当前位置：首页 > news >正文

【加密社】私钥碰撞器原理及工作展示

news 2025/1/11 10:00:27

加密社

在区块链和加密货币系统中，私钥是保护用户资产安全的核心。
私钥用于生成公钥和地址，并且是唯一能够签署交易的密钥。私钥的安全性直接关系到用户的资金安全。本文将从技术角度探讨私钥碰撞的可能性、风险以及如何防范。

点击上方蓝字关注我们

新来的朋友记得关注并设为星标才能第一时间收到每天的文章推送

什么是私钥？

在比特币和其他基于椭圆曲线密码学（ECC）的系统中，私钥通常是一个256位的整数。私钥 dd 用于生成对应的公钥 QQ，公式如下：

其中 GG 是椭圆曲线上的一个基点（生成元），dd 是私钥。

公钥 QQ 可以进一步转换为地址。对于比特币，地址的生成过程包括：

计算公钥哈希：使用SHA-256和RIPEMD-160对公钥进行两次哈希运算。

2.添加版本字节并进行Base58Check编码。

私钥碰撞的概念

私钥碰撞是指两个不同的私钥生成了相同的公钥或地址的情况。这种情况理论上可能发生，但实际发生的概率极低。

对于256位的私钥空间来说，可能的私钥数量是2的256次方，这是一个天文数字，比宇宙中的原子数量还要多得多。

理论上的可能性

生日悖论

虽然私钥碰撞的概率非常低，但我们可以借用“生日悖论”来理解这种小概率事件。生日悖论表明，在一个房间里有23个人时，至少两个人生日相同的概率超过50%。

然而，私钥空间远远大于这个规模，因此即使考虑生日悖论，私钥碰撞的实际发生率仍然极其微小。

量子计算威胁

随着量子计算技术的发展，传统加密算法可能会面临新的挑战。量子计算机理论上可以通过Shor算法在多项式时间内破ECC等公钥密码体制，从而找到私钥。

但这仍然是一个未来的问题，目前的量子计算机还不足以对现有的密码体系构成实质性威胁。

实际风险

尽管私钥碰撞的理论可能性极低，但在实践中，以下几种情况可能导致类似的风险：

弱随机数生成器：如果使用的随机数生成器不安全或被恶意篡改，可能会生成重复或可预测的私钥。
硬件故障：某些硬件设备可能存在缺陷，导致生成的私钥不是完全随机的。
软件漏洞：乾包软件或其他相关工具中的漏洞可能导致私钥生成过程出现错误。

防范措施

为了防止私钥碰撞及相关风险，可以采取以下措施：

使用高质量的随机数生成器：确保使用的随机数生成器符合密码学安全标准，如FIPS 140-2认证的CSPRNG。以下是一个使用Python的示例代码，展示如何生成一个安全的私钥：

import os
import hashlibdef generate_private_key():# 生成256位的随机数private_key = os.urandom(32)return int.from_bytes(private_key, byteorder='big')# 生成一个私钥
private_key = generate_private_key()
print(f"Generated Private Key: {private_key}")

概率解释&工具展示

椭圆曲线密码学模型

私钥碰撞在理论上存在，但在实际应用中极为罕见

但是仍挡不住技术爱好者想要在里面试试自己的运气。

初版的私钥碰撞是根据RPC节点去无线循环匹配地址，可以多开程序，如图：

干货来咯~！私钥碰撞器，需要拿走

但是后来和几个技术圈的朋友讨论后，觉得这样的想法是比较天真的，这样的概率来跑的话，除非运气逆天，否则真的很难中奖。

于是我把目光转移到了助记词上，了解技术的朋友都知道。

大部分助记词（种子短语）都是通过BIP39标准规则生成的，目的是生成的一种人类可读的、易于记忆的单词序列，用于恢复和备份加密货币乾包。

BIP-39定义了一种从随机数生成助记词的方法，并且这些助记词可以用来重新生成私钥。本文将详细解释助记词与私钥之间的关系，以及它们在加密货币乾包中的应用。

BIP-39定义了一个包含2048个单词的词典，每个单词对应一个11位的索引。

首先，需要生成一个随机数，这个随机数通常是128到256位的二进制数据。这个随机数被称为“熵”。

import os
import hashlib# 生成128位的熵
entropy = os.urandom(16)  # 16 bytes = 128 bits
print(f"Entropy: {entropy.hex()}")

为了确保助记词的正确性，需要在熵后面添加一个校验码。校验码是通过SHA-256哈希函数对熵进行哈希运算后取前几位得到的。

def add_checksum(entropy):checksum_length = len(entropy) // 32  # 1 bit per 32 bits of entropyhash = hashlib.sha256(entropy).hexdigest()checksum = int(hash, 16) >> (256 - checksum_length)return (int.from_bytes(entropy, 'big') << checksum_length) | checksum# 添加校验码
checksummed_entropy = add_checksum(entropy)
print(f"Checksummed Entropy: {checksummed_entropy:02x}")

将带有校验码的熵转换为助记词。BIP-39定义了一个包含2048个单词的词典，每个单词对应一个11位的索引。

def entropy_to_mnemonic(entropy):wordlist = open('bip39_wordlist.txt', 'r').read().splitlines()checksum_length = len(entropy) // 32hash = hashlib.sha256(entropy).hexdigest()checksum = int(hash, 16) >> (256 - checksum_length)combined = (int.from_bytes(entropy, 'big') << checksum_length) | checksummnemonic = [wordlist[(combined >> (11 * i)) & 0x7FF] for i in range(len(entropy) * 8 + checksum_length // 11)]return ' '.join(mnemonic)# 生成助记词
mnemonic = entropy_to_mnemonic(entropy)
print(f"Mnemonic: {mnemonic}")

种子可以用来生成一个主私钥（Master Private Key），这是通过BIP-32（Hierarchical Deterministic Wallets）标准实现的。BIP-32定义了一种从种子生成一系列派生私钥的方法。

from bip_utils import Bip32, Bip39SeedGenerator, Bip39WordsNum# 生成主私钥
seed_generator = Bip39SeedGenerator(mnemonic)
seed = seed_generator.Generate()
bip32_ctx = Bip32.FromSeed(seed)
master_private_key = bip32_ctx.PrivateKey().Raw().ToBytes()print(f"Master Private Key: {master_private_key.hex()}")

通过BIP-32，还可以从主私钥派生出多个子私钥

展示：（这里用的是浏览器脚本+自动化测试脚本实现的）