The Hand

Συνεχίζοντας το ταξίδι του self hardening μετά το hack, νομίζω ότι αξίζει να τα ξεκαθαρίσουμε (να τα φρεσκάρω κι εγώ). Πως λειτουργούν τα πορτοφόλια; Entropy → mnemonic words 1. Ξεκινάμε από μία πηγή τυχαιότητας. Συνήθως τραβάμε μία αλληλουχία από 256 bits. (π.χ. 100111010100101010...). Η ασφάλεια από ότι ακολουθεί εξαρτάται από το πόσο πραγματικά τυχαία έχουν παραχθεί αυτά τα πρώτα bits. 2. Εδώ μπαίνει το standard BIP39 mnemonic. (12 / 15 / 18 / 21 /24 λέξεις). Παίρνουμε αυτά τα bits και τα περνάμε από τον SHA256(entropy), παράγουμε ένα hash και παίρνουμε τα 8 πρώτα bits. Έτσι έχουμε: τα πρώτα 256 bits + 8 bits = 264 bits ENTROPY ──────── 110010100101001010101101.... [256 bits] SHA256(ENTROPY) ↓ 10110101... take first 8 bits ↓ 10110101 ENTROPY || CHECKSUM ↓ 264 bits 3. Παίρνουμε αυτά τα 264 και τα χωρίζουμε σε groups των 11 bits. Γιατί 11; γιατί 2^11 = 2048. Αυτός είναι ο αριθμός των λέξεων στο λεξικό του BIP39. Έτσι γίνεται η αντιστοίχηση των bits στις αγγλικές λέξεις. [Από αριθμητική ανάλυση, περνάμε τα bits από το δυαδικό σύστημα στο δεκαδικό σύστημα.] π.χ. Binary: 00000000000 Decimal: 0 Word: abandon Binary: 00000000001 Decimal: 1 Word: ability Binary: 00000000010 Decimal: 2 Word: able Mnemonic → BIP39 seed Το BIP39 παίρνει το mnemonic και ένα passphrase (αν υπάρχει) και παράγει το 512 bit BIP39 seed, μέσω του PBKDF2-HMAC-SHA512. 256-bit entropy ↓ 24-word mnemonic ↓ PBKDF2 ↓ 512-bit seed Σε αυτό το στάδιο δηλαδή παράγεται ένα κρυπτογραφικά παράγωγο κλειδί σε μορφή hash. [φανταστείτε το εξαπλουστευτικά σαν hash faction π.χ. sha512(hello)=2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e 1b161e5c1fa7425e73043362938b9824] ---------------------------------------------------------- Το passphrase εδώ παίζει μεγάλο ρόλο. Αν χρησιμοποιείς ή όχι passphrase σε αυτό το στάδιο παράγει τελείως διαφορετικό 512 bit seed με τις ίδιες λέξεις. Mnemonic + "" Seed #1 Mnemonic + "pass" Seed #2 ---------------------------------------------------------- BIP32 To BIP39 μας έδωσε το seed. To BIP32 παίρνει το seed και χρησιμοποιώντας πάλι το sha512 παράγει πάλι σε μορφή hash ένα 512bit output. HMAC-SHA512(key: "μία σταθερά", data: seed) = 512bit. Αυτά τα bits χωρίζονται σε 2 κομμάτια από την αρχή ως την μέση και από την μέση στο τέλος ας πούμε, το αριστερό και το δεξί. Το αριστερό (IL) είναι το λεγόμενο master private key Το δεξί (IR) είναι το master chain code. Από αυτά τα δύο, επαγωγικά μπορείς να παράγεις δισεκατομμύρια παράγωγα IL, IR pairs. (κάπου 2^32 ζευγάρια) [kchild​ = (kparent​+IL) mod n] Parent private key + IL ↓ modulo secp256k1 n ↓ Child private key Γίνεται αρκετά περίπλοκο όταν τα παιδιά είναι πολλά και κάνουν και εγγόνια :) Παράγωγα Τα διάφορα address types χρησιμοποιούν διαφορετικά stadards για το πως θα παράγουν private keys από το master. έστω m m σημαίνει master. Το "master node" είναι αυτό που που έχει μέσα του τα master private key και master chain code. Όταν βλέπετε τα λεγόμενα derivation paths ουσιαστικά εκφράζουν την διαδρομή που παίρνει το εκάστοτε μάστερ για να παράξει τα public, private key pairs. το m/0 σημαίνει πάρε το master node και κάνε derive to child 0. Χρησιμοποιώντας την "HMAC". το m/0/0 σημαίνει πάρε το προηγούμενο child 0 kai φτιάξε το δικό του child 0(το εγγόνι 0) , xρησιμοποιώντας την "HMAC". To Βιtcoin έχει κάποια derivation standards. Βασικά η διαφοροποίηση ξεκινάει αφού έχει παραχθεί το master node. Legacy P2PKH m/44'/0'/0'/0/i Nested SegWit m/49'/0'/0'/0/i Native SegWit m/84'/0'/0'/0/i Taproot m/86'/0'/0'/0/i κτλ To BIP 43 τυποποίησε την σημασιολογία του πρώτου επιπέδου του deriviation path. Τα νούμερα 44, 49, 84, 86 κτλ αντιστοιχούν στα BIPs του εκάστοτε τύπο διεύθυνσης. Ενώ το BIP 44(και το 84) όρισε γενική δομή. m / purpose' / coin_type' / account' / change / address_index Τελικά δηλαδή. Κάθε φορά που πατάς new address στο bitcoin ανάλογα με τον τύπο του address, παράγεις ένα νέο ζεύγος private kai public keys, με το μονοπάτι που έχει ορίσει το πορτοφόλι σου. ---------------------------------------------------------- Private / public keys Από τα παραγόμενα private keys, παράγονται τα δημόσια κλειδιά ή διευθύνσεις που δεχόμαστε νομίσματα. Δύο είναι τα βασικά signature schemes. Legacy / Segwit = ECDSA Taproot = Schnorr και τα δύο χρησιμοποιούν το elliptic curve. Με λογισμό και παίρνοντας σαν σημείο έναρξης (το prvt key) υπολογίζουμε ένα αντίστοιχο σημείο πάνω στην καμπύλη το public key. ---------------------------------------------------------- Συναλλαγές ας πάρουμε σαν παράδειγμα αυτό το path m/84'/0'/0'/0/5 Ας πούμε ότι έχει κάποια sats σε αυτό το 5ο address και θες να τα ξοδέψεις. Το πορτοφόλι ξέρει το deriviation path, παράγει το child private key από το master, φτιάχνει την δομή της συναλλαγής: INPUT UTXO A = 0.01 BTC OUTPUTS 0.006 BTC → Bob 0.0039 BTC → change address fee 0.0001 BTC Από αυτά τα tx data (μετά από ανακατασκευή) φτιάχνει το λεγόμενο signhash. Με το signhash και το prvt key μέσω πάλι elliptic curve παράγεται η υπογραφή. Το πορτοφόλι κτίζει την τελική μορφή της συναλλαγής INPUT: revious txid + output index signature public key OUTPUTS: Bob → X BTC Change → Y BTC fee locktime version ... Στο δίκτυο ανεβαίνει μόνο η υπογραφή και το public key. Στην συνέχεια ακολουθεί η εκπομπή της συναλλαγής στο δίκτυο των Bitcoin nodes. Tα nodes δεν εμπιστεύονται το wallet. Έτσι το signhash υπολογίζεται σε κάθε "hop" ή node. Ελέγχει δηλαδή ότι η signature είναι μαθηματικά συμβατή με αυτό το public key και αυτό ακριβώς το transaction message. Αν όλα είναι εντάξει, βάζει την συναλλαγή στο δικό του mempool και αναμένει να μπει σε block. ---------------------------------------------------------- Οπότε καταλήξαμε ότι το "πράγμα" που υπογράφει τις συναλλαγές είναι το private key. Τι κρατάνε τα πορτοφόλια μέσα στο secure element; Δυστυχώς δεν είναι μία απάντηση. Συνήθως: BIP39 seed BIP32 master prvt key /root key device-specific encryption keys attestation/authenticity keys κ.α. ---------------------------------------------------------- Όποτε σωστά πολύ σκέφτονται ότι το mnemonic δεν είναι μέσα στο πορτοφόλι μας. Αλλά είναι μια παράγωγος του. Το κείμενο δεν είναι τεχνικά άρτιο. Προσπάθησα αρκετά να εξ απλουστεύσω κάποιες διαδικασίες. Αντιμετωπίστε το σαν νοητικό πλαίσιο της λειτουργείας των wallets. Αν θέλει κάποιος να εμβαθύνει καλή αρχή είναι το Mastering Bitcoin του aantonop. Βγήκε λίγο πιο τεχνικό απ' όσο το φανταζόμουν. Αλλά ελπίζω να βοηθήσει και κάποιον, όπως βοήθησε και μένα. github.com/bitcoinbook/bitco…