ソフトウェアエンジニアの技術ブログ：Software engineer tech blog – Page 80 – 随机应变 ABCD: Always Be Coding and … : хороший

Pythonのビッグ/リトルエンディアン

バイトを受け取り、リトルエンディアンとして解釈して数値を返す関数

def little_endian_to_int(b):

    return int.from_bytes(b, 'little')

数字を受け取り、リトルエンディアンとしてバイトを返却

def int_to_little_endian(n, length):

    return n.to_bytes(length, 'little')

バイト数も256とか指定するのではなく、引数lengthとして受け付ける。また、数字はiよりnの方がベター

ウォレットインポート形式(WIF)

秘密鍵は256ビットの数値である。
WIFは人間が読めるように秘密鍵をシリアライズした形式。アドレスと同じようにBase58エンコーディングを用いる。

1. メインネット用の秘密鍵は0x80、テストネット用は0xefのプレフィックスで開始
2. 秘密鍵を32バイトのビッグエンディアンでエンコード
3. 公開鍵アドレス用のSECフォーマットが圧縮形式の場合、末尾に0x01を追加
4. 1.のプレフィックス、2.のシリアライズした秘密鍵、3.のサフィックスを順に結合
5. 4.の結果にhash256を実行し、先頭の4バイトを取得
6. 4.と5.を結合させて、Base58でエンコード

    def wif(self, compressed=True, testnet=False):
        secret_bytes = self.secret.to_bytes(32, 'big')
        if testnet:
            prefix = b'\xef'
        else:
            prefix = b'\x80'
        if compressed:
            suffix = b'\x01'
        else:
            suffix = b''
        return encode_base58_checksum(prefix + secret_bytes + suffix)

秘密鍵を”5003″とする場合のWIF

from ecc import S256Point, PrivateKey
import helper

privateKey = PrivateKey(5003)
wif = privateKey.wif(compressed=True, testnet=True)
print(wif)

$ python3 main.py
cMahea7zqjxrtgAbB7LSGbcQUr1uX1ojuat9jZodMN8rFTv2sfUK

ビットコインのアドレス形式

アドレスを短くして安全性を高めるにはripemd160ハッシュを使用する。33バイトから20バイトへ短縮できる。

1. メインネットアドレスは先頭を0x00、テストネットは0x6fで開始する。
2. SECフォーマット(圧縮・非圧縮)を取り出し、sha256とripemd160ハッシュ操作を行う。この組み合わせをhash160操作と呼ぶ。
3. 1のプレフィックスと2のハッシュ操作を結合する。
4. 3の結果にhash256を行い、先頭の4バイトを取得する
5. 3と4を結合させてBase58でエンコードする

4の結果をチェックサムと呼ぶ

def encode_base58_checksum(b):
    return encode_base58(b + hash256(b)[:4])

import helper from encode_base58_checksum, hash160

def encode_base58_checksum(b):
    return encode_base58(b + hash256(b)[:4])

def hash160(s):
    return hashlib.new('ripemd160', hashlib.sha256(s).digest()).digest()

    def hash160(self, compressed=True):
        return hash160(self.sec(compressed))

    def address(self, compressed=True, testnet=False):
        h160 = self.hash160(compressed)
        if testnet:
            prefix = b'\x6f'
        else:
            prefix = b'\x00'
        return encode_base58_checksum(prefix + h160)

秘密鍵を”5002″とする場合のアドレスの求め方

from ecc import S256Point, PrivateKey

privateKey = PrivateKey(5002)
address = privateKey.point.address(compressed=False, testnet=True)
print(address)

$ python3 main.py
mmTPbXQFxboEtNRkwfh6K51jvdtHLxGeMA

圧縮・非圧縮やメインネット、テストネットは引数で切り替える
address = privateKey.point.address(compressed=True, testnet=False)

pythonのdigest()とhexdigest()

digest()はバイト列、hexdigest()は16進数を返却する

import hashlib 

print(hashlib.sha256(b'test').digest())
print(hashlib.sha256(b'test').hexdigest())

$ python3 test.py
b’\x9f\x86\xd0\x81\x88L}e\x9a/\xea\xa0\xc5Z\xd0\x15\xa3\xbfO\x1b+\x0b\x82,\xd1]l\x15\xb0\xf0\n\x08′
9f86d081884c7d659a2feaa0c55ad015a3bf4f1b2b0b822cd15d6c15b0f00a08

Base58の実装

def encode_base58(s):
    count = 0
    for s in s:
        if c == 0:
            count += 1
        else:
            break
    num = int.from_bytes(s, 'big')
    prefix = '1' * count
    result = ''
    while num > 0:
        num, mod = divmod(num, 58)
        result = BASE58_ALPHABET[mod] + result
    return prefix + result

16進数をバイトに変換し、それをBase58に変換

from ecc import Signature
import helper

s = '7c076ff316692a3d7eb3c3bb0f8b1488cf72e1afcd929e29307032997a838a3d'
print(helper.encode_base58(bytes.fromhex(s)))

$ python3 main.py
9MA8fRQrT4u8Zj8ZRd6MAiiyaxb2Y1CMpvVkHQu5hVM6

pythonでdivmod

Pythonでは //で商、%で余りだが、divmodで両方を出力する。

q = 13 // 4
mod = 13 % 4
print(q, mod)

q, mod = divmod(17, 7)
print(q, mod)

$ python3 test.py
3 1
2 3

Pythonのbin()とhex()

bin()は2進数に、hex()は16進数に変換する

num = 13

num_bin = bin(num)
num_hex = hex(num)

print(num_bin)
print(num_hex)

$ python3 test.py
0b1101
0xd

format()を用いると、bで2進数、xで16進数に変換する

DER署名

署名をシリアライズする場合、署名のr, sをエンコードする必要がある。しかし、pointのように圧縮はできない
署名をシリアライズする標準をDERフォーマット(Distinguished Encoding Rules)と呼ぶ。

### DER署名
1. 0x30バイトで開始
2. 署名の残りの長さをエンコード(0x44または0x45)して追加
3. マーカーバイト0x02を追加
4. rをビッグエンディアン整数としてエンコード　ただしrの先頭バイトが0x80以上の時は0x00を付与、長さをrの先頭に追加
5. マーカーバイト0x02を追加
6. sをビッグエンディアン整数としてエンコード　ただしsの先頭バイトが0x80以上の時は0x00を付与、長さをsの先頭に追加

先頭ビットが1の場合は負の数。DERは負のエンコードを許容する。

    def der(self):
        rbin = self.r.to_bytes(32, byteorder='big')
        rbin = rbin.lstrip(b'\x00')
        if rbin[0] & 0x80:
            rbin = b'\x00' + rbin 
        result = bytes([2, len(rbin)]) + rbin
        sbin = self.s.to_bytes(32, byteorder='big')
        sbin = sbin.lstrip(b'\x00')
        if sbin[0] & 0x80:
            sbin = b'\x00' + sbin
        result += bytes([2, len(sbin)]) + sbin
        return bytes([0x30, len(result)]) + result

r, sが定まれば、DERフォーマットが求められる。

from ecc import Signature

r = 0x37206a0610995c58074999cb9767b87af4c4978db68c06e8e6e81d282047a7c6
s = 0x8ca63759c1157ebeaec0d03cecca119fc9a75bf8e6d0fa65c841c8e2738cdaec

sig = Signature(r, s)
print(sig.der().hex())

$ python3 main.py
3045022037206a0610995c58074999cb9767b87af4c4978db68c06e8e6e81d282047a7c60221008ca63759c1157ebeaec0d03cecca119fc9a75bf8e6d0fa65c841c8e2738cdaec

pythonのbytes型

bytesはバイナリデータを扱うバイト型

str1 = "高島屋"
enc_str1 = str1.encode()

print(f"{str1}:{enc_str1}")
print(f"type: {type(enc_str1)}")

print(f"高: {hex(ord('高'))}")
print(f"島: {hex(ord('島'))}")
print(f"屋: {hex(ord('屋'))}")

$ python3 test.py
高島屋:b’\xe9\xab\x98\xe5\xb3\xb6\xe5\xb1\x8b’
type:
高: 0x9ad8
島: 0x5cf6
屋: 0x5c4b

バイト型はb’で囲まれる
\xは続く文字列