《Nodejs开发加密货币》之十八：地址

Posted 2020-07-30 imfly

前言

上篇我们介绍了亿书的共识机制，是入门部分的补充，这篇开始介绍包括共识机制在内的加密货币的核心技术实现。另外，DPOS共识机制，首先需要通过用户注册为受托人，然后才会有一系列其他的操作，因此要从用户帐号开始。而对于亿书这款加密货币而言，用户帐号本质就是加密货币的地址。本篇，我们就来好好研究它。

源码

account.js https://github.com/Ebookcoin/ebookcoin/blob/master/logic/account.js

accounts.js https://github.com/Ebookcoin/ebookcoin/blob/master/modules/accounts.js

contacts.js https://github.com/Ebookcoin/ebookcoin/blob/master/modules/contacts.js

类图

地址主要通过modules/accounts.js模块处理，类图如下：

流程图

这里的逻辑并不复杂，其本质就是一种交易，所以，我们将在《交易》那篇提供详细的流程图。

解读

计算机软件是人类活动的模拟和程序化，也就是大家所谓的“虚拟化”。在设计的时候，都会设想一个角色（Role）代替人类，负责完成要开发的各类操作。这个角色，通常在开发中被定义为用户（User），用户看到并可操作的就是用户帐号，在此基础上，才能进行权限认证，记录和管理与用户有关的各类操作。

比特币里的用户角色仅仅就是一个比特币地址，该地址是通过Hash算法进行加密处理的字符串，因此我们叫它Hash地址。同时，基于真实网络的复杂性，对于IP地址的追踪也不容易，所以比特币的匿名性很好（因为压根就没有给你暴露名字的机会）。

亿书作为一款加密货币产品，自然也提供了类似的Hash地址。并基于该地址，扩展提供了其他功能，比如“别名地址”。原因有三个：

1. 本质需要。版权保护应用，必然要明确版权所有人，实名信息是基本要求，如果再进行完全的匿名操作，显然有点不合适，属于跟自己过不去。当然，普通阅读用户不需要实名，亿书允许保持足够的匿名性。
2. 用户需要。复杂的字符串地址不适合人类脑记，很多人在最初接触比特币的时候，非常不习惯，经常弄混、忘记自己的比特币地址就是很好的证明。
3. 产品需要。说到交互功能，比特币除了交易之外，是没有什么交互的。而作为面向普通用户的亿书，要提供基本写作、团队协作、自出版等极具个性化的功能，交互功能被摆在突出位置，充满个性化的用户名是必须的。

具体操作时，可以实现下面的需求，详见 亿书白皮书 ：

1. 用户可以注册一个用户名，它相当于是用户帐户的一个别名;
2. 用户名都是唯一的;
3. 注册后无法更改或删除;
4. 用户名可作为支付地址，所以称为别名地址，类似于人们常用的支付宝帐号，其它用户可以直接向该用户的用户名付款，用户不再需要记下一长串的加密货币地址;
5. 用户可以维护一个联系人列表。

这些操作和信息，都可以在客户端里完成，如下图所示：

1.公共Api

看 modules/accounts.js 368行的代码， 如下：

// 368行
router.map(shared, {
  "post /open": "open",
  "get /getBalance": "getBalance",
  "get /getPublicKey": "getPublickey",
  "post /generatePublicKey": "generatePublickey",
  "get /delegates": "getDelegates",
  "get /delegates/fee": "getDelegatesFee",
  "put /delegates": "addDelegates",
  "get /username/get": "getUsername",
  "get /username/fee": "getUsernameFee",
  "put /username": "addUsername",
  "get /": "getAccount"
});

// 439行
library.network.app.use('/api/accounts', router);

前面，我们分析过，这里的router是helpers/router.js的一个实例。上述代码，最终会在439行的调用中，映射为公共Api，并分别对应shared中的方法，如：

// accounts
get /api/accounts/ -> shared.getAccount //帐号主页

post /api/accounts/open -> shared.open //登录
get /api/accounts/getBalance -> shared.getBalance
get /api/accounts/getPublicKey -> shared.getPublickey
post /api/accounts/generatePublicKey -> shared.generatePublickey

// username
get /api/accounts/username/get -> shared.getUsername
get /api/accounts/username/fee -> shared.getUsernameFee
put /api/accounts/username -> shared.addUsername //注册用户名

// delegates
get /api/accounts/delegates -> shared.getDelegates
get /api/accounts/delegates/fee -> shared.getDelegatesFee
put /api/accounts/delegates -> shared.addDelegates

// count 对应431行单独定义
get /api/accounts/count -> private.accounts

// 另外两个是在debug或top环境下调试用的，暂且不表。
...

这里的delegates（受托人）api，以及后面的debug环境下的api，暂且不提。通盘浏览这些公开接口信息，我们知道，可以直接浏览的信息主要包括余额（balance)、公钥（publicKey)、用户名（username）及修改用户名需要花费的费用（fee），以及受托人及其费用等，可以产生公钥和添加用户名。但是，没有删除和修改用户名的功能，所以一旦注册了用户名，想要修改，只能重新注册一个。

2.Hash地址

比特币地址是使用前缀来区分的，比如：1开头的地址就是我们实际使用的地址，3开头的地址是测试地址。而亿书，使用后缀来区分，通常以L结尾。代码在modules/accounts.js文件里：

// 455行
Accounts.prototype.generateAddressByPublicKey = function (publicKey) {
    var publicKeyHash = crypto.createHash('sha256').update(publicKey, 'hex').digest();
    var temp = new Buffer(8);
    for (var i = 0; i < 8; i++) {
        temp[i] = publicKeyHash[7 - i];
    }

    var address = bignum.fromBuffer(temp).toString() + 'L';
    if (!address) {
        throw Error("wrong publicKey " + publicKey);
    }
    return address;
};

另一个类似的地址，就是区块链的以c结尾的块地址，用来标注generatorId，代码与上面的基本一致：

// logic/block.js 20行
private.getAddressByPublicKey = function (publicKey) {
    var publicKeyHash = crypto.createHash('sha256').update(publicKey, 'hex').digest();
    var temp = new Buffer(8);
    for (var i = 0; i < 8; i++) {
        temp[i] = publicKeyHash[7 - i];
    }

    var address = bignum.fromBuffer(temp).toString() + "C";
    return address;
}

// 上面的方法，在312行dbRead函数里调用，
generatorId: private.getAddressByPublicKey(raw.b_generatorPublicKey),

3.别名地址

用户名相当于地址别名，就像支付宝帐号，所以白皮书说“别名地址”。我们知道，只有在转移支付的时候，才会用到地址（接受地址和发送地址），所以体现把用户名当作地址的逻辑代码，自然要在处理“资金转移”的交易代码里，看看modules/transactions.js文件，具体如下：

// modules/transactions.js 文件
// 652行
shared.addTransactions = function (req, cb) {
    var body = req.body;
    library.scheme.validate(body, {
        ...
        },
    // 685行
        required: ["secret", "amount", "recipientId"]
    }, function (err) {
    ...

    // 702行
        var isAddress = /^[0-9]+[L|l]$/g;
        if (isAddress.test(body.recipientId)) {
            query.address = body.recipientId;
        } else {
            query.username = body.recipientId;
        }

    library.balancesSequence.add(function (cb) {
            modules.accounts.getAccount(query, function (err, recipient) {
                ...
        // 717行
                var recipientId = recipient ? recipient.address : body.recipientId;
                var recipientUsername = recipient ? recipient.username : null;

                            ...

                            try {
                                var transaction = library.logic.transaction.create({
                  // 764行
                  type: TransactionTypes.SEND,
                                    amount: body.amount,
                                    sender: account,
                                    recipientId: recipientId,
                                    recipientUsername: recipientUsername,
                                    keypair: keypair,
                                    requester: keypair,
                                    secondKeypair: secondKeypair
                                });
                            } catch (e) {
                                return cb(e.toString());
                            }
                        ...

上述代码，实现的就是资金转账的功能（后台编码的交易类型TransactionTypes.SEND，见764行），毫无疑问，必须提供三个参数”secret”, “amount”, “recipientId”（见685行）。从702行可知，其中recipientId 可以是字符串地址，也可以是用户名。从764行以后的代码还可以了解到，交易时的recipientId和recipientUsername字段都保存在数据库里了。

4.注册用户名

亿书默认不提供别名地址，需要用户注册。从上面的Api，很容易找到“注册用户名”的源码方法shared.addUsername，如下：

// 868行
shared.addUsername = function (req, cb) {
    var body = req.body;
    library.scheme.validate(body, {
        type: "object",
        properties: {
      ...
        },

    // 890行
        required: ['secret', 'username']
    }, function (err) {
      // 896行
        var hash = crypto.createHash('sha256').update(body.secret, 'utf8').digest();
        var keypair = ed.MakeKeypair(hash);

        if (body.publicKey) {
            if (keypair.publicKey.toString('hex') != body.publicKey) {
                return cb("Invalid passphrase");
            }
        }

        library.balancesSequence.add(function (cb) {
            if (body.multisigAccountPublicKey && body.multisigAccountPublicKey != keypair.publicKey.toString('hex')) {
                modules.accounts.getAccount({publicKey: body.multisigAccountPublicKey}, function (err, account) {
          ...

                    modules.accounts.getAccount({publicKey: keypair.publicKey}, function (err, requester) {
            ...
                        try {
              // 949行
                            var transaction = library.logic.transaction.create({
                                type: TransactionTypes.USERNAME,
                                username: body.username,
                                sender: account,
                                keypair: keypair,
                                secondKeypair: secondKeypair,
                                requester: keypair
                            });
                        } catch (e) {
                            return cb(e.toString());
                        }
                        modules.transactions.receiveTransactions([transaction], cb);
                    });
                });
            } else {
                self.getAccount({publicKey: keypair.publicKey.toString('hex')}, function (err, account) {
                    ...

                    try {
            // 984行
                        var transaction = library.logic.transaction.create({
                            type: TransactionTypes.USERNAME,
                            username: body.username,
                            sender: account,
                            keypair: keypair,
                            secondKeypair: secondKeypair
                        });
                    } catch (e) {
                        return cb(e.toString());
                    }
                    modules.transactions.receiveTransactions([transaction], cb);
                });
            }

        ...

分析代码949行和984行，可以了解到，所谓的注册用户名，实质上就是提交了一个TransactionTypes.USERNAME类型的交易。890行代码，说明该Api必须两个参数，用户要提供明文密码(secret)和用户名(username)。

5.联系人列表

亿书具备社交功能，维护了一个联系人列表。与传统中心化软件不同的是，加密货币系统里，处处是交易，用户关注其他用户的行为，也是一项交易（内部的交易类型为TransactionTypes.FOLLOW）。

这项功能的源码在文件modules/contacts.js里，类图如下：

与其他模块文件一样，我们可以非常清晰的看到该文件提供的公共Api，如下：

// modules/contacts.js文件
// 198行
router.map(shared, {
  "get /unconfirmed": "getUnconfirmedContacts",
  "get /": "getContacts",
  "put /": "addContact",
  "get /fee": "getFee"
});

这些Api很简单，我们重点关注其中两个Api：

put /api/contacts -> shared.addContact //添加关注功能
get /api/contacts -> shared.getContacts //获得列表

对应方法的源码：

// 406行
shared.addContact = function (req, cb) {
    var body = req.body;
    library.scheme.validate(body, {
        ...
    // 431行
        required: ["secret", "following"]
    }, function (err) {
        ...

    // 448行
        var followingAddress = body.following.substring(1, body.following.length);
        var isAddress = /^[0-9]+[L|l]$/g;
        if (isAddress.test(followingAddress)) {
            query.address = followingAddress;
        } else {
            query.username = followingAddress;
        }

        library.balancesSequence.add(function (cb) {
            if (body.multisigAccountPublicKey && body.multisigAccountPublicKey != keypair.publicKey.toString('hex')) {
        ...
                        try {
                            var transaction = library.logic.transaction.create({
                                type: TransactionTypes.FOLLOW,
                                sender: account,
                                keypair: keypair,
                                secondKeypair: secondKeypair,
                                contactAddress: followingAddress, // 511行
                                requester: keypair
                            });
                        } catch (e) {
                            return cb(e.toString());
                        }
                        modules.transactions.receiveTransactions([transaction], cb);
                    });
                });
            ...

431行，添加关注需要两个参数”secret”和”following”，这里”following”其实就是用户的帐号地址或用户名（见448行）。然后，经过一系列验证之后，写入数据库的contactAddress字段（见511行），一个关注的操作过程就完成了。

然后，用户通过客户端浏览自己的联系人列表，需要用到另一个Api，对应的方法是shared.getContacts，如下：

shared.getContacts = function (req, cb) {
      // 362行
        modules.accounts.getAccount({address: query.address}, function (err, account) {
            ...

            async.series({
                contacts: function (cb) {
          // 372行
                    if (!account.contacts.length) {
                        return cb(null, []);
                    }
                    modules.accounts.getAccounts({address: {$in: account.contacts}}, ["address", "username"], cb);
                },
                followers: function (cb) {
                    if (!account.followers.length) {
                        return cb(null, []);
                    }
                    modules.accounts.getAccounts({address: {$in: account.followers}}, ["address", "username"], cb);
                }
            ...
            });
        });
    });
};

这段代码最重要的部分，就是362行modules.accounts.getAccount方法的调用，获得对应地址的用户帐号（account）实例，联系人都保存在该实例的account.contacts里。

总结

读完代码，可以发现，代码逻辑非常简单，仅仅相当于两个基本功能，一个是生成加密货币的Hash地址，另一个是通过交易模块扩展和关联其他功能。其中，Hash地址是基础，在整个亿书的开发设计中，无处不在，签名、验证和交易，以及区块链等需要它。接下来我们介绍签名和验证，请看下一篇：签名和多重签名。

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参考

亿书白皮书 http://ebookchain.org/ebookchain.pdf