摘要：NULS，让区块链更简单！
为什么要有账户模块
在区块链中，信息加密、数字签名和登录认证等应用场景，都需要使用非对称加密算法。非对称加密通常在加密和解密过程中使用两个非对称的密码，分别称为公钥和私钥。
非对称密钥对（公钥和私钥）具有两个特点：一是用其中一个密钥 (公钥或私钥) 加密信息后，只有另一个对应的密钥才能解开；二是公钥可向其他人公开，私钥则保密，其他人无法通过该公钥推算出相应的私钥。
在NULS2.0中，我们选择使用的非对称加密算法是椭圆曲线算法，通过椭圆曲线算法生成公钥和私钥之后，我们需要对公钥和私钥进行管理。
账户模块就是用于管理用户的公钥和私钥的。本质上，账户模块的所有功能都是基于公钥和私钥实现的，例如，基于公钥生成地址，基于密码和私钥生成Keystore，通过私钥进行交易签名等。
账户模块功能
账户模块功能体现了该模块的作用，也是开发该模块需要达到的目标。读者阅读本文档的目标是，理解账户模块具有哪些功能，以及这些功能的实现流程。
账户模块的功能主要分为四类：
账户管理转账交易设置别名交易签名
下面我们将详细讲解以上四类功能的作用及实现流程。
账户管理
账户管理主要包含以下子功能：
创建账户导入账户账户备份修改密码移除账户账户信息查询
创建账户功能
通过创建账户功能，用户可以获得一个NULS账户。
NULS账户中，最重要的属性就是NULS地址，理解NULS账户，要先从理解NULS地址开始。
NULS地址格式
一个NULS地址由多个部分组成，这有点像现实世界的地址，现实世界的地址通常会包含国家、省、市、区等多个组成部分，例如，中国北京市朝阳区朝阳公园南路XX号。
NULS地址(addressString)由前缀(prefix)、分隔符、链ID(chainId)、地址类型(addressType)、公钥摘要(pkh)、校验位(xor)组成。
addressType = prefix +分隔符+ Base58Encode(chainId+addressType+pkh+xor)
chainId，为当前链的链id，用于区分不同的区块链。chainId占2个字节，取值范围是1~65535，chainId是地址中非常重要的数据，是跨链操作的基础；
addressType，地址类型有三种取值，分别为 ：1:普通地址，2:智能合约地址，3:多重签名地址。addressType占一个字节，取值范围为1~128；
prefix，前缀是为了便于识别、区分不同链的地址。目前，NULS提供了3种prefix的生成方案：
默认前缀NULS和tNULS。NULS主网chainId为1，默认NULS主网(即chainId为1的链)地址以“NULS”为前缀；NULS核心测试网chainId为2，默认NULS核心测试网(即chainId为2的链)地址以”tNULS”为前缀；
通过登记跨链设置前缀。 在登记跨链时，需要手动填写此链的前缀，系统会维护chainId和前缀的对应关系表，根据对应关系表生成相应的地址前缀；
自动计算。NULS同构体系（通过ChainBox&ChainFactory开发搭建）的区块链，将按照如下的代码规则，自动计算生成一个地址前缀：
//将chainId转换为字节数组，使用base58算法对字节数组进行计算，计算后全部转为大写字母
String prefix = Base58.encode(SerializeUtils.int16ToBytes(chainId)).toUpperCase();
pkh，公钥摘要。1）生成一个NULS地址，首先需要基于椭圆曲线算法获得一个公私钥对(ECKey)。NULS的椭圆曲线参数和比特币一样，使用secp256k1；2）ECKey与地址的关联关系就体现在这一部分，NULS的做法是先用Sha-256对公钥进行一次计算，得到的结果再通过 RIPEMD160进行一次计算得到20个字节的结果，就是pkh；
xor，校验位。NULS在生成字符串地址时，会增加一个字节的校验位，计算方式是对前面23个字节（chainId+type+pkh）进行异或运算。 校验位不参与序列化；
分隔符，在前缀和Base58Encode(chainId+addressType+pkh+xor)之间，用一个小写字母进行分隔，便于从地址中提取chainId和验证地址类型及正确性。 小写字母的选择方式为，提供一个数组，按照字母表的顺序填充小写字母，根据prefix的长度来选择分隔的字母：
//前缀长度是几个字母，就选择第几个元素为分隔字母。
//如前缀长度为2，则用b分隔，长度为3用c分隔，长度为4用d分隔，……
String[] LENGTHPREFIX = new String[]{“”, “a”, “b”, “c”, “d”……”z”};
创建账户功能主要流程如下：
理解NULS地址的格式之后，下面介绍创建NULS账户的主要流程：
1、生成公私钥对ECKey；
2、生成公钥摘要pkh；
3、将address=（chainId(2) + type(1) + PKH(20)）序列化；
4、根据序列化内容，生成校验位xor；
5、添加前缀prefix和分隔符，生成字符串地址：
固定前缀字符串地址
addressString = prefix + 分隔符 + Base58Encode(address+xor)
自动前缀字符串地址
addressString = Base58Encode(chainId) + 分隔符 + Base58Encode(address+xor)
对于像比特币、以太坊，这样非NULS体系内的区块链，想要接入NULS生态，就需要有对应的NULS地址，与这些区块链上的每个原生地址形成映射关系。
NULS设计了一个地址转换协议，在NULS生态内，生成对应的映射地址：
address = Base58Encode(chainId+原始地址长度+原始地址+xor)
例如：比特币地址，在地址之前追加两个字节的chainId，之后跟随比特币的原始地址，地址解析方式根据链配置决定，确保任何一个地址都可以在NULS获得映射的地址。
导入账户
通过导入账户功能，用户可以在钱包中将私钥或Keystore导入，在输入密码后，登录到账户中。
导入私钥的主要流程如下：
1、用户导入私钥，输入新密码；2、根据私钥，计算出公钥；3、参考创建账户功能中的流程，在节点本地生成账户，从而得到已有账户信息，完成登录；
导入Keystore的主要流程如下：
1、用户导入Keystore，输入密码；2、根据Keystore和密码，计算得到私钥，再计算出公钥；3、参考创建账户功能中的流程，在节点本地生成账户，从而得到已有账户信息，完成登录。
这里有一个困惑：为何两种方式，都需要重新生成账户，而常见的系统，用账号和密码直接登录就可以？
这是因为区块链的去中心化导致的，因为对于每一个本地的节点来说，用户无论是导入私钥，还是Keystore，本地节点都不一定存储了已有账户的信息，所以通过两种方式导入账户，我们都是重新生成账户，得到已有账户的信息。
而中心化的系统中，每次使用账号密码登录，都是与中心的服务器数据在进行匹配，匹配成功，就会认为登录成功，不需要再生成新的账户。
账户备份
账户备份分为明文私钥备份和Keystore备份两种方式。
明文私钥备份主要流程如下：
1、用户输入密码，发起明文私钥备份请求；2、密码验证通过，根据密码，将本地保存的加密后的私钥进行解密；3、生成明文私钥字符串，返回给用户。
Keystore备份主要流程如下：
1、用户输入密码，发起Keystore备份请求；2、密码验证通过，计算得到账户的公钥；3、将本地保存的加密后的私钥、账户地址字符串、公钥，组装成Json字符串；4、生成Keystore文件，返回给用户。
修改密码
通过修改密码功能，存储用户账户数据的节点，将会根据新密码，对私钥进行加密。
修改密码主要流程如下：
1、用户输入原密码和新密码，发起修改密码请求；2、原密码验证通过，使用原密码将加密的私钥解密；3、用新密码对私钥进行重新加密；4、将重新加密的私钥保存在本地。
移除账户
通过移除账户功能，用户可以将本地节点保存的账户数据删除。
移除账户功能主要流程如下：
1、用户输入密码，发起移除账户请求；2、密码验证通过，删除本地存储的账户信息；3、操作成功，返会操作成功信息给前端。
账户信息查询
账户信息查询功能，是通过提供接口的形式，对外提供服务，让其他模块在实现相关功能时使用。用户通过账户信息查询功能提供的接口，可以查询到账户的地址、余额、别名等账户信息 。具体可以查询到的账户信息，可以参考账户模块提供的查询接口，接口参考[账户模块RPC-API接口文档] 。
转账交易
通过转账交易功能，用户可以发起一笔普通转账，将数字资产从一个账户转移到另一个账户。
理解转账交易功能，需要先理解交易协议，交易协议规定了一个交易需要包含哪些数据。以下是交易协议格式：
Len Fields Data Type Remark 2 type uint16 交易类型 4 time uint32 时间，精确到秒 ？ txData VarByte 业务数据 ？ coinData VarByte 资产数据 ？ remark VarString 备注 ？ sigData VarByte 包含公钥和签名数据
CoinData的数据格式
交易协议中的CoinData，是交易的资产数据，由两个列表数据List<CoinFrom>、List<CoinTo>组成，NULS目前定义了一套通用的CoinData格式，具体如下：
froms://List<CoinFrom>格式，
tos://List<CoinTo>格式
CoinFrom[70]：
address: //byte[24] 账户地址
assetsChainId://uint16 资产发行链的
assetsId: //uint16 资产
amount： //uint128，转出数量
nonce ： //byte[8] 交易顺序号，前一笔交易的hash的后8个字节
locked ： //byte 是否是锁定状态(locktime:-1),1代表锁定，0代表非锁定
CoinTo[68]：
address: //byte[24],目标地址
assetsChainId://uint16 资产发行链的
assetsId: //uint16 资产
amount : //uint128，转账金额
lockTime：//uint32,解锁高度或解锁时间，-1为永久锁定
在交易协议中，我们规定普通转账的交易类型(type)取值为2，因为转账交易不涉及业务数据，所以业务数据(txData)取值为空，其他数据会根据具体转账交易的情况对数据进行填充。
转账交易功能的主要流程如下：
1、用户填写转账金额，输入密码，发起交易；2、账户模块根据交易协议数据格式，填充对应转账交易数据；3、计算交易数据的Hash值，对交易Hash进行签名（签名过程见下文），广播交易。
设置别名
通过设置别名功能，用户可以为账户设置一个自己想要的别名。
因为设置别名，需要将账户的别名数据上链，所以该功能将会触发一笔交易。设置别名交易的数据格式，遵循前面提到的交易协议，只是交易类型(type)、业务数据(txData)取值的不同。
type: 3 //设置别名交易的类型为3
txData:{
address: //VarByte 设置别名的地址
alias： //VarByte 别名字符串转成的字节数组，用UTF-8解码
}
alias(别名)数据格式
Len Fields Data Type Remark 24 address byte[] 设置别名的地址 32 alias byte[] 别名字符串转成的字节数组，用UTF-8解码
设置别名功能的主要流程如下：
1、用户输入别名，输入密码，发起设置别名请求；2、进行相关数据验证，具体包括：
1、别名格式合法性验证
2、主网上是否已经存在此别名
3、该地址是否已经设置过别名
3、账户模块根据交易协议数据格式，填充对应转账交易数据；(注：设置别名交易需要烧毁一个Token单位，所以交易目标地址是一个黑洞地址，其他交易的操作本质上与转账交易没有差别。)4、计算交易数据的Hash值，对交易Hash进行签名（签名过程见下文），广播交易。5、在本地对别名交易进行业务验证，包括主网上是否已经存在此别名、该地址是否已经设置过别名，验证通过，等待其他节点对该交易的处理结果；6、如果其他节点验证该交易通过，则进行提交操作，在节点本地保存该交易，否则，执行回滚。
交易签名
通过交易签名功能，账户模块会使用私钥，对通过交易数据计算得到的交易Hash进行签名。
签名后的交易被认为获得了用户的授权，在签名完成后，交易才会被广播到NULS网络中，其他节点会验证交易的正确性。
交易签名功能的主要流程如下：
1、组装交易数据，计算交易数据的Hash值；2、通过密码和Keystore，获得私钥，对交易Hash进行签名。
其他
Java特有的设计
Account对象设计
该表存储时使用的key：
NULS同构体系：chainId+type+hash160
NULS异构体系：chainId+length+address
`字段名称` `type` `说明` chainId short 链ID address String 账户地址（Base58(address)+Base58(chainId)） alias String 账户别名 status Integer 是否默认账户（不保存） pubKey byte[] 公匙 priKey byte[] 私匙-未加密 encryptedPriKey byte[] 已加密私匙 extend byte[] 扩展数据 remark String 备注 createTime long 创建时间
Address对象设计（不持久化存储）
`字段名称` `type` `说明` chainId short 链ID addressType byte 地址类型 hash160 byte[] 公匙hash addressBytes byte[] 地址字节数组
Alias对象设计
该表存储时使用的key：
address和alias分别作为key存储,别名数据存储两份
需要按照不同的链分别创建不同的别名表
`字段名称` `type` `说明` address byte[] 账户地址 alias String 账户别名
账户模块启动时需要依赖的模块
账户模块在启动时，需要依赖以下三个模块：
1、交易模块：因为账户模块需要提供转账交易和设置别名两个功能，这两个功能是涉及到交易，需要在交易模块中，进行注册；
2、网络模块：账户模块需要通过网络模块对外发送消息，需要在网络模块中注册自己需要发送的消息类型；
3、协议升级模块：协议升级模块会自动检测是否有协议升级，账户模块在启动时，会将转账交易和设置别名交易的协议注册到协议升级模块中。