Qu'est-ce qu'un portefeuille ?

Les portefeuilles sont des outils essentiels qui permettent aux utilisateurs de gérer leurs comptes blockchain, de stocker en toute sécurité leurs actifs et de signer des transactions pour apporter des modifications à l'état de la blockchain.

Dans ce post, nous couvrirons ce qu'est un portefeuille, comment les portefeuilles sont fabriqués, et comment ils utilisent la cryptographie à courbe elliptique pour générer et sécuriser des paires de clés privées-publiques, dériver des phrases de démarrage, et faciliter des interactions sécurisées avec la blockchain.

Qu'est-ce qu'un portefeuille?Un portefeuille est une application qui vous permet de visualiser et d'interagir avec votre/vos compte(s) blockchain ; ces comptes vous permettent de soumettre des transactions pour effectuer des actions telles que l'envoi de jetons ou l'interaction avec des contrats intelligents.

Chaque compte sur la blockchain est composé d'une paire de clés cryptographiques ; un ensemble de 2 clés qui sont liées l'une à l'autre. Dans le contexte des blockchains, ce type de compte est généralement appelé un compte possédé par un tiers (EOA), et se compose d'une clé publique et d'une clé privée :

• Clé publique : L'adresse de votre portefeuille. Elle peut être partagée avec n'importe qui, et d'autres personnes (ou contrats intelligents) peuvent l'utiliser pour vous envoyer des cryptomonnaies.- Clé privée : La “clé de signature” que vous utilisez pour signer des messages ou des transactions. Toute personne ayant accès à la clé privée a un contrôle total sur les fonds du portefeuille.Cette paire de clés a une fonction puissante appelée une fonction de porte dérobée ; ce qui signifie que c'est:

• Facile de comprendre la clé publique si vous avez la clé privée (A→B).- Impossible de trouver la clé privée si vous avez la clé publique (B→A).

À quoi servent les portefeuilles ?Les portefeuilles sont utilisés pour signer des messages ou des transactions à l'aide de la clé privée du portefeuille à envoyer à une blockchain.

Les portefeuilles fournissent un moyen de savoir quelles messages ou transactions un portefeuille a accepté ; puisque la clé publique de l'expéditeur de la transaction peut être récupérée à partir de la signature de la transaction. C'est essentiel pour empêcher les transactions fausses / malveillantes d'être acceptées sur la blockchain.

Par exemple, Jarrod pourrait soumettre une transaction affirmant qu'Abril lui a envoyé 5 ETH même si elle n'a jamais accepté cette transaction. Cependant, comme la blockchain vérifie la signature de chaque transaction, elle rejettera rapidement la transaction car l'adresse récupérée à partir de la signature ne correspond pas à l'« expéditeur » de la transaction (c'est-à-dire Abril).

Les blockchains comme Ethereum utilisent ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) pour vérifier si la clé publique récupérée à partir de la signature de la transaction correspond à la clé publique de la personne qui a envoyé la transaction au réseau.

Comment les portefeuilles sont-ils créés?Pour créer un portefeuille, vous devez créer une paire de clés publique-privée. Cependant, les valeurs de cette paire de clés doivent respecter quelques règles pour fonctionner sur une blockchain.

• Une clé privée est composée de 64 caractères hexadécimaux (caractères 0→F).- La clé publique est dérivée de la clé privée à l'aide de la cryptographie à courbes elliptiques (ECC).- La clé publique est découpée, hachée et formatée pour devenir une adresse de 42 caractères.Ce processus en 3 étapes est le flux principal de la génération de comptes sur la blockchain.

Ensuite, nous plongerons dans la façon dont une clé publique est dérivée à l'aide d'une courbe elliptique et d'une clé privée. Mais avant cela, nous répondrons à quelques autres questions que vous pourriez avoir sur les portefeuilles, telles que:

• Comment puis-je m'assurer que ma clé privée est générée de manière aléatoire?- Et si j'obtiens la même clé privée que quelqu'un d'autre ?- Comment les phrases de récupération s'intègrent-elles à ce processus?- Comment plusieurs paires de clés sont-elles générées à partir d'une seule phrase de récupération ?

Qu'est-ce qu'une phrase de départ?Bien qu'il soit possible de générer une valeur hexadécimale aléatoire de 64 caractères comme nous venons de le démontrer, en général, les clés privées sont générées en utilisant des normes spécifiques qui ont été créées pour Bitcoin. Ces normes permettent aux utilisateurs de se souvenir d'une phrase de départ, qui est une phrase de 12 à 24 mots qui peut être utilisée pour créer un nombre illimité de nouveaux comptes qui y sont associés.

Cela permet aux utilisateurs de se souvenir d'un seul ensemble de mots pour accéder à tous leurs comptes ; chacun avec une paire de clés publique-privée individuelle. Un nombre quelconque de nouvelles clés privées peut être dérivé d'une seule phrase semence en utilisant une fonction de dérivation de clé spécifique (KDF).

Donc, commençons par expliquer comment les phrases de récupération sont générées via une entropie aléatoire et comment les clés privées peuvent être dérivées d'une phrase de récupération, avant de revenir enfin sur la façon dont les clés publiques sont dérivées des clés privées.

Comment fonctionnent les phrases de récupérationLorsque vous installez pour la première fois une application de portefeuille, généralement, elle vous demandera d'écrire et de stocker en lieu sûr une phrase de sédément quelque part; généralement une combinaison de 12 ou 24 mots. Vous pouvez voir un exemple de liste possible de mots anglaisici, que vous remarquerez est long de 2048 mots (nous reviendrons sur ce chiffre sous peu).

Qu'est-ce que BIP-39 ?Cette idée de stocker des phrases de graine mnémonique a été introduite en 2013 avec un BIP (proposition d'amélioration de Bitcoin); BIP-39. Cette proposition fournit une méthode normalisée de génération d'entropie aléatoire et de traduction en une série de mots faciles à retenir.

Comment une phrase de récupération est-elle générée ?Tout d'abord, nous devons nous assurer que notre phrase de récupération est générée de manière aléatoire, après tout, nous ne voulons pas que quelqu'un d'autre accède accidentellement à notre portefeuille et à nos fonds.

Pour ce faire, un nombre aléatoire est généré à l’aide de CSPRNG (Cryptographically secure pseudorandom number generator), ce que vous pouvez faire dans votre navigateur :

Ce nombre aléatoire est appelé entropie. Cette entropie est utilisée pour créer l'ensemble de mots formant une phrase semence. Dans notre cas, 128 bits correspondent à 12 mots, mais il est également possible d'utiliser d'autres longueurs, telles que :

• 15 mots: 160 bits- 18 mots: 192 bits- 21 mots: 224 bits- 24 mots : 256 bitsAlors, comment utilisons-nous ces bits pour créer une phrase de récupération? Quelle est la relation entre les bits et les mots? Tout d'abord, une somme de contrôle pour l'entropie est créée et ajoutée aux 128 bits; il s'agit d'un hachage de 4 bits de l'entropie créé pour garantir son intégrité.

Donc, maintenant, nous avons 128 bits d'entropie + 4 bits de somme de contrôle, pour un total de 132 bits. Ensuite, les 132 bits sont convertis en binaire ; plus précisément, ils sont divisés en morceaux de 11 bits.

Nous avons maintenant un ensemble de 12 nombres binaires, chacun d'entre eux étant de 11 bits de longueur. Indication: nous avons 12 nombres et notre phrase de départ sera composée de 12 mots !

Rappelez-vous que nous avons 2048 mots dans notre liste et que 2048 a été choisi parce que 2048 est 2^11, puisqu'il y a 2048 nombres binaires différents possibles que vous pouvez faire avec 11 bits.

Maintenant, il suffit de convertir ces nombres binaires en mots de notre liste de mots. Cela est effectué en utilisant le nombre binaire comme index pour chercher un mot dans la liste de mots. Par exemple, si le nombre binaire est 10, nous utilisons le 9ème mot dans la liste (puisque nous commençons à l'index 0), par exemple:

• 000000111, (7 en binaire) est le 8ème élément de la liste, qui est abstrait! 😉- 11111111111, (2047 en binaire) est le dernier élément de la liste (2048ème), qui est "zoo".Répétez ceci 12 fois, une fois pour chaque nombre de 11 bits pour former une phrase de départ contenant 12 mots.

En générant une valeur d'entropie aléatoire, en la divisant en morceaux binaires et en utilisant ces valeurs binaires comme index pour chercher des mots dans une liste de mots, nous aboutissons à une phrase de graine aléatoire.

Quelqu'un peut-il deviner ma phrase de récupération ?Votre réaction immédiate à cela pourrait être : « Si ce ne sont que 2048 mots possibles, quelqu'un ne peut-il pas deviner ma phrase de semence ? » Eh bien, techniquement oui, mais c'est vraiment... vraiment peu probable. Vous demandez à quel point c'est improbable ?

Imaginez que nous oublions l'étape de génération aléatoire de 128 bits et que nous sélectionnions simplement manuellement 12 mots dans la liste. Chaque fois que nous choisissons un mot, nous sélectionnons une option parmi un pool de 2048 mots.

Ainsi, nous pouvons dire que pour que quelqu'un d'autre devine également cette même séquence de mots, il doit deviner correctement le même mot que nous avec une chance de 1/2048, 12 fois d'affilée. En ce moment, vous vous dites probablement : "ok, ça ne semble pas si difficile...", n'est-ce pas*?*" Mais, jouons ceci :

• Premier mot : 2048 choix- Deuxième mot: 2048 choix- Et ainsi de suite, jusqu'à 12 : 2048 choixC’est 2048 x 2048 x 2048 ... 12 fois. Ou, 2048^12. C’est-à-dire... un nombre absurdement élevé. Grosso modo, 5 septillions, soit 5 quadrillions de milliards. C’est inconcevable pour nous, mais essayons...

Imaginez que vous commenciez à deviner dès maintenant, en utilisant un ordinateur incroyablement puissant qui peut deviner 1 billion de phrases de départ par seconde. Il faudrait à cette machine 159 billions d'années pour deviner une phrase de départ. Ou, (selon ce que vous croyez), environ 11 000 fois plus longtemps que l'âge actuel de l'univers.

Les phrases de graine de 24 mots sont-elles meilleures que les phrases de 12 mots?

Certains portefeuilles optent pour 128 bits (12 mots), mais les portefeuilles plus modernes vous demandent de mémoriser 24 mots pour votre phrase de graine! Ce qui est, encore une fois, ridiculement grand.

Comment les clés privées sont dérivées des phrases de semenceMaintenant que nous avons une phrase de récupération de 12 mots, comment s’habitue-t-elle à créer des clés privées pour les comptes ? Pour ce faire, nous devons convertir notre phrase de récupération en une graine binaire qui peut être utilisée pour générer des portefeuilles. Ce processus comprend les étapes suivantes :

• Si vous le souhaitez, l’utilisateur fournit un mot de passe supplémentaire.- Un algorithme appelé PBKDF2 (fonction de dérivation de clé basée sur un mot de passe) prend en compte : la phrase de départ. Une combinaison de la chaîne "mnémonique" et du mot de passe facultatif.Ce processus (appelé la fonction de dérivation de clé) produit une valeur de hachage de 64 octets, appelée la graine binaire, en utilisant un autre algorithme appelé HMAC-SHA512 comme fonction pseudo-aléatoire.

La valeur de hachage de 64 octets générée peut être utilisée pour générer des comptes en utilisant une logique qui provient d'autres normes Bitcoin ; à savoir BIP-32 et éventuellement, une extension de BIP-32, BIP-44.

Qu'est-ce que BIP-32?BIP-32 introduit des portefeuilles déterministes hiérarchiques (HD); où de nombreux portefeuilles peuvent être dérivés d'une seule graine, et plus de portefeuilles peuvent être dérivés de ces portefeuilles, créant ainsi un "arbre" de portefeuilles.

Qu'est-ce que BIP-44?BIP-44 fournit une méthode standardisée pour créer une hiérarchie de structures de portefeuille à partir d'une seule graine binaire en implémentant un chemin de dérivation spécifique suivant la structure : m / purpose’ / coin_type’ / account’ / change / address_index:

• But: Identifie la norme BIP utilisée; pour BIP-44, c'est 44’.- coin_type: Spécifie la cryptomonnaie ; par exemple, 0’ pour Bitcoin, 60’ pour Ethereum.- compte: Distingue entre différents comptes d'utilisateur.- change: Indique le type d'adresse : 0 pour recevoir, 1 pour le changement.- address_index: Fournit un index unique pour chaque adresse sous le même compte et le même type de modification.Tous les portefeuilles n’utilisent pas le BIP-44, mais il s’agit d’un moyen courant de standardiser la façon dont les comptes sont dérivés d’une graine binaire.

Comment les clés privées sont-elles créées à partir de la graine binaire?Comme nous l'avons mentionné précédemment, les clés privées sont des caractères hexadécimaux de 64, soit 32 octets. Et nous venons de générer une graine binaire de 64 octets grâce au processus PBKDF2 - comment utilisons-nous cette valeur de hachage de 64 octets pour créer des clés privées ?

Tout d’abord, le hachage est divisé en deux moitiés, chacune d’une taille de 32 octets :

• La première moitié est la clé privée principale. Il s'agit d'un mappage 1-1 direct de la graine binaire (générée à l'aide de votre phrase de graine) et de votre portefeuille. Il peut être utilisé dans le processus de création de clés privées enfants.- La deuxième moitié est le code de chaîne. Cela est utilisé pour garantir: Si une clé enfant est compromise, cette clé principale reste sécurisée. Les clés enfants peuvent être construites de manière cohérente et sont chacune uniques.Maintenant, nous comprenons à quoi ressemblent les clés privées, comment elles sont générées de manière aléatoire et comment plusieurs clés peuvent être dérivées à partir d'une seule phrase de récupération. Ensuite, explorons comment les clés publiques sont dérivées des clés privées.

Comment fonctionnent les clés publiques-privéesEn utilisant la cryptographie à courbe elliptique (ECC), nous pouvons déterminer la clé publique pour une clé privée donnée. Il existe différents types de courbes elliptiques, mais celle utilisée à la fois par Bitcoin et Ethereum s'appelle secp256k1.

La spécification de cette courbe elliptique comprend un point de base, G, qui est utilisé comme point de départ pour créer d'autres points sur la courbe. À partir de ce point de départ, nous « nous déplaçons » autour de la courbe un certain nombre de fois (déterminé par notre clé privée), d'une manière spécifique. Le point sur la courbe où nous nous retrouvons lorsque nous arrêtons ce processus sera notre clé publique.

La façon dont nous "nous déplaçons" sur la courbe s'appelle la multiplication scalaire. Lorsque nous travaillons avec des courbes elliptiques, un scalaire fait référence à un nombre utilisé pour mettre à l'échelle un point sur la courbe. Nous prenons le point de base G et appliquons le nombre scalaire pour atteindre un nouveau point sur la courbe en "étirant" ce point.

Le nombre scalaire que nous appliquons au point de base est notre clé privée; en clair, nous prenons notre point de départ G, et le multiplions scalairement par notre clé privée pour atteindre notre clé publique.

En réalité, étant donné que la courbe est définie sur le corps premier ℤp, elle ressemble davantage à un tas de points dispersés… mais possède toujours les mêmes propriétés de la courbe elliptique.

À la fin de ce processus de multiplication scalaire (en rebondissant autour du nombre de ), nous aboutirons à un nouveau point sur la courbe, qui est notre clé publique. Vous pouvez imaginer que ce processus ressemble à ceci :

À quoi servent les clés publiques sur la blockchain ?Les clés publiques, comme leur nom l'indique, peuvent être partagées publiquement avec n'importe qui. Elles sont utiles pour :

• Voir qui a soumis une transaction sur la blockchain- Recevoir des fonds tels que l'ETH d'autres portefeuilles- Peut être utilisé pour vérifier si une clé privée a signé un message ou non.

Conclusion

Les portefeuilles sont un composant essentiel des blockchains qui utilisent la cryptographie à courbes elliptiques pour permettre aux utilisateurs de soumettre des transactions et de signer des messages depuis leurs comptes.

Cependant, certaines blockchains comme Abstract prennent également en charge de nouveaux types de portefeuilles, appelés comptes de contrats intelligents, qui offrent plus de fonctionnalités et permettent une sécurité renforcée, des mécanismes de récupération, etc.

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