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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 [:1703863927]
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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 4.2 热储存与冷储存
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如我们所看到的，把比特币放在你的个人电脑里就像把钱放在钱包里带着，这叫“热储存”。这很方便但很不安全。而另一方面，“冷储存”是离线的，把比特币锁在其他地方。冷储存不联入互联网，是封存起来的。所以相对安全和保险，但是很显然不方便。这就像你带着一些零钱出去，但是把终生积蓄锁在保险箱里的道理一样。
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要分开热储存和冷储存，你也必须要用不同的私钥，否则如果热储存被人破坏了，冷储存也会处于危险之中。你也需要把币在两边转来转去，这样两边都需要知道对方的地址或公钥。
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因为冷储存是离线的，所以热储存与冷储存无法通过网络相连，但其实冷储存不需要上线就可以接收比特币——热储存端知道冷储存的地址，所以它随时可以给冷储存转账。当你觉得你的钱包里的钱太多的时候，你可以把一部分的币转到冷储存，但不需要让冷储存上线而暴露自己。当然，只要冷储存上线，就可以接收到区块链的转账信息，然后可以随意处理这些比特币。
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但管理冷储存有一个小问题：一方面，为了私密性和其他考虑，我们希望使用不同的地址（这些地址有不同的密钥）收款。所以我们把比特币从热储存转到冷储存的时候，要用一个新的冷储存地址。但是由于冷储存不上线，所以热存储端必须要能找到这样的地址。
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一个直接的解决方案是让冷储存一次性生成一批地址，然后把地址列表发送给热储存，热储存可以依次使用这些地址，当然，这个方法的缺陷是为了传送地址，我们不得不经常让冷储存端上线。
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分层确定性钱包
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一个比较有效的解决办法是使用一个分层确定性钱包（hierarchical deterministic wallet）。这个方法可以让冷储存端制造无限制的地址数量，然后通过一个短暂的、一次性的交换，让热储存端知晓所有地址。但这需要使用密码学的技巧。
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回想一下，我们在第1章谈到密钥生成和电子签名时，我们使用了“generateKeys”来生成一个公钥（也就是地址）和一个私钥。在分层确定性钱包里，生成密钥的方式不太一样。不同于生成一个单一地址，我们生成一个被称为“地址生成信息”的东西；我们也不只生成私钥，而是生成“私钥生成信息”。有了地址生成信息，我们就可以生成一系列地址。我们把地址生成信息和一个整数i作为地址生成函数的输入参数，就生成了序列里的第i个地址。同样，我们用私钥生成信息来生成一系列私钥。
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密码学的神奇之处在于：对于每个i而言，第i个地址和第i个私钥相匹配——换言之，第i个私钥控制第i个地址的比特币，就好像这是用经典办法产生的。这样一来，我们就有一长串配对的公钥和密钥。
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密码学的另一个技术优点是安全性——地址生成信息并不会泄露关于私钥本身的任何信息。这意味着你可以放心地把地址生成信息给任何人，他就可以用它来生成第i个密钥。
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并不是所有的电子签名算法目前都可用于生成分层确定性密钥。比特币使用的电子签名算法ECDSA支持分层密钥，让我们可以使用这个技巧。即冷储存端生成任意多个密钥，热储存端生成相应的地址，见图4.2。
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图4.2 分层确定性钱包示意
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注：冷储存端生成和保存私钥生成信息和地址生成信息，然后将地址生成信息一次性转给热储存端。当热储存端要给冷储存端转账时，就按次序生成新的地址。冷储存端上线后，也会按顺序生成地址，然后查收相应地址收到的款项，直到某一地址没有收款位置。如果冷储存端需要向热储存端转账，它就会按顺序生成私钥序列。
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ECDSA的工作机制如下：通常一个ECDSA私钥是一个随机数x，其对应的公钥是gx。为了生成分层确定性密钥，我们需要另外两个随机数k和y。
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私钥生成信息:k,x,y
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第i个私钥:x=y+H(k‖i)
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地址生成信息:k,gy
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第i个公钥:gxi=gH(k‖i)·gy
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第i个地址:H(gxi)
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分层确定性钱包有我们需要的所有特性：两方都可以生成公钥/私钥序列，而且这些公钥/私钥相互配对（因为与私钥x对应的公钥就是gx）。而且，这种方法还具有另外一种我们尚未提及的特性：当你向外提供这些公钥时，这些公钥之间没有联系，也就是说，别人无法断定这些公钥来自同一个钱包。稻草人方案（冷储存端生成大量的地址）也具有这种特性，但我们需要小心地保护这些地址，因为这些地址事实上并不是独立生成的。这种特性对于保护隐私和实现匿名是至关重要的，我们将在第6章展开讨论。
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分层确定性钱包有两种不同的安全性，热储存端的安全性较低。如果热储存受到损害，那么上文提到的非相关性就不复存在，但这种情况下，私钥（以及比特币）仍然是安全的。通常，分层确定性钱包支持任意多个安全等级——这也是“分层”的由来——虽然，我们还没有讨论细节。这种安排非常有用，例如，当一家公司内部存在多种授权级别时，就需要这种特性。
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现在，我们讨论一下冷储存如何保存信息（私钥或私钥生成信息）。第一种方式是将信息保存在某个设备（例如笔记本电脑、手机或平板电脑，或U盘）中，然后将这个设备好好保管，最好是让这些设备断开网络，并将其锁起来，这样，如果有人想盗取信息，那么他首先需要进入这些设备的保存处。
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