iOS开发-BIP39的实现

今天来说一下区块链-比特币中的一个概念，并且在iOS中将它实现。

首先介绍一下什么是BIP，BIP全称是Bitcoin Improvement Proposals,是用来提出Bitcoin的新功能或改进措施的文件。可以由任何人提出，经过审核后会公布在 bitcoin/bips中。

其中BIP32、BIP39和BID44又是HD wallet中使用的核心概念。

BIP-39 介绍

HD wallet具有管理多个密钥和地址的机制，我们可以使用一个随机字符串seed通过BIP32或BIP44协议创建一个HD wallet，但是一串字符串的记忆成本太高，而且摘抄下来也会很麻烦。所以BIP39协议应运而生，他是可以使用12-24单字（可以是英文、中文、日文等等语言）来帮助用户更好的保存seed。一般我们使用长度为12个的英文单词来生成BIP39的内容，这串单词被称为mnemonic code，中文名叫助记词。

BIP-39 词典

可以在 bitcoin/bips下的bip-0039中来获取助记词字典，现在已经支持简体中文、繁体中文、英文、法文、意大利文、日文、韩文、西班牙文每种2048个词来生成助记词。

## BIP-39 生成助记词流程

助记词钱包是通过BIP-39中定义的标准化过程自动生成的，钱包从熵源开始，增加校验和，然后将熵映射到字典列表中。

1.创建一个128-256位的随机序列（熵）
2.提出SHA256哈希的前几位（熵长/32）,就可以创建一个随机序列的校验和。
3.将校验和添加到随机序列的末尾。
4.将序列划分为包含11位的不同部分。
5.将每个包含11位部分的值与一个预先定义的2048个单词的字典做对应。
6.生成的有顺序的单词组就是助记词。

BIP39_1.PNG

| --- | --- | --- | --- |

| 128 | 4 | 132 | 12 |

| 160 | 5 | 165 | 15 |

| 192 | 6 | 198 | 18 |

| 224 | 7 | 231 | 21 |

| 256 | 8 | 264 | 24 |

使用OS代码生成BIP-39 助记词

引入库

首先肯定是引入iOS中哈希需要用到的库


#import <CommonCrypto/CommonHMAC.h>

#import <CommonCrypto/CommonKeyDerivation.h>

生成随机熵

我们可以使用SecRandomCopyBytes()函数来生成一个随机的NSData比特组


- (NSString *)generateMnemonicString:(NSNumber *)strlength language:(NSString *)language

{

 //输入长度必须为128、160、192、224、256

 if([strlength integerValue] % 32 != 0)

 {

 [NSException raise:@"Strength must be divisible by 32" format:@"Strength Was: %@",strlength];

 }

 //创建比特数组

 NSMutableData *bytes = [NSMutableData dataWithLength:([strlength integerValue]/8)];

 //生成随机data

 int status = SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault, bytes.length, bytes.mutableBytes);

 //如果生成成功

 if(status == 0)

 {

 NSString *hexString = [bytes my_hexString];

 return [self mnemonicStringFromRandomHexString:hexString language:language];

 }

 else

 {

 [NSException raise:@"Unable to get random data!" format:@"Unable to get random data!"];

 }

 return nil;

}

生成助记词

生成好随机的熵之后，我们就可以通过随机熵的内容根据256哈希计算需要使用的单词列，然后在单词表中查找出需要的单词来。


- (NSString *)mnemonicStringFromRandomHexString:(NSString *)seed language:(NSString *)language

{

 //将16进制转换为NSData

 NSData *seedData = [seed my_dataFromHexString];

 //计算 sha256 哈希

 NSMutableData *hash = [NSMutableData dataWithLength:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH];

 CC_SHA256(seedData.bytes, (int)seedData.length, hash.mutableBytes);

 NSMutableArray *checkSumBits = [NSMutableArray arrayWithArray:[[NSData dataWithData:hash] my_hexToBitArray]];

 NSMutableArray *seedBits = [NSMutableArray arrayWithArray:[seedData my_hexToBitArray]];

 for(int i = 0 ; i < (int)seedBits.count / 32 ; i++)

 {

 [seedBits addObject:checkSumBits[i]];

 }

 NSString *path = [NSString stringWithFormat:@"%@/%@.txt",[[NSBundle mainBundle] bundlePath], language];

 NSString *fileText = [NSString stringWithContentsOfFile:path encoding:NSUTF8StringEncoding error:NULL];

 NSArray *lines = [fileText componentsSeparatedByCharactersInSet:[NSCharacterSet newlineCharacterSet]];

 NSMutableArray *words = [NSMutableArray arrayWithCapacity:(int)seedBits.count / 11];

 for(int i = 0 ; i < (int)seedBits.count / 11 ; i++)

 {

 NSUInteger wordNumber = strtol([[[seedBits subarrayWithRange:NSMakeRange(i * 11, 11)] componentsJoinedByString:@""] UTF8String], NULL, 2);

 [words addObject:lines[wordNumber]];

 }

 return [words componentsJoinedByString:@" "];

}

需要的支持

其中我们需要几个辅助性操作：

字符串转换为16进制


//将字符串转换为16进制

- (NSString *)my_hexString

{

 const unsigned char *dataBuffer = (const unsigned char *)[self bytes];

 //如果buffer不存在

 if(!dataBuffer)

 {

 return [NSString string];

 }

 NSUInteger dataLength = [self length];

 NSMutableString *hexString = [NSMutableString stringWithCapacity:(dataLength * 2)];

 for(int i = 0 ; i < dataLength ; ++i)

 {

 [hexString appendString:[NSString stringWithFormat:@"%02lx",(unsigned long)dataBuffer[i]]];

 }

 return [NSString stringWithString:hexString];

}

16进制转换为比特数组


- (NSArray *)my_hexToBitArray

{

 NSMutableArray *bitArray = [NSMutableArray arrayWithCapacity:(int)self.length * 8];

 NSString *hexStr = [self my_hexString];

 for(NSUInteger i = 0 ; i < [hexStr length] ; i++)

 {

 NSString *bin = [self my_hexToBinary:[hexStr characterAtIndex:i]];

 for(NSUInteger j = 0 ; j < bin.length ; j++)

 {

 [bitArray addObject:@([[NSString stringWithFormat:@"%C",[bin characterAtIndex:j]] intValue])];

 }

 }

 return [NSArray arrayWithArray:bitArray];

}

- (NSString *)my_hexToBinary:(unichar)value

{

 switch (value)

 {

 case '0': return @"0000";

 case '1': return @"0001";

 case '2': return @"0010";

 case '3': return @"0011";

 case '4': return @"0100";

 case '5': return @"0101";

 case '6': return @"0110";

 case '7': return @"0111";

 case '8': return @"1000";

 case '9': return @"1001";

 case 'a':

 case 'A':

 return @"1010";

 case 'b':

 case 'B':

 return @"1011";

 case 'c':

 case 'C':

 return @"1100";

 case 'd':

 case 'D':

 return @"1101";

 case 'e':

 case 'E':

 return @"1110";

 case 'f':

 case 'F':

 return @"1111";

 }

 return @"-1";

}

16进制字符串转换为NSData


//将16进制字符串转换为NSData

- (NSData *)my_dataFromHexString

{

 const char *chars = [self UTF8String];

 int i = 0, len = (int)self.length;

 NSMutableData *data = [NSMutableData dataWithCapacity:len/2.0];

 char byteChars[3] = {'\0','\0','\0'};

 unsigned long wholeByte;

 while (i < len)

 {

 byteChars[0] = chars[i++];

 byteChars[1] = chars[i++];

 wholeByte = strtoul(byteChars, NULL, 16);

 [data appendBytes:&wholeByte length:1];

 }

 return data;

}

调用

OK，这些关键的内容都写好之后，只需要调用最开始的生成随机字符的函数，指定好长度和助记词语言就可以根据BIP-39生成助记词了。


 NSString *mnemonicString = [self generateMnemonicString:@128 language:@"english"];

Demo

Demo地址在这里

参考文档

bip-0044.mediawiki

BIP32, BIP39, BIP44

Mnemonic Code Converter