Windows下使用python-web3.py进行以太坊Dapp开发笔记--第2篇（以太坊公钥加密功能python实现）
以太坊公钥加密功能python实现
1.什么是公钥、私钥、地址
私钥：32字节（256位），私钥需要保管和隐蔽（非公开）（截取《以太坊技术详解与实战》）
公钥：（由私钥生成）64字节（512位），公钥是公开的，不需要保密（截取《以太坊技术详解与实战》）
地址：20字节（160位），要注意，我们使用最多的地址并不等同于公钥
作者：qq_41907714
地址的生成过程：
从私钥得到一个512位（64字节）的公钥之后，将公钥进行sha3加密，然后将加密后的前44字节去掉，保留剩下的160位二进制数（20字节）
将该20字节编译成长度为40的十六进制字符串，即地址。
具体如下：
从上面地址的生成过程中可以看到，使用到的两个加密函数主要是secp256k1和sha3(也就是上面的keccak-256),那么要找python中实现这两个函数的模块。
web3.py中已经有keccak-256的实现，故不需要再另寻。
而实现secp256k1的模块是：eth_keys->安装pip install eth_keys
另外，进行公钥加密可以使用模块：eciespy->安装pip install eciespy
所以模块准备：
web3.py
pip install eth_keys
pip install eciespy
(1).keystore文件夹在我们创建创世区块的文件中"./data"下，
keystore文件夹存放的文件是与账户私钥相关的加密信息，文件由personal.newAccount()函数执行后创建。
所以我们先读取文件信息：
# 读取keystore文件
with open(r"D:\pycharm_code\btc\data\keystore\UTC--2019-09-21T02-01-55.731711200Z--492be64a94551bda23578ebce7ab87aafe61e059","r") as f:
self.encrypted_key = f.read()
(2).然后从self.encrypted_key中解出私钥：
# 这里需要引入web3.py中管理账户的模块
from web3 import Account
# 从keystore中获取私钥privatekey，需要输入密码（注意这里的密码并不是私钥）
self.privatekey = Account.decrypt(self.encrypted_key,"123")
print(self.privatekey)
(3).引入eth_keys模块中的keys，从私钥中解出公钥
from eth_keys import keys
# 先创建keys模块下的私钥对象
priv_key = keys.PrivateKey(self.privatekey)
print("priv_key:",priv_key)
# 再解出公钥
self.public_key = priv_key.public_key
print("公钥：",self.public_key)
# 这里的公钥是64字节,是压缩的
print("公钥长度：",len(str(self.public_key)))
(4).使用web3.py自带的keccak实现从公钥中得出地址
# 对公钥使用SHA3加密算法
sha3_pub_key = Web3.keccak(hexstr=str(self.public_key))
print("sha3_pub_key",sha3_pub_key)
# 取后20个字节
print('从公钥生成地址：',Web3.toHex(sha3_pub_key[-20:]))
完整代码如下：
import json
from web3 import Web3,Account
# 用于解密
from functools import wraps
from eth_account.messages import encode_defunct
from eth_keys import keys
from eth_utils import decode_hex
# 用于数字加密
import ecies
class ethereumHandler_OP():
# 类级变量
myPrivateKey = None
myPublicAddr = None
iflogin = None
"""初始化连接以太坊私链"""
def __init__(self):
self.web3 = Web3(Web3.WebsocketProvider("ws://127.0.0.1:8546"))
# 检查是否连接成功
if self.web3.eth.getBlock(0) is None:
print("Failed to connect!")
elif self.web3.isConnected():
# read the abi
# r"D:\pycharm_code\contract\myContract_sol_baseContract.abi", 'r'
with open(r"D:\pycharm_code\contract\myContract_sol_baseContract.abi", 'r') as fo:
preabi = fo.read()
# print(self.preabi)
myabi = json.loads(preabi)
self.myContractAddr = '0x03E006a0323eE1aE1e24A4A2615c77b7A068abd6'
self.myContract = self.web3.eth.contract(address=self.myContractAddr, abi=myabi)
print("Successfully connected")
#print(self.myContract.all_functions())
def PrivateKey_PublicKey_Address(self):
# 读取keystore文件
with open(r"D:\pycharm_code\btc\data\keystore\UTC--2019-09-21T02-01-55.731711200Z--492be64a94551bda23578ebce7ab87aafe61e059",
"r") as f:
self.encrypted_key = f.read()
# 可以看到keystore中存储的是json格式的数据
print("读取到的keystore文件中的信息：",self.encrypted_key)
# 从keystore中获取私钥privatekey，需要输入密码（注意这里的密码并不是私钥）
self.privatekey = Account.decrypt(self.encrypted_key,"123")
print("私钥：",self.privatekey)
# 先创建keys模块下的私钥对象
priv_key = keys.PrivateKey(self.privatekey)
print("priv_key:",priv_key)
# 再解出公钥
self.public_key = priv_key.public_key
print("公钥：",self.public_key)
# 这里的公钥是64字节,是压缩的
print("公钥长度：",len(str(self.public_key)))
# 对公钥使用SHA3加密算法
sha3_pub_key = Web3.keccak(hexstr=str(self.public_key))
print("sha3_pub_key",sha3_pub_key)
# 取后20个字节
print('从公钥生成地址：',Web3.toHex(sha3_pub_key[-20:]))
if __name__ == "__main__":
eth = ethereumHandler_OP()
eth.PrivateKey_PublicKey_Address()
#encrypted_msg = eth.encryptMsg("Hello,world!11")
#print(eth.decryptMsg(encrypted_msg))
#eth.test()
结果如图：
使用eciespy模块,在上面class ethereumHandler_OP类中加入函数：
import ecies
class ethereumHandler_OP():
#...此处省略上面所有函数
def encryptMsg(self,_msg):
'''
params:_msg必须是字节bytes类型，由b''定义的字符串
'''
encrypted_msg = ecies.encrypt(self.public_key.to_hex(),bytes(_msg,encoding='utf8'))
return encrypted_msg
def decryptMsg(self,_encryptedmsg):
#private_hex = Web3.toHex(self.privatekey)
recovered_msg = ecies.decrypt(self.privatekey,_encryptedmsg)
return recovered_msg
（1）.试着对“Hello World!11进行加密”
if __name__ == "__main__":
eth = ethereumHandler_OP()
eth.PrivateKey_PublicKey_Address()
# 调用加密解密函数
encrypted_msg = eth.encryptMsg("Hello,world!11")
得到加密信息如下：
（2）.然后就是解密：
if __name__ == "__main__":
eth = ethereumHandler_OP()
eth.PrivateKey_PublicKey_Address()
# 调用加密解密函数
encrypted_msg = eth.encryptMsg("Hello,world!11")
print("加密信息如下：",encrypted_msg)
print("解密信息:",eth.decryptMsg(encrypted_msg))
#eth.test()
结果：
以上是以太坊实现公钥加密的过程。
完整代码如下：
import json
from web3 import Web3,Account
# 用于解密
from functools import wraps
from eth_account.messages import encode_defunct
from eth_keys import keys
from eth_utils import decode_hex
# 用于数字加密
import ecies
class ethereumHandler_OP():
# 类级变量
myPrivateKey = None
myPublicAddr = None
iflogin = None
"""初始化连接以太坊私链"""
def __init__(self):
self.web3 = Web3(Web3.WebsocketProvider("ws://127.0.0.1:8546"))
# 检查是否连接成功
if self.web3.eth.getBlock(0) is None:
print("Failed to connect!")
elif self.web3.isConnected():
# read the abi
# r"D:\pycharm_code\contract\myContract_sol_baseContract.abi", 'r'
with open(r"D:\pycharm_code\contract\myContract_sol_baseContract.abi", 'r') as fo:
preabi = fo.read()
# print(self.preabi)
myabi = json.loads(preabi)
self.myContractAddr = '0x03E006a0323eE1aE1e24A4A2615c77b7A068abd6'
self.myContract = self.web3.eth.contract(address=self.myContractAddr, abi=myabi)
print("Successfully connected")
#print(self.myContract.all_functions())
def PrivateKey_PublicKey_Address(self):
# 读取keystore文件
with open(r"D:\pycharm_code\btc\data\keystore\UTC--2019-09-21T02-01-55.731711200Z--492be64a94551bda23578ebce7ab87aafe61e059",
"r") as f:
self.encrypted_key = f.read()
# 可以看到keystore中存储的是json格式的数据
print("读取到的keystore文件中的信息：",self.encrypted_key)
# 从keystore中获取私钥privatekey，需要输入密码（注意这里的密码并不是私钥）
self.privatekey = Account.decrypt(self.encrypted_key,"123")
print("私钥：",self.privatekey)
#private_hex = Web3.toHex(self.privatekey)
# 可以看到私钥是一个256位的二进制数字，32字节
#print("privatekey=>:{}".format(private_hex))
#print("私钥长度：",len(str(private_hex)))
#print("从私钥生成地址：",Account.privateKeyToAccount(self.privatekey).address)
# 从私钥中解出公钥
#private_key_bytes = decode_hex(str(private_hex))
#print("private_key_bytes:",private_key_bytes)
#priv_key = keys.PrivateKey(private_key_bytes)
# 先创建keys模块下的私钥对象
priv_key = keys.PrivateKey(self.privatekey)
print("priv_key:",priv_key)
# 再解出公钥
self.public_key = priv_key.public_key
print("公钥：",self.public_key)
# 这里的公钥是64字节,是压缩的
print("公钥长度：",len(str(self.public_key)))
# 对公钥使用SHA3加密算法
sha3_pub_key = Web3.keccak(hexstr=str(self.public_key))
print("sha3_pub_key",sha3_pub_key)
# 取后20个字节
print('从公钥生成地址：',Web3.toHex(sha3_pub_key[-20:]))
def encryptMsg(self,_msg):
'''
params:_msg必须是字节bytes类型，由b''定义的字符串
'''
encrypted_msg = ecies.encrypt(self.public_key.to_hex(),bytes(_msg,encoding='utf8'))
return encrypted_msg
def decryptMsg(self,_encryptedmsg):
#private_hex = Web3.toHex(self.privatekey)
recovered_msg = ecies.decrypt(self.privatekey,_encryptedmsg)
return recovered_msg
def signtMsg(self,_msg):
print("original msg:",_msg)
# 构造加密前的数据体
premsg = encode_defunct(text=_msg)
print("预准备的数据体：",premsg)
signedmsg = Account.sign_message(premsg,self.privatekey)
print("签名后的信息：",signedmsg)
def vertifyMsg(self,_signedmsg):
print(Account.recover_message("Hello,world!",))
def test(self):
private_1 = '0x95d3c5e483e9b1d4f5fc8e79b2deaf51362980de62dbb082a9a4257eef653d7d'
public_1 = '0x98afe4f150642cd05cc9d2fa36458ce0a58567daeaf5fde7333ba9b403011140a4e28911fcf83ab1f457a30b4959efc4b9306f514a4c3711a16a80e3b47eb58b'
print(len(public_1))
address_1 = '0x47e801184B3a8ea8E6A4A7A4CFEfEcC76809Da72'
encryptmsg = ecies.encrypt(public_1,b'hello,world!')
print("加密的信息：",encryptmsg)
decryptmsg = ecies.decrypt(private_1,encryptmsg)
print("解密的信息：",decryptmsg)
if __name__ == "__main__":
eth = ethereumHandler_OP()
eth.PrivateKey_PublicKey_Address()
# 调用加密解密函数
encrypted_msg = eth.encryptMsg("Hello,world!11")
print("加密信息如下：",encrypted_msg)
print("解密信息:",eth.decryptMsg(encrypted_msg))
#eth.test()
补充：公钥的两种形式（压缩和非压缩编码）
从私钥解出公钥的过程中，公钥具有两种编码方式（压缩编码、非压缩编码），这可能导致公钥的最终显示不同，差了一个04前缀。
在javascript中，引入secp256k1、keccakjs模块，解出来的公钥形式如下：
而在python中利用eth_keys模块解出的公钥形式如下：
两者相差了一个十六进制的04前缀，而有04前缀的被称为“非压缩编码”，没有04前缀的称为“压缩编码”
链接点击这里
其中sign a message 和 verify a message。
补充：可以实现公钥加密的原理这是关于椭圆加密算法ECDSA的部分，感兴趣的可以查找关于ECDSA的实现原理进行了解。
各位大佬如果有其他更方便的实现方法可以在讨论区告诉我一下。之前搞这个真的很是头大。
------偷得浮生半日闲，又摘桃花换酒钱！
作者：qq_41907714
