则：首先调用脚本对象的script方法，清除脚本内容；然后，初始化脚本*script<<OP_DUP<<OP_HASH160<<ToByteVector(keyID)<<OP_EQUALVERIFY<<OP_CHECKSIG。如果目标参数类型是CScriptID，则：首先调用脚本对象的script方法，清除脚本内容；然后，初始化脚本*script<<OP_HASH160<<ToByteVector(scriptID)<<OP_EQUAL。如果目标参数类型是WitnessV0KeyHash，则：首先调用脚本对象的script方法，清除脚本内容；然后，初始化脚本*script<<OP_0<<ToByteVector(id)。如果目标参数类型是WitnessV0ScriptHash，则：首先调用脚本对象的script方法，清除脚本内容；然后，初始化脚本*script<<OP_0<<ToByteVector(id)。如果目标参数类型是WitnessUnknown，则：首先调用脚本对象的script方法，清除脚本内容；然后，初始化脚本*script<<CScript::EncodeOP_N(id.version)<<std::vector(id.program,id.program+id.length)。调用WitnessV0KeyHash方法，生成WitnessV0KeyHash对象。CTxDestinationwitdest=WitnessV0KeyHash(key.GetID());调用GetScriptForDestination方法，获取对应的脚本。CScriptwitprog=GetScriptForDestination(witdest);GetScriptForDestination方法内部调用boost::apply_visitor(CScriptVisitor(&script),dest)，以访问者模式来根据不同的id，获取其对应的脚本对象。CScriptVisitor对象继承自boost::static_visitor对象，实现了访问者模式，并通过重载()操作符来定义不同类型的id。调用AddCScript方法，保存脚本对象。AddCScript方法，首先调用CCryptoKeyStore::AddCScript方法，把脚本保存到keystore的mapScripts集合中；然后，调用数据库访问对象的WriteCScript方法，以cscript为键把脚本保存到数据库中。boolCWallet::AddCScript(constCScript&redeemScript){if(!CCryptoKeyStore::AddCScript(redeemScript))returnfalse;returnWalletBatch(*database).WriteCScript(Hash160(redeemScript),redeemScript);}调用GetDestinationForKey方法，获取目的地CTxDestination对象。CTxDestination是一个具有特定目标的交易输出脚本模板。定义如下：typedefboost::variant<CNoDestination,CKeyID,CScriptID,WitnessV0ScriptHash,WitnessV0KeyHash,WitnessUnknown>CTxDestination，可能是以下几种类型之一：GetDestinationForKey方法，使用case表达式来根据不同的地址类型，生成不同的目的CTxDestination。如果公钥不是压缩的，处理方法legacy。if(!key.IsCompressed())returnkey.GetID();否则，生成WitnessV0KeyHash对象，然后调用GetScriptForDestination方法，获取对应的脚本，最后根据不同的地址类型生成的目的。CTxDestinationwitdest=WitnessV0KeyHash(key.GetID());CScriptwitprog=GetScriptForDestination(witdest);if(type==OutputType::P2SH_SEGWIT){returnCScriptID(witprog);}else{returnwitdest;}对于默认的、不传地址类型的情况，就会返回CScriptID类型的CTxDestination，这个返回值在下面两步中都会用到。如果地址类型是legacy，则直接返回公钥的KeyID。内部把公钥的数据通过SHA256和RIPEMD160双重哈希之后，构造一个CKeyID对象。如果地址类型是p2sh-segwit，或bech32，则处理如下：CNoDestination没有目的地设置CKeyIDP2PKH目的CScriptIDP2SH目的WitnessV0ScriptHashP2WSH目的WitnessV0KeyHashP2WPKH目的WitnessUnknown未知目的P2W???调用钱包对象的SetAddressBook方法，来保存公钥地址。pwallet->SetAddressBook(dest,label,"receive");SetAddressBook方法执行如下：从mapAddressBook集合中，取得对应的目的数据。std::map<CTxDestination,CAddressBookData>::iteratormi=mapAddressBook.find(address);根据集合中是否有对应的数据设置变量是否为更新。fUpdated=mi!=mapAddressBook.end();把标签保存为地址对应的CAddressBookData的name属性。mapAddressBook.name=strName;如果参数strPurpose不空，则更新地址对应的CAddressBookData的purpose属性。if(!strPurpose.empty())mapAddressBook.purpose=strPurpose;调用数据库访问对象的WritePurpose方法，保存参数strPurpose到数据库中。if(!strPurpose.empty()&&!WalletBatch(*database).WritePurpose(EncodeDestination(address),strPurpose))returnfalse;调用数据库访问对象的WritePurpose方法，保存地址到数据库中。WalletBatch(*database).WriteName(EncodeDestination(address),strName);strName为用户提供的标签。EncodeDestination方法，我们在下一步讲解。调用EncodeDestination方法，解码目的地址，并返回其结果。EncodeDestination方法同样采用了访问者模式returnboost::apply_visitor(DestinationEncoder(Params()),dest)。DestinationEncoder类继承了boost::static_visitor，实现了访问者模式，通过重载()操作符来定义不同类型的id。与前面相对应，这个方法会处理CKeyID、CScriptID、WitnessV0KeyHash、WitnessV0ScriptHash、WitnessUnknown这几种不同情况。对于我们的默认情况来说，目的地址类型为CScriptID，下面我们就看下这种情况的处理，其他情况可自行阅读。调用当前网络参数的Base58Prefix方法，返回脚本前缀。std::vector<unsignedchar>data=m_params.Base58Prefix(CChainParams::SCRIPT_ADDRESS);对于主网络前缀是5，测试网络是196，回归测试网络是196。把当前20个字节的数据加在前缀后面形成21个字节的字符串。data.insert(data.end(),id.begin(),id.end());调用EncodeBase58Check方法，编码成Base58Check格式，并返回其值。returnEncodeBase58Check(data);下面，我们来看下EncodeBase58Check这个方法的处理。它的内部执行流程如下：用21个字节的字符串生成一个向量，同时调用Hash方法，生成一个32字节长的哈希字符串；然后把其最前面的4个字节作为校验各加在21个字节的向量尾部，从而生成一个长度为25个字节的字符串；最后，调用EncodeBase58方法，进行Base58编码。std::vector<unsignedchar>vch(vchIn);uint256hash=Hash(vch.begin(),vch.end());vch.insert(vch.end(),(unsignedchar*)&hash,(unsignedchar*)&hash+4);returnEncodeBase58(vch);在Hash这个方法中，使用了双重SHA256哈希算法。EncodeBase58这个方法，读者可以自行阅读，这里不再展开。

国务院：推进科普与区块链技术深度融合:为贯彻落实党中央、国务院关于科普和科学素质建设的重要部署，依据《中华人民共和国科学技术进步法》、《中华人民共和国科学技术普及法》制定《全民科学素质行动规划纲要（2021－2035年）》，其中要求实施智慧科普建设工程。推进科普与区块链等技术深度融合，强化需求感知、用户分层、情景应用理念，推动传播方式、组织动员、运营服务等创新升级，加强“科普中国”建设，强化科普信息落地应用，与智慧教育、智慧城市、智慧社区等深度融合。（新华社）[2021/7/10 0:40:52]

GetKeyFromPool从密钥池中获取公钥

本方法从密钥池中生成一个公钥。第一个参数为公钥的引用，第二个参数

internal

，默认为假。

内部逻辑如下：

如果钱包禁止私钥，则返回假。if(IsWalletFlagSet(WALLET_FLAG_DISABLE_PRIVATE_KEYS)){returnfalse;}调用ReserveKeyFromKeyPool方法，从密钥池中取出一个密钥并获取其公钥。如果不成功，则生成数据库访问对象，然后调用GenerateNewKey方法，生成一个公钥。if(!ReserveKeyFromKeyPool(nIndex,keypool,internal)){if(IsLocked())returnfalse;WalletBatchbatch(*database);result=GenerateNewKey(batch,internal);returntrue;}GenerateNewKey这个方法，在创建钱包过程中，我们已经重点分析，这里不浪费口舌，我们重点看下ReserveKeyFromKeyPool方法。这个方法的执行流程如下：生成一个公钥，并设置为密钥池的vchPubKey属性。nIndex=-1;keypool.vchPubKey=CPubKey();如果钱包没有被锁，则填充密钥池。if(!IsLocked())TopUpKeyPool();TopUpKeyPool这个方法，我们也讲过，这里直接略过。如果钱包启用了HD，并且可以支持HD分割，并且参数fRequestedInternal为真，则设置变量fReturningInternal为真。在调用本方法时，这个参数没有指定，而默认为假，所以变量fRequestedInternal设置假。boolfReturningInternal=IsHDEnabled()&&CanSupportFeature(FEATURE_HD_SPLIT)&&fRequestedInternal;根据集合set_pre_split_keypool是否为空，设置变量use_split_keypool的值。因为这里use_split_keypool集合为空，所以变量use_split_keypool为真。booluse_split_keypool=set_pre_split_keypool.empty();根据变量use_split_keypool、fReturningInternal确定从哪个集合中获取密钥池对象。根据上面分析，我们最终会从setExternalKeyPool集合中取数据。std::set<int64_t>&setKeyPool=use_split_keypool?(fReturningInternal?setInternalKeyPool:setExternalKeyPool):set_pre_split_keypool;如果要数据的集合为为空，则返回假。if(setKeyPool.empty()){returnfalse;}生成数据库访问对象。WalletBatchbatch(*database);从setKeyPool取得其第一个元素，并从集合中删除它。autoit=setKeyPool.begin();nIndex=*it;setKeyPool.erase(it);从数据库取得索引对应的密钥池。如果失败，则抛出异常。if(!batch.ReadPool(nIndex,keypool)){throwstd::runtime_error(std::string(__func__)+":readfailed");}从密钥池中取得公钥对应的ID，并且检测其是否在mapKeys、或mapCryptedKeys集合之一，如果不在，则抛出异常。我们在创建钱包过程时候讲过，生成的私钥根据是否加密会保存在这两个集合之一。if(!HaveKey(keypool.vchPubKey.GetID())){throwstd::runtime_error(std::string(__func__)+":unknownkeyinkeypool");}如果变量use_split_keypool为真，并且密钥池的fInternal属性不等于变量fReturningInternal，那么抛出异常。if(use_split_keypool&&keypool.fInternal!=fReturningInternal){throwstd::runtime_error(std::string(__func__)+":keypoolentrymisclassified");}如果密钥池中保存的公钥是无效的，那么抛出异常。if(!keypool.vchPubKey.IsValid()){throwstd::runtime_error(std::string(__func__)+":keypoolentryinvalid");}从m_pool_key_to_index集合中消除对应的索引。m_pool_key_to_index.erase(keypool.vchPubKey.GetID());返回真。调用KeepKey从密钥池中取出对应的公钥。

人民数字FINTECH推出区块链科普动画:人民日报数字传播发布微博称，人民数字FINTECH出品《趣味科普|区块链动画》。[2020/3/31]

作者：区小白

来源：巴比特

整理发出：赢和财经

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