后量子密钥派生：面向开发者的 HD 钱包模式

# 传统 BIP-32（量子脆弱） 子密钥 = 父密钥 + HMAC-SHA512（链码，数据） 子公共 = 子私有 × G # EC点乘法

进口 哈希库 进口 哈马奇 从 打字 进口 列表、元组 班级 PostQuantumHD钱包: """ 后量子分层确定性钱包使用 SHAKE-256 进行确定性密钥派生，并使用 Kyber-768 和 SPHINCS+ 来获取实际的加密密钥。 """ 定义 __初始化__（自我，master_seed：字节）： """ 从主种子初始化（通常来自 BIP-39 助记符） 参数：master_seed：来自 PBKDF2 的 64 字节种子（助记词，salt="助记词"+密码） """ if 长度（master_seed） < 32: 增加 值错误（“种子必须至少为 256 位”) self.master_seed = master_seed # 推导主链代码（用于路径推导） self.master_chain_code = self._derive_chain_code(master_seed, b“SynX-PQ-HD-Master”) 定义 _derive_chain_code（自身，种子：字节，上下文：字节）->字节： """推导链码进行层次推导""" h = hashlib.shake_256() h.update(种子 + 上下文) 返回 h.摘要(32) 定义 派生路径种子（自身，路径：str）->字节： """ 导出特定路径的确定性随机性 路径格式："m/44'/9999'/0'/0/0" (BIP-44 样式) 参数：path：导出路径字符串 返回：用于密钥生成的 64 字节确定性随机性 """ 组件 = self._parse_path(path) current_seed = self.master_seed current_chain = self.master_chain_code 为了 成分 in 组件：current_seed，current_chain = self._derive_child（current_seed，current_chain，组件） 返回 当前种子 定义 _解析路径(self, 路径: str) -> 列表[int]: """将 BIP-32 样式路径解析为组件""" 如果不 路径.startswith("m/"): 增加 值错误（“路径必须以‘m/’开头”) 组件 = [] 为了 部分 in 路径[2:].split("/"): 如果不 部分： 继续 if 部分.endswith("'"): # 强化推导 索引 = int(部分[:-1]) + 0x80000000 别的: 索引 = int(部分) 组件.append(索引) 返回 成分 定义 _derive_child（自我，parent_seed：字节，parent_chain：字节，索引：int）-> 元组[字节，字节]： """ 派生子种子和链码 使用类似于 BIP-32 的 HMAC-SHA512，但输出馈入 SHAKE-256 以进行后量子安全扩展。 """ # 将索引编码为 4 字节大端 index_bytes = index.to_bytes(4, '大的') # 用于子派生数据的 HMAC 数据= hmac.new（parent_chain，parent_seed + index_bytes，hashlib.sha512）.digest（） # 左32字节→子种子组件 # 右32字节→新链码 child_seed_component = 数据[:32] child_chain = 数据[32:] # 将父母和孩子结合起来以获得新种子 # 使用 SHAKE-256 进行抗量子混合 h = hashlib.shake_256() h.update(parent_seed + child_seed_component + index_bytes) child_seed = h.digest(64) 返回 子种子、子链 # 用法示例 定义 演示路径派生(): # 根据助记词模拟主种子 进口 秘密 master_seed = Secrets.token_bytes(64) 钱包 = PostQuantumHD钱包（主种子） # 为不同账户派生种子 路径=[ "m/44'/9999'/0'/0/0", # 账户 0，外部，地址 0 "m/44'/9999'/0'/0/1", # 账户 0，外部，地址 1 "m/44'/9999'/0'/1/0", # 账户 0，内部（更改），地址 0 "m/44'/9999'/1'/0/0", # 账户 1，外部，地址 0 ] 为了 小路 in 路径：path_seed = wallet.derive_path_seed(path) print(f“{路径}：{path_seed[:16].hex()}...”)

进口 奥克斯 班级 确定性Kyber: """ 从 HD 钱包路径生成确定性 Kyber-768 密钥 使用路径种子作为密钥生成的随机源。""" 定义 __初始化__(self): self.算法= “凯伯768” 定义 从种子生成（自身，path_seed：字节）-> 元组[字节，字节]： """ 从确定性种子生成 Kyber 密钥对 参数：path_seed：来自 HD 钱包派生的 64 字节 返回：(public_key, Secret_key) 的元组 """ # Kyber 需要特定数量的随机性 # 使用 SHAKE-256 将种子扩展至所需长度 h = hashlib.shake_256() h.update(path_seed + b“Kyber-768-keygen”) # Kyber-768 需要 64 字节的随机性来生成密钥 随机性 = h.digest(64) # 注意：大多数 PQC 库不支持种子生成 # 这需要： # 1. 具有种子密钥生成功能的修改库 # 2. 用确定性源暂时替换 RNG # 3. 使用支持确定性生成的库 # 对于 SynX，我们使用种子变体： kem = oqs.KeyEncapsulation(self.algorithm) # 在生产 SynX SDK 中，这使用种子生成 # 这里我们展示标准的API来进行说明 public_key = kem.generate_keypair() Secret_key = kem.export_secret_key() 返回 公钥、秘密密钥 班级 确定性SPHINCS: """ 从 HD 钱包路径生成确定性 SPHINCS+ 密钥 """ 定义 __初始化__（自身，变体：str = “SPHINCS+-SHAKE-128s-简单”): self.algorithm = 变体 定义 从种子生成（自身，path_seed：字节）-> 元组[字节，字节]： """ 从确定性种子生成 SPHINCS+ 密钥对 """ h = hashlib.shake_256() h.update(path_seed + b“SPHINCS-Plus-注册机”) # SPHINCS+-128s 需要特定的种子长度 随机性 = h.digest(48) # 生产使用种子生成 sig = oqs.Signature(self.algorithm) public_key = sig.generate_keypair() Secret_key = sig.export_secret_key() 返回 公钥、秘密密钥

从 数据类 进口 数据类 从 打字 进口 可选@dataclass 班级 SynX地址: """具有两种密钥类型的完整 SynX 地址""" 路径：str kyber_public：字节 kyber_secret：字节 sphincs_public：字节 sphincs_secret：字节 地址：str # 人类可读的地址 班级 SynXHD钱包: """ SynX 的完整后量子高清钱包 特点： - BIP-39 兼容助记词种子 - BIP-44 样式推导路径 - Kyber-768 用于密钥封装 - SPHINCS+-128s 用于签名 """ # SynX 硬币类型（例如，使用 SLIP-44 注册） 硬币类型 = 9999 定义 __初始化__（自我，助记符：str，密码：str = ""): """ 从 BIP-39 助记词初始化钱包 参数：助记词：24 个单词的 BIP-39 助记词密码：可选的 BIP-39 密码 """ self.master_seed = self._mnemonic_to_seed(助记词, 密码) self.hd = PostQuantumHD钱包(self.master_seed) self.Kyber = 确定性Kyber() self.SPHINCS = 确定性SPHINCS() # 缓存派生地址 self._address_cache: 字典[str, SynX地址] = {} 定义 _助记符_种子（自我，助记符：str，密码：str）->字节： """将 BIP-39 助记符转换为种子""" 进口 哈希库 # BIP-39 种子衍生 密码 = 助记词.encode('utf-8') 盐 = (“助记符” + 密码).encode('utf-8') 返回 hashlib.pbkdf2_hmac( 'sha512'，密码，盐，迭代=2048，dklen=64） 定义 派生地址( self, 账户: int = 0, 更改: int = 0, 索引: int = 0 ) -> SynX地址: """ 导出完整的 SynX 地址 参数： account：帐号（硬化） 更改：0 表示外部，1 表示内部/更改索引：地址索引 返回：包含所有键和地址字符串的 SynXAddress """ 路径=f"m/44'/{self.COIN_TYPE}'/{account}'/{change}/{index}" # 检查缓存 if 小路 in self._address_cache： 返回 self._address_cache[路径] # 导出路径种子 path_seed = self.hd.derive_path_seed(路径) # 为每个密钥类型派生子种子 #（防止 Kyber 和 SPHINCS+ 之间的关键关联） kyber_seed = hashlib.shake_256(path_seed + b“Kyber”).digest(64) sphincs_seed = hashlib.shake_256(path_seed + b“SPHINCS”).摘要(64) # 生成密钥（在生产中，使用种子生成） kyber_pk, kyber_sk = self.Kyber.generate_from_seed(kyber_seed) sphincs_pk, sphincs_sk = self.SPHINCS.generate_from_seed(sphincs_seed) # 创建人类可读的地址 地址 = self._create_address(sphincs_pk, kyber_pk) 结果 = SynX地址（路径=路径，kyber_public=kyber_pk，kyber_secret=kyber_sk，sphincs_public=sphincs_pk，sphincs_secret=sphincs_sk，地址=地址）self._address_cache[path] =结果 返回 结果 定义 _创建_地址(self, sphincs_pk: 字节, kyber_pk: 字节) -> str: """从公钥创建人类可读的地址""" # 将两个公钥哈希在一起 组合= sphincs_pk + kyber_pk address_hash = hashlib.Blake2b（组合，digest_size = 25）.digest（） # 添加版本字节（主网为 0x00） 版本 = 字节([0x00]) + 地址哈希 # 校验和（双散列的前 4 个字节） 校验和 = hashlib.Blake2b( hashlib.Blake2b(版本化).digest(), 摘要_size=4 ).digest() # Base58 编码（简化，使用正确的实现） 完整=版本+校验和 返回 “SX” + full.hex()[:40] 定义 获取接收地址（自身，帐户：int = 0，索引：int = 0）-> str： """获取外部收货地址""" 返回 self.derive_address(账户, 0, 索引).address 定义 获取更改地址（自身，帐户：int = 0，索引：int = 0）-> str： """获取内部找零地址""" 返回 self.derive_address(账户, 1, 索引).address # 示例：完整的钱包工作流程 定义 演示钱包(): # 助记符示例（切勿在生产中使用它） 助记符= “放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃放弃艺术” 钱包= SynXHD钱包（助记词、密码=“我的安全密码”) # 导出前5个接收地址 打印（“收货地址：”) 为了 i in 范围（5）：addr = wallet.derive_address（帐户= 0，更改= 0，索引= i）打印（f“{地址.路径}：{地址.地址}”) # 导出变更地址 打印（“\n更改地址：”) 为了 i in 范围（3）：addr = wallet.derive_address（帐户= 0，更改= 1，索引= i）打印（f“{地址.路径}：{地址.地址}”)

进口 json 班级 只看钱包: """仅用于监控的手表钱包，无消费能力""" 定义 __初始化__(self): self.addresses: dict[str, dict] = {} 定义 导入地址（ self，地址：str，kyber_public：字节，sphincs_public：字节，路径：可选[str] = None）： """导入公众地址观看""" self.addresses[地址] = { “kyber_public”: kyber_public.hex(), “sphincs_public”: sphincs_public.hex(), “小路”： 小路 } 定义 导出为手表（自我，完整钱包： SynXHD钱包，计数：int = 100): """从完整钱包中导出地址以供观看""" 为了 i in 范围（计数）：addr = full_wallet.derive_address（account = 0，change = 0，index = i）self.import_address（addr.address，addr.kyber_public，addr.sphincs_public，addr.path） 返回 json.dumps(self.addresses) 定义 验证交易签名（自我，地址：str，消息：字节，签名：字节）-> bool： """验证签名是否来自监视地址""" if 地址 不在 自我地址： 返回 假 sphincs_pk = bytes.fromhex(self.addresses[地址][“sphincs_public”]) # 使用 SPHINCS+ 公钥进行验证 SPHINCS = oqs.Signature(“SPHINCS+-SHAKE-128s-简单”) 返回 SPHINCS.verify(消息、签名、sphincs_pk)