以太坊钱包开发系列2——账户Keystore文件导入导出

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原文链接：使用ethers.js开发以太坊网页钱包2-账户Keystore文件导入导出）

以太坊去中心化网络钱包开发系列将从零开始开发一个实用的钱包。 本系列文章是理论与实践的结合。 一共四篇：创建钱包账户，导入导出账户Keystore文件，展示钱包这是第二部分，主要介绍钱包账户的导出导入，介绍Keystore文件的生成原理。

如何导入Geth创建的账号？

在上一篇文章中，我介绍了如何使用私钥和助记词创建账户。 如果使用已有的私钥和助记词，这其实就是账户导入的过程。

有同学会问，我的账户是Geth生成的以太坊怎么根据地址获取私钥，怎么导入到钱包里？ 使用Geth的同学应该都知道，Geth在创建账户的时候会生成对应的keystore JSON文件。 Keystore文件中存放的是加密后的私钥信息，所以我们需要做的就是导入这个Keystore文件，这个Keystore文件通常用于同步区块数据。 在keystore文件夹（如：~/.ethereum/keystore）目录下。

虽然在ethers.js中，可以通过一个简单的函数来完成keystore文件的导入，但是还是有必要了解一下Keystore文件的作用和原理。 当然，如果你不感兴趣，可以直接跳到本文最后一节：使用ethers.js实现账户导出导入。

详细解释为什么Keystore文件需要Keystore文件

通过本文，我们了解了HD钱包开发中涉及的BIP32、BIP44、BIP39。 私钥实际上代表一个账户。 最简单的账户保存方式就是直接保存私钥。 如果私钥文件被盗，我们的数字资产将被洗劫一空。

Keystore 文件是以加密方式存储密钥的文件。 在发起这样的交易时以太坊怎么根据地址获取私钥，首先用密码从Keystore文件中解密出私钥，然后对交易进行签名。 这样做之后就安全多了，因为只有同时窃取keystore文件和密码的黑客才能窃取我们的数字资产。

Keystore文件是如何生成的

以太坊采用对称加密算法对私钥进行加密生成Keystore文件，因此对称加密密钥的选择（注意实际上是发起交易时需要的解密密钥）非常关键。 此密钥是使用 KDF 算法派生的。 出去。 因此，在全面介绍Keystore文件是如何生成之前，有必要先介绍一下KDF。

使用 KDF 生成秘钥

密码学KDF（key derivation functions），其作用是通过密码推导出一个或多个秘钥，即从密码中生成用于加密的密钥。

其实在理解HD钱包开发涉及的BIP32、BIP44、BIP39时，引入助记词推导种子的PBKDF2算法是一个KDF函数，其原理是加盐，增加哈希迭代次数。

在Keystore中，使用了Scrypt算法。 如果用公式表示，则导出的Key生成方程为：

DK = Scrypt(salt, dk_len, n, r, p)

salt是随机盐，dk_len是输出哈希值的长度。 n为CPU/Memory overhead值，overhead值越大，计算难度越大。 r 表示块大小，p 表示并行度。

莱特币使用 scrypt 作为其 POW 算法

实际使用中会加密码进行计算，可以用一张图来表示这个过程：

图片

对称加密私钥

上面已经用KDF算法生成了秘钥，作为后续对称加密的秘钥。 这里使用的对称加密算法是aes-128-ctr，aes-128-ctr加密算法还需要用到一个参数初始化向量iv。

密钥库文件

好了，现在我们可以结合具体的Keystore文件的内容，轻松理解Keystore文件是如何生成的。

{  
   "address":"856e604698f79cef417aab...",
   "crypto":{  
      "cipher":"aes-128-ctr",
      "ciphertext":"13a3ad2135bef1ff228e399dfc8d7757eb4bb1a81d1b31....",
      "cipherparams":{  
         "iv":"92e7468e8625653f85322fb3c..."
      },
      "kdf":"scrypt",
      "kdfparams":{  
         "dklen":32,
         "n":262144,
         "p":1,
         "r":8,
         "salt":"3ca198ce53513ce01bd651aee54b16b6a...."
      },
      "mac":"10423d837830594c18a91097d09b7f2316..."
   },
   "id":"5346bac5-0a6f-4ac6-baba-e2f3ad464f3f",
   "version":3
}

让我们阅读每个字段：

我们完整的看一下Keystore文件的生成：

使用scrypt函数（根据密码和对应参数）生成秘钥使用上一步生成的秘钥+账户私钥+参数进行对称加密。 将相关参数和输出密文保存为上述格式的JSON文件。 如何保证密码正确？

我们在使用Keystore文件还原私钥时，仍然是使用kdf生成秘钥，然后使用秘钥解密密文。 过程如下：

图片

这时候细心的同学会发现，无论如何使用指令密码执行这个操作，都会生成一个私钥，只是不知道最终计算出的以太坊私钥是否正确。

这就是密钥库文件中的 mac 值的作用。 mac值是kdf输出与密文密文进行SHA3-256运算后的结果。 很明显，不同的密码计算出的mac值是不同的，所以可以用来校验密码的正确性。 检查过程用图表示如下：

图片

现在我们从解密的角度完整梳理一下这个过程，可以得到下图：

图片

使用ethers.js实现账户导出导入

ethers.js直接提供方法加载keystore JSON来创建钱包对象和加密生成keystore文件。 方法如下：

// 导入keystore Json
    ethers.Wallet.fromEncryptedJson(json, password, [progressCallback]).then(function(wallet) {
       // wallet
    });
    // 使用钱包对象 导出keystore Json
    wallet.encrypt(pwd, [progressCallback].then(function(json) {
        // 保存json
    });

现在结合界面完全实现账号导出和导入，先看导出，UI图如下：

图片

HTML代码如下：

    
KeyStore 导出:
    

        

            
密码:
            

        
        

            
 
            

                
导出
            
        
    

上面主要定义了一个密码输入框和一个导出按钮。 点击“导出”后，处理逻辑代码如下：

// "导出" 按钮，执行exportKeystore函数
  $('#save-keystore').click(exportKeystore);
  exportKeystore: function() {
    // 获取密码
    var pwd = $('#save-keystore-file-pwd');
    // wallet 是上一篇文章中生成的钱包对象
    wallet.encrypt(pwd.val()).then(function(json) {
      var blob = new Blob([json], {type: "text/plain;charset=utf-8"});
      // 使用了FileSaver.js 进行文件保存
      saveAs(blob, "keystore.json");
    });
  }

FileSaver.js 是一个可用于在页面上保存文件的库。

我们来看看导入keystore文件，UI图如下：

图片

 
加载账号Keystore文件

    

        
Keystore:
        
把Json文件拖动到这里

    
    

        
密码:
        

    
    

        
 
        

            
解密
        
    

上面主要定义了一个文件输入框，一个密码输入框和一个“解密”按钮，所以处理逻辑包括两部分，一是读取文件，二是解析加载账号。 关键代码如下：

// 使用FileReader读取文件，
var fileReader = new FileReader();
 fileReader.onload = function(e) {
   var json = e.target.result;
   // 从加载
   ethers.Wallet.fromEncryptedJson(json, password).then(function(wallet) {
   }， function（error) {
   });
 };
fileReader.readAsText(inputFile.files[0]);

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参考文件

什么是以太坊密钥库文件

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