[币严BIZZAN区块链]数字货币交易所钱包对接之比特币（BTC）

在币严BIZZAN开发数字货币交易所的过程中，一共有两大难点，一个是高速撮合交易引擎，另一个是钱包对接，这两者是我们团队以前没有接触过的。这个系列的文章主要介绍数字货币交易所钱包对接实现技术。第一个要对接的是比特币BTC，因为BTC的提现过程比较简单，用户在交易所提交提币需求，然后由交易所进行审核，接着进行系统打币或者人工打币。

交易所对接比特币钱包的方式

交易所对接比特币钱包的方式有两种：
1. 自建BTC节点
BTC的节点支持通过RPC的方式进行访问，因此自建一个节点可以很快速对区块和交易进行查询。但是因为BTC节点会同步所有区块，截至到现在（2018/09/10）的区块高度已达500000，因此这需要大量的硬盘存储空间，16年就已需要至少160G。如果每个币种都自建节点，耗费的硬盘存储空间会很大，并且要承担维护节点的工作。而初创团队对资金的合理利用要求比较高，因此，我们舍弃了这种方式，而采用了第二种方式。
2. 第三方API+区块链浏览器
通过第三方API可以对比特的钱包进行操作，如生成密钥对、打币等。同时通过区块链浏览器提供的开放接口也可以进行交易的查询。因此我们团队采用了这种方式对接比特币钱包。

比特币钱包知识点

1.比特币钱包密钥生成
这里需要了解的知识点是比特币钱包：首先、比特币钱包可以离线生成，通过一系列的加密运算过程，如果你不嫌麻烦也可以自己去实现，但是没必要重复造轮子；其次、比特币钱包离线生成也可以保证不重复。你不用担心比特币地址会用完，因为理论上比特币钱包可以生成地址数量比宇宙中所有原子加起来的数量都多，所以担心离线生成的钱包地址与别人重复这种担心是完全没必要的。

2.比特币网络中没有账户概念
如果你接触过以太坊，就知道以太坊有账户概念，账户这个概念更加贴近于我们现实生活，有了账户就可以看到余额。但是比特币没有这样的概念，感兴趣的可以去研究一下比特币里的UTXO。比特币只有交易，那你很好奇，只有流水账那怎么知道一个地址的余额的？比特币是通过计算你的钱包地址所有转入与所有转出之间的差值来计算出来的。你可能还想问，要转账给某个地址10个比特币的过程是怎样的？首先比特币网络会将你当前余额计算出来，看看够不够转，如果够，那么比特币网络会把以前转入你地址的交易所谓输入，也就是input，再把你转入到其他地址的交易作为输出，也就是output。我们从区块链浏览器blockchain.info提供的API可以查询到下面这样的结果：

 {
    "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"
                }
        ]
 }

查询链接：https://blockchain.info/rawtx/b6f6991d03df0e2e04dafffcd6bc418aac66049e2cd74b80f14ac86db1e3f0da
上面是查询一个交易（Transaction）查询到的结果，可以看到其中int和out包含多条结果。

交易所充值逻辑设计

 

 

上图是交易所充值逻辑的设计图，下面简单说一下流程：
首先、我们通过比特币钱包API批量生成如10000个比特币钱包地址。当用户在交易所中获取自己的BTC充值地址时，我们从这10000个地址中为他分配一个（地址绑定UID）
然后、我们会事先运行一个监听任务程序，这个程序负责从比特币区块链浏览器获取最新的区块信息，然后解析其中的交易涉及到的地址，当发现output中出现我们已分配的地址时，我们就为这个地址绑定的用户资产表中添加BTC余额。
最后、提醒用户充值到账。

实现方法代码演示(Java)

1. 通过第三方钱包API生成比特币地址：
这里我们使用的是开源代码bitcoinj，通过maven导入这个库，示例代码如下

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/保存密钥对和钱包地址到文件
 * @author bizzan.com
 *
 */
public class GenerateKeyPair {
    
    public static void main(String[] args) {
        
        // 如在主网中生成钱包密钥对，需要改为MainNetParms
        NetworkParameters params  = TestNet3Params.get(); 
        
        Wallet wallet = null;
        // 创建一个文件用于保存钱包文件
        final File walletFile = new File("test.wallet");
        
        wallet = new Wallet(params);
        
        // 循环生成10个密钥对并添加到钱包
        for(int i = 0; i < 10000; i++) {
            ECKey key = new ECKey();
            wallet.importKey(key);
        }
        try {
            // 保存钱包文件
            wallet.saveToFile(walletFile);
            // 打印钱包内容信息
            System.out.println(wallet.toString(true, true, true, null));

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

通过这段代码就可以生成10000个钱包地址，你可以把它保存在文件里。实际应用时，你还需要把10000个钱包地址保存到数据库中，但是私钥千万不要保存到联网数据库中。
通过下面的代码可以读取你保存到文件里的钱包内容：

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;

/**
 * 从文件导入钱包，注意需要先运行GenerateKeyPair生成钱包文件
 * @author bizzan.com
 *
 */
public class ImportWalletFromFile {

    public static void main(String[] args) {
        // 如在主网中生成钱包密钥对，需要改为MainNetParms
        NetworkParameters params  = TestNet3Params.get(); 
        
        Wallet wallet = null;
        // 创建一个文件用于保存钱包文件
        final File walletFile = new File("test.wallet");
        
        try {
            // 从文件加载钱包
            wallet = Wallet.loadFromFile(walletFile);
            // 打印钱包信息
            System.out.println(wallet.toString(true, true, true, null));
            

            // 获取钱包第一个密钥对
            ECKey firstKey = wallet.getImportedKeys().get(0);
            // 打印密钥对信息
            System.out.println("The first key is: \n" + firstKey.toString());
            // 打印密钥对中的私钥（HEX）
            System.out.println("The first key Private Key(HEX) is: " + firstKey.getPrivateKeyAsHex());
            // 打印密钥对中的私钥（WIF=Wallet Import Format）
            System.out.println("The first key Private Key(WIF) is: " + firstKey.getPrivateKeyAsWiF(params));
            // 打印密钥对中的公钥:
            System.out.println("The first key Public Key is: " +firstKey.getPubKey());
            // 打印密钥对中的公钥（HEX）
            System.out.println("The first key Public Key(HEX) is: " + firstKey.getPublicKeyAsHex());
            // 打印密钥对中的公钥（Hash）
            System.out.println("The first key Public Key(Hash) is: " + firstKey.getPubKeyHash());
            // 打印密钥对钱包地址
            System.out.println("The first key Wallet Address is: " + firstKey.toAddress(params));
            
            
            // 通过公钥查找密钥对：findKeyFromPubHash(byte[] pubkeyHash)
            ECKey resultKey1 = wallet.findKeyFromPubHash(firstKey.getPubKeyHash());
            System.out.println("Find Key From PubHash: " + resultKey1.toString());
            // 判断公钥是否在钱包：isPubKeyHashMine(byte[] pubkeyHash)
            System.out.println("Is PubKeyHash Mine: " + wallet.isPubKeyHashMine(firstKey.getPubKeyHash()));
            // 通过公钥查找密钥对：findKeyFromPubKey(byte[] pubkey)
            ECKey resultKey2 = wallet.findKeyFromPubKey(firstKey.getPubKey());
            System.out.println("Find Key From PubKey: " + resultKey2.toString());
            // 判断公钥是否在钱包：isPubKeyMine(byte[] pubkey)
            System.out.println("Is PubKey Mine: " + wallet.isPubKeyMine(firstKey.getPubKey()));
        } catch (UnreadableWalletException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2. 通过区块链浏览器监听钱包地址：
通过轮询的方式，如每隔1个小时查询一次区块链浏览器，获取最新的区块信息，再对其中的地址信息进行解析，示例代码如下：

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;

/**
 * 演示通过Blockchain.info提供的JSON Http获取比特币区块信息
 * @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);
                // 这里已获取交易信息（包含收币地址信息），由此可将此地址与充值地址库对比，进行充值后续工作
                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;
    }
}

上面的代码是获取高度为500000的区块信息，并对其中的地址进行解析。

BIZZAN(币严) 数字货币交易所官方网址：

www.bizzan.com