用 Python 实现区块链公私钥关系
作者：Boblee，人工智能硕士毕业，擅长及爱好python，基于python研究人工智能、群体智能、区块链等技术，并使用python开发前后端、爬虫等。
1、私钥、公钥、地址之间的关系
私钥、公钥：椭圆曲线加密算法生成，但是无法通过公钥倒推得到私钥。公钥的作用是在和对方交易时，使用自己的私钥加密信息，然后对方使用自己的公钥解密获得原始信息，这个过程俗称签名。
地址：由于公钥太长，在交易中不方便使用，就对公钥哈希进行SHA256、RIPEMD160、Base58算法加密生成地址。
2、公私钥加密流程
私钥签名过程：签名即是使用私钥将message加密，然后将原信息和加密后的信息发送出去的过程。
公钥验签过程：收到对方发送的信息和私钥签名后的信息，使用对方的公钥机密签名后的信息，并和原信息进行比对，一致则未篡改，反之。
3、Python实现（以太坊）
生成公私钥
以太坊可以基于密码生成公私钥。
from eth_account import Account
from eth_utils.hexadecimal import encode_hex
from eth_account.messages import encode_defunct
import json
def get_key(key):
"""
获取公钥私钥
:return: 返回公钥、私钥
"""
ac1 = Account.create(key)
return encode_hex(ac1.key),ac1.address
生成的结果：
密钥是：123
私钥是：0xbd26862c106b7985319b72a08b34ffe2827affb1a7c8f17962456a6f7c5a8246
公钥是：0x1761Ae9C3F60124338aEF74C5C322fB23C1AF8b2
私钥签名
当有一笔交易时，可以使用私钥针对交易签名，所以私钥要保存好。
def message_sign(text, prv_key):
"""
基于私钥获取签名
:param text: 待签名的文本
:param prv_key: 私钥
:return: 签名
"""
try:
message = encode_defunct(text=text)
result = Account.sign_message(message, prv_key)
result = str(result)
result = result[result.find("'signature':"):result.find(')})')]
return result[result.find("('") + 2:].replace("'", '')
except:
return '私钥格式不对'
结果是：
原文是：qwe
私钥是：0xbd26862c106b7985319b72a08b34ffe2827affb1a7c8f17962456a6f7c5a8246
签名是：0x86b90940723e1667df873cfdcfc9ca52f045c29bb5ca700ad85f889a99c5bca43c3a5adc1d25f1b10b3314647424918426439178c0f17034cd8302d8305070131b
公钥验签
当矿工打包时，可以使用公钥进行验证签名。
def verifity(text, signature, address):
"""
验证签名
:param text: 原文本
:param signature: 签名
:param address: 公钥
:return: 验证结果
"""
try:
message = encode_defunct(text=text)
address_new = Account.recover_message(message, signature=signature)
if address == address_new:
return '验证一致'
else:
return '验证失败'
except:
return '格式错误'
原文是：qwe
公钥是：0x1761Ae9C3F60124338aEF74C5C322fB23C1AF8b2
签名是：0x86b90940723e1667df873cfdcfc9ca52f045c29bb5ca700ad85f889a99c5bca43c3a5adc1d25f1b10b3314647424918426439178c0f17034cd8302d8305070131b
结果是：验证一致
私钥推导公钥
根据1中的关系私钥是可以推出公钥。
def recover_address(prv_key):
"""
基于私钥推出地址
:param prv_key: 私钥
:return: 地址
"""
try:
acct = Account.from_key(prv_key)
return acct.address
except:
return '格式错误'
结果是：
私钥是：0xbd26862c106b7985319b72a08b34ffe2827affb1a7c8f17962456a6f7c5a8246
结果是：0x1761Ae9C3F60124338aEF74C5C322fB23C1AF8b2
4、结语
本文使用的是基于python的以太坊包eth_account，安装只需pip install eth_account，该库还有其它功能比如基于交易hash推导地址，公钥加密等。