[幣嚴BIZZAN區塊鏈]數字貨幣交易所錢包對接之比特幣（BTC）

在幣嚴BIZZAN開發數字貨幣交易所的過程中，一共有兩大難點，一個是高速撮合交易引擎，另一個是錢包對接，這兩者是我們團隊以前沒有接觸過的。這個系列的文章主要介紹數字貨幣交易所錢包對接實現技術。第一個要對接的是比特幣BTC，因為BTC的提現過程比較簡單，用戶在交易所提交提幣需求，然后由交易所進行審核，接着進行系統打幣或者人工打幣。

交易所對接比特幣錢包的方式

交易所對接比特幣錢包的方式有兩種：
1. 自建BTC節點
BTC的節點支持通過RPC的方式進行訪問，因此自建一個節點可以很快速對區塊和交易進行查詢。但是因為BTC節點會同步所有區塊，截至到現在（2018/09/10）的區塊高度已達500000，因此這需要大量的硬盤存儲空間，16年就已需要至少160G。如果每個幣種都自建節點，耗費的硬盤存儲空間會很大，並且要承擔維護節點的工作。而初創團隊對資金的合理利用要求比較高，因此，我們舍棄了這種方式，而采用了第二種方式。
2. 第三方API+區塊鏈瀏覽器
通過第三方API可以對比特的錢包進行操作，如生成密鑰對、打幣等。同時通過區塊鏈瀏覽器提供的開放接口也可以進行交易的查詢。因此我們團隊采用了這種方式對接比特幣錢包。

比特幣錢包知識點

1.比特幣錢包密鑰生成
這里需要了解的知識點是比特幣錢包：首先、比特幣錢包可以離線生成，通過一系列的加密運算過程，如果你不嫌麻煩也可以自己去實現，但是沒必要重復造輪子；其次、比特幣錢包離線生成也可以保證不重復。你不用擔心比特幣地址會用完，因為理論上比特幣錢包可以生成地址數量比宇宙中所有原子加起來的數量都多，所以擔心離線生成的錢包地址與別人重復這種擔心是完全沒必要的。

2.比特幣網絡中沒有賬戶概念
如果你接觸過以太坊，就知道以太坊有賬戶概念，賬戶這個概念更加貼近於我們現實生活，有了賬戶就可以看到余額。但是比特幣沒有這樣的概念，感興趣的可以去研究一下比特幣里的UTXO。比特幣只有交易，那你很好奇，只有流水賬那怎么知道一個地址的余額的？比特幣是通過計算你的錢包地址所有轉入與所有轉出之間的差值來計算出來的。你可能還想問，要轉賬給某個地址10個比特幣的過程是怎樣的？首先比特幣網絡會將你當前余額計算出來，看看夠不夠轉，如果夠，那么比特幣網絡會把以前轉入你地址的交易所謂輸入，也就是input，再把你轉入到其他地址的交易作為輸出，也就是output。我們從區塊鏈瀏覽器blockchain.info提供的API可以查詢到下面這樣的結果：

 {
    "hash":"b6f6991d03df0e2e04dafffcd6bc418aac66049e2cd74b80f14ac86db1e3f0da",
    "ver":1,
    "vin_sz":1,
    "vout_sz":2,
    "lock_time":"Unavailable",
    "size":258,
    "relayed_by":"64.179.201.80",
    "block_height, 12200,
    "tx_index":"12563028",
    "inputs":[
            {
                "prev_out":{
                    "hash":"a3e2bcc9a5f776112497a32b05f4b9e5b2405ed9",
                    "value":"100000000",
                    "tx_index":"12554260",
                    "n":"2"
                },
                "script":"76a914641ad5051edd97029a003fe9efb29359fcee409d88ac"
            }
        ],
    "out":[
                {
                    "value":"98000000",
                    "hash":"29d6a3540acfa0a950bef2bfdc75cd51c24390fd",
                    "script":"76a914641ad5051edd97029a003fe9efb29359fcee409d88ac"
                },
                {
                    "value":"2000000",
                    "hash":"17b5038a413f5c5ee288caa64cfab35a0c01914e",
                    "script":"76a914641ad5051edd97029a003fe9efb29359fcee409d88ac"
                }
        ]
 }

 

查詢鏈接：https://blockchain.info/rawtx/b6f6991d03df0e2e04dafffcd6bc418aac66049e2cd74b80f14ac86db1e3f0da
上面是查詢一個交易（Transaction）查詢到的結果，可以看到其中int和out包含多條結果。

交易所充值邏輯設計

 

 

上圖是交易所充值邏輯的設計圖，下面簡單說一下流程：
首先、我們通過比特幣錢包API批量生成如10000個比特幣錢包地址。當用戶在交易所中獲取自己的BTC充值地址時，我們從這10000個地址中為他分配一個（地址綁定UID）
然后、我們會事先運行一個監聽任務程序，這個程序負責從比特幣區塊鏈瀏覽器獲取最新的區塊信息，然后解析其中的交易涉及到的地址，當發現output中出現我們已分配的地址時，我們就為這個地址綁定的用戶資產表中添加BTC余額。
最后、提醒用戶充值到賬。

實現方法代碼演示(Java)

1. 通過第三方錢包API生成比特幣地址：
這里我們使用的是開源代碼bitcoinj，通過maven導入這個庫，示例代碼如下

import java.io.File;
import java.io.IOException;

import org.bitcoinj.core.ECKey;
import org.bitcoinj.core.NetworkParameters;
import org.bitcoinj.params.TestNet3Params;
import org.bitcoinj.wallet.Wallet;
/**
 * 演示生成/保存密鑰對和錢包地址到文件
 * @author bizzan.com
 *
 */
public class GenerateKeyPair {
    
    public static void main(String[] args) {
        
        // 如在主網中生成錢包密鑰對，需要改為MainNetParms
        NetworkParameters params  = TestNet3Params.get(); 
        
        Wallet wallet = null;
        // 創建一個文件用於保存錢包文件
        final File walletFile = new File("test.wallet");
        
        wallet = new Wallet(params);
        
        // 循環生成10個密鑰對並添加到錢包
        for(int i = 0; i < 10000; i++) {
            ECKey key = new ECKey();
            wallet.importKey(key);
        }
        try {
            // 保存錢包文件
            wallet.saveToFile(walletFile);
            // 打印錢包內容信息
            System.out.println(wallet.toString(true, true, true, null));

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

通過這段代碼就可以生成10000個錢包地址，你可以把它保存在文件里。實際應用時，你還需要把10000個錢包地址保存到數據庫中，但是私鑰千萬不要保存到聯網數據庫中。
通過下面的代碼可以讀取你保存到文件里的錢包內容：

import java.io.File;

import org.bitcoinj.core.ECKey;
import org.bitcoinj.core.NetworkParameters;
import org.bitcoinj.params.TestNet3Params;
import org.bitcoinj.wallet.UnreadableWalletException;
import org.bitcoinj.wallet.Wallet;

/**
 * 從文件導入錢包，注意需要先運行GenerateKeyPair生成錢包文件
 * @author bizzan.com
 *
 */
public class ImportWalletFromFile {

    public static void main(String[] args) {
        // 如在主網中生成錢包密鑰對，需要改為MainNetParms
        NetworkParameters params  = TestNet3Params.get(); 
        
        Wallet wallet = null;
        // 創建一個文件用於保存錢包文件
        final File walletFile = new File("test.wallet");
        
        try {
            // 從文件加載錢包
            wallet = Wallet.loadFromFile(walletFile);
            // 打印錢包信息
            System.out.println(wallet.toString(true, true, true, null));
            

            // 獲取錢包第一個密鑰對
            ECKey firstKey = wallet.getImportedKeys().get(0);
            // 打印密鑰對信息
            System.out.println("The first key is: \n" + firstKey.toString());
            // 打印密鑰對中的私鑰（HEX）
            System.out.println("The first key Private Key(HEX) is: " + firstKey.getPrivateKeyAsHex());
            // 打印密鑰對中的私鑰（WIF=Wallet Import Format）
            System.out.println("The first key Private Key(WIF) is: " + firstKey.getPrivateKeyAsWiF(params));
            // 打印密鑰對中的公鑰:
            System.out.println("The first key Public Key is: " +firstKey.getPubKey());
            // 打印密鑰對中的公鑰（HEX）
            System.out.println("The first key Public Key(HEX) is: " + firstKey.getPublicKeyAsHex());
            // 打印密鑰對中的公鑰（Hash）
            System.out.println("The first key Public Key(Hash) is: " + firstKey.getPubKeyHash());
            // 打印密鑰對錢包地址
            System.out.println("The first key Wallet Address is: " + firstKey.toAddress(params));
            
            
            // 通過公鑰查找密鑰對：findKeyFromPubHash(byte[] pubkeyHash)
            ECKey resultKey1 = wallet.findKeyFromPubHash(firstKey.getPubKeyHash());
            System.out.println("Find Key From PubHash: " + resultKey1.toString());
            // 判斷公鑰是否在錢包：isPubKeyHashMine(byte[] pubkeyHash)
            System.out.println("Is PubKeyHash Mine: " + wallet.isPubKeyHashMine(firstKey.getPubKeyHash()));
            // 通過公鑰查找密鑰對：findKeyFromPubKey(byte[] pubkey)
            ECKey resultKey2 = wallet.findKeyFromPubKey(firstKey.getPubKey());
            System.out.println("Find Key From PubKey: " + resultKey2.toString());
            // 判斷公鑰是否在錢包：isPubKeyMine(byte[] pubkey)
            System.out.println("Is PubKey Mine: " + wallet.isPubKeyMine(firstKey.getPubKey()));
        } catch (UnreadableWalletException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

2. 通過區塊鏈瀏覽器監聽錢包地址：
通過輪詢的方式，如每隔1個小時查詢一次區塊鏈瀏覽器，獲取最新的區塊信息，再對其中的地址信息進行解析，示例代碼如下：

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintStream;

import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.client.ClientProtocolException;
import org.apache.http.client.config.RequestConfig;
import org.apache.http.client.methods.CloseableHttpResponse;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient;
import org.apache.http.impl.client.HttpClients;
import org.apache.http.util.EntityUtils;

import com.alibaba.fastjson.JSONArray;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;

/**
 * 演示通過Blockchain.info提供的JSON Http獲取比特幣區塊信息
 * @author bizzan.com
 *
 */
public class ApiApp {

    private final static String requstHttpUrl = "https://blockchain.info/";
    
    public static void main(String[] args) {
        String param = "block-height/500000?format=json";
        String result = sendGet(requstHttpUrl, param);
        
        JSONObject jsonObject = JSONObject.parseObject(result);
        JSONArray arr = jsonObject.getJSONArray("blocks");
        
        JSONArray txList = arr.getJSONObject(0).getJSONArray("tx");
        for(int i = 0; i < txList.size(); i++) {
            JSONObject txObj = txList.getJSONObject(i);
            JSONArray outs = txObj.getJSONArray("out");
            for(int j = 0; j < outs.size(); j++) {
                JSONObject outObj = outs.getJSONObject(j);
                // 這里已獲取交易信息（包含收幣地址信息），由此可將此地址與充值地址庫對比，進行充值后續工作
                System.out.println("tx_index:" + outObj.getIntValue("tx_index") + " - addr:" + outObj.getString("addr"));
            }
        }
    }
    
    public static String sendGet(String url, String param) {
        CloseableHttpClient httpClient = null;
        CloseableHttpResponse response = null;
        String result = "";
        try {
            httpClient = HttpClients.createDefault();
            HttpGet httpGet = new HttpGet(url + param);
            RequestConfig requestConfig = RequestConfig.custom().setConnectTimeout(35000)
                    .setConnectionRequestTimeout(35000)
                    .setSocketTimeout(60000)
                    .build();
            httpGet.setConfig(requestConfig);
            response = httpClient.execute(httpGet);
            HttpEntity entity = response.getEntity();
            result = EntityUtils.toString(entity);
        } catch (ClientProtocolException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (null != response) {
                try {
                    response.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (null != httpClient) {
                try {
                    httpClient.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

 

上面的代碼是獲取高度為500000的區塊信息，並對其中的地址進行解析。

BIZZAN(幣嚴) 數字貨幣交易所官方網址：

www.bizzan.com