摘要：文件如何生成的以太坊是使用對稱加密算法來加密私鑰生成文件，因此對稱加密秘鑰注意它其實也是發(fā)起交易時需要的解密秘鑰的選擇就非常關鍵，這個秘鑰是使用算法推導派生而出。加密推倒的相關配置是用于加密以太坊私鑰的對稱加密算法。

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原文鏈接:[使用 ethers.js 開發(fā)以太坊 Web 錢包 2 - 賬號 Keystore 文件導入導出）
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以太坊去中心化網(wǎng)頁錢包開發(fā)系列，將從零開始開發(fā)出一個可以實際使用的錢包，本系列文章是理論與實戰(zhàn)相結合，一共有四篇：創(chuàng)建錢包賬號、賬號Keystore文件導入導出、展示錢包信息及發(fā)起簽名交易、發(fā)送Token(代幣），這是第二篇，主要介紹錢包賬號導出與導入，將對Keystore文件的生成的原理進行介紹。

在上一篇文章，介紹了如何使用私鑰及助記詞來創(chuàng)建賬號，如果是使用已有的私鑰及助記詞，這其實也是賬號導入的過程。

有一些同學會問，我的賬號是Geth生成的，如何導入到錢包呢？使用Geth的同學，應該知道Geth在創(chuàng)建賬號時會生成一個對應keystore JSON文件，Keystore文件存儲加密后的私鑰信息，因此我們需要做的就是導入這個Keystore文件，這個文件通常在同步區(qū)塊數(shù)據(jù)的目錄下的keystore文件夾（如： ~/.ethereum/keystore）里。

盡管在ethers.js 中，簡單的使用一個函數(shù)就可以完成keystore文件的導入，不過理解Keystore 文件的作用及原理還是非常有必要的，當然如果你是在沒有興趣，可以直接跳到本文最后一節(jié)：使用ethers.js 實現(xiàn)賬號導出導入。

通過這篇文章理解開發(fā)HD 錢包涉及的 BIP32、BIP44、BIP39，私鑰其實就代表了一個賬號，最簡單的保管賬號的方式就是直接把私鑰保存起來，如果私鑰文件被人盜取，我們的數(shù)字資產(chǎn)將洗劫一空。

Keystore 文件就是一種以加密的方式存儲密鑰的文件，這樣的發(fā)起交易的時候，先從Keystore 文件是使用密碼解密出私鑰，然后進行簽名交易。這樣做之后就會安全的多，因為只有黑客同時盜取 keystore 文件和密碼才能盜取我們的數(shù)字資產(chǎn)。

以太坊是使用對稱加密算法來加密私鑰生成Keystore文件，因此對稱加密秘鑰(注意它其實也是發(fā)起交易時需要的解密秘鑰)的選擇就非常關鍵，這個秘鑰是使用KDF算法推導派生而出。因此在完整介紹Keystore 文件如何生成前，有必要先介紹一下KDF。

密碼學KDF（key derivation functions），其作用是通過一個密碼派生出一個或多個秘鑰，即從 password 生成加密用的 key。

其實在理解開發(fā)HD 錢包涉及的 BIP32、BIP44、BIP39中介紹助記詞推導出種子的PBKDF2算法就是一種KDF函數(shù)，其原理是加鹽以及增加哈希迭代次數(shù)。

而在Keystore中，是用的是Scrypt算法，用一個公式來表示的話，派生的Key生成方程為：

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

其中的 salt 是一段隨機的鹽，dk_len 是輸出的哈希值的長度。n 是 CPU/Memory 開銷值，越高的開銷值，計算就越困難。r 表示塊大小，p 表示并行度。

Litecoin 就使用 scrypt 作為它的 POW 算法

實際使用中，還會加上一個密碼進行計算，用一張圖來表示這個過程就是：

上面已經(jīng)用KDF算法生成了一個秘鑰，這個秘鑰就是接著進行對稱加密的秘鑰，這里使用的對稱加密算法是 aes-128-ctr，aes-128-ctr 加密算法還需要用到一個參數(shù)初始化向量 iv。

好了，我們現(xiàn)在結合具體 Keystore文件的內(nèi)容，就很容易理解了Keystore 文件怎么產(chǎn)生的了。

{  
   "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
}

來解讀一下各個字段：

address: 賬號地址

version: Keystore文件的版本，目前為第3版，也稱為V3 KeyStore。

id : uuid

crypto: 加密推倒的相關配置.

cipher 是用于加密以太坊私鑰的對稱加密算法。用的是 aes-128-ctr 。

cipherparams 是 aes-128-ctr 加密算法需要的參數(shù)。在這里，用到的唯一的參數(shù) iv。

ciphertext 是加密算法輸出的密文，也是將來解密時的需要的輸入。

kdf: 指定使用哪一個算法，這里使用的是 scrypt。

kdfparams: scrypt函數(shù)需要的參數(shù)

mac: 用來校驗密碼的正確性， mac= sha3(DK[16:32], ciphertext) 下面一個小節(jié)多帶帶分析。

我們來完整梳理一下 Keystore 文件的產(chǎn)生：

使用scrypt函數(shù) （根據(jù)密碼 和 相應的參數(shù)） 生成秘鑰

使用上一步生成的秘鑰 + 賬號私鑰 + 參數(shù) 進行對稱加密。

把相關的參數(shù) 和 輸出的密文 保存為以上格式的 JSON 文件

當我們在使用Keystore文件來還原私鑰時，依然是使用kdf生成一個秘鑰，然后用秘鑰對ciphertext進行解密，其過程如下：

此時細心的同學會發(fā)現(xiàn)，無論使用說明密碼，來進行這個操作，都會生成一個私鑰，但是最終計算的以太坊私鑰到底是不是正確的，卻不得而知。

這就是 keystore 文件中 mac 值的作用。mac 值是 kdf輸出 和 ciphertext 密文進行SHA3-256運算的結果，顯然密碼不同，計算的mac 值也不同，因此可以用來檢驗密碼的正確性。檢驗過程用圖表示如下：

現(xiàn)在我們以解密的角度完整的梳理下流程，就可以得到以下圖：

ethers.js 直接提供了加載keystore JSON來創(chuàng)建錢包對象以及加密生成keystore文件的方法，方法如下：

// 導入keystore Json
    ethers.Wallet.fromEncryptedJson(json, password, [progressCallback]).then(function(wallet) {
       // wallet
    });

    // 使用錢包對象 導出keystore Json
    wallet.encrypt(pwd, [progressCallback].then(function(json) {
        // 保存json
    });

現(xiàn)在結合界面來完整的實現(xiàn)賬號導出及導入，先看看導出，UI圖如下：

HTML 代碼如下：

    
KeyStore 導出:
    

        

            
密碼:
            

        

        

            
 
            

                
導出
            
        
    

上面主要定義了一個密碼輸入框和一個導出按鈕，點擊“導出”后，處理邏輯代碼如下：

// "導出" 按鈕，執(zhí)行exportKeystore函數(shù)
  $("#save-keystore").click(exportKeystore);

  exportKeystore: function() {
    // 獲取密碼
    var pwd = $("#save-keystore-file-pwd");

    // wallet 是上一篇文章中生成的錢包對象
    wallet.encrypt(pwd.val()).then(function(json) {
      var blob = new Blob([json], {type: "text/plain;charset=utf-8"});

      // 使用了FileSaver.js 進行文件保存
      saveAs(blob, "keystore.json");

    });
  }

FileSaver.js 是可以用來在頁面保存文件的一個庫。

再來看看導入keystore 文件, UI圖如下：

 
加載賬號Keystore文件

    

        
Keystore:
        
把Json文件拖動到這里

    
    

        
密碼:
        

    
    

        
 
        

            
解密
        
    

上面主要定義了一個文件輸入框、一個密碼輸入框及一個“解密“按鈕，因此處理邏輯包含兩部分，一是讀取文件，二是解析加載賬號，關鍵代碼如下：

// 使用FileReader讀取文件，

var fileReader = new FileReader();
 fileReader.onload = function(e) {
   var json = e.target.result;

   // 從加載
   ethers.Wallet.fromEncryptedJson(json, password).then(function(wallet) {

   }， function（error) {

   });

 };
fileReader.readAsText(inputFile.files[0]);

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