Solana 钱包开发详细教程

Solana 是一个高性能的区块链平台，旨在实现快速、安全且可扩展的去中心化应用（dApps）和加密货币交易。它的设计初衷是解决传统区块链网络在扩展性和速度方面的局限，特别是比特币和以太坊在交易吞吐量和确认时间上的瓶颈。

一. Solana 核心特点

高吞吐量：Solana 通过独特的共识机制和优化的网络协议，能够处理高达 65,000 笔交易每秒（TPS），远高于比特币的 7 TPS 和以太坊的 15 TPS。
低延迟：Solana 网络的交易确认时间通常在 400 毫秒左右，确保了几乎即时的交易确认
低交易费用：由于其高效的网络设计，Solana 的交易费用非常低，通常只有几美分。这使得它在处理大量小额交易时非常经济。

二. 技术亮点

Proof of History (PoH): Solana 的 PoH 是一种时间戳机制，创建了一个历史记录，证明了事件发生的顺序。这减少了节点之间的通信需求，极大地提高了网络的效率。
Tower BFT: 基于 PoH，Solana 实现了一种改进的拜占庭容错机制，称为 Tower BFT。这种机制确保了网络的安全性和一致性。
Turbine: 这是一种区块传播协议，通过将数据拆分成小包并在节点之间传输，优化了数据传播的速度和效率。
Gulf Stream：Solana 采用的这项技术可以提前确认和转发交易，从而减少内存池中的未确认交易数量，提高网络吞吐量。
Sealevel: Solana 的智能合约运行环境，允许并行处理数千个智能合约调用，从而实现高效的计算性能。
Pipelining: 通过流水线处理，Solana 能够优化区块验证和传播的速度，使得整个网络保持高效运行。
Cloudbreak: 这是一种水平扩展的账户数据库，支持并行读取和写入操作，从而优化了存储访问的性能。
Archivers: 用于存储区块链数据的去中心化节点，确保数据的可靠存储和访问。

1. 共识算法流程

PoH 生成时间序列：Solana 网络通过 PoH 生成一个全局时间序列，所有节点都遵循这个时间序列。PoH 是通过连续的 SHA-256 哈希运算产生的，每个哈希值都是前一个哈希值的输入，从而形成一个不可篡改的时间链。
节点状态同步：所有参与共识的节点都使用 PoH 时间序列来同步它们的状态。这意味着节点可以在不频繁通信的情况下验证和确认交易顺序。
验证者投票：网络中的验证者（validators）对每个区块的有效性进行投票。每个验证者根据其在时间序列中的位置，对当前区块进行投票。如果区块被足够多的验证者投票通过，它将被确认并添加到区块链中。
投票计数和锁定机制：Tower BFT 使用一种称为“锁定投票”的机制。验证者在投票时会锁定其投票，如果某个区块在指定的时间内没有获得足够多的投票，验证者将锁定其投票，直到达成共识。锁定机制防止网络分叉，并确保共识的稳定性。
区块确认和传播：一旦区块获得足够多的验证者投票通过，它将被确认并添加到区块链中。确认后的区块通过网络传播给其他节点，确保全网状态一致。
冲突处理：如果出现分叉或投票冲突，Tower BFT 依赖于 PoH 时间序列来决定最优链。节点会选择包含更多已确认区块且时间戳最新的链作为主链，并放弃较短或较旧的分叉链。

2.算法优势

高效性：由于 PoH 提供了一个全局时间序列，Tower BFT 大幅减少了节点之间的通信需求，提高了共识达成的效率。
安全性：Tower BFT 的锁定投票机制和基于 PoH 的冲突处理策略确保了网络的安全性，能够抵抗拜占庭节点的攻击。
低延迟：Tower BFT 结合 PoH 使得区块确认时间显著降低，通常在几百毫秒内完成交易确认。

三. 生态系统

Solana 的原生代币 SOL：SOL 是 Solana 网络的原生加密货币，用于支付交易费用和参与网络共识（通过质押）。
dApps 和项目：Solana 上已经构建了多个去中心化应用和项目，包括去中心化金融（DeFi）平台、NFT 市场、游戏等。例如，知名的 Serum 去中心化交易所就是基于 Solana 构建的。
社区和开发者支持：Solana 具有活跃的开发者社区，并提供了丰富的开发工具和资源，如 Solana SDK 和开发者文档，以支持开发者在其平台上构建应用。

四. Solana 的优势与挑战

1.优势

高性能和可扩展性使其适合处理大量交易和复杂应用。
低交易费用吸引了大量用户和开发者。
强大的技术基础和不断扩展的生态系统增加了其市场竞争力。

2. 挑战

与其他区块链平台（如以太坊、Cardano 等）的竞争依然激烈。
面临着去中心化程度和安全性的平衡问题，需要持续改进和创新。

五. 离线地址

export function createSolAddress (seedHex: string, addressIndex: string) {
  const { key } = derivePath("m/44'/501'/1'/" + addressIndex + "'", seedHex);
  const publicKey = getPublicKey(new Uint8Array(key), false).toString('hex');
  const buffer = Buffer.from(getPublicKey(new Uint8Array(key), false).toString('hex'), 'hex');
  const address = bs58.encode(buffer);
  const hdWallet = {
    privateKey: key.toString('hex') + publicKey,
    publicKey,
    address
  };
  return JSON.stringify(hdWallet);
}

Solana 的 BIP 44 编号是 501；并且将 BIP44 协议中的是否找零项目去掉了。

六. 离线签名

export async function signSolTransaction (params) {
  const { from, amount, to, mintAddress, nonce, decimal, privateKey } = params;
  const fromAccount = Keypair.fromSecretKey(new Uint8Array(Buffer.from(privateKey, 'hex')), { skipValidation: true });
  const calcAmount = new BigNumber(amount).times(new BigNumber(10).pow(decimal)).toString();
  if (calcAmount.indexOf('.') !== -1) throw new Error('decimal 无效');
  const tx = new Transaction();
  const toPubkey = new PublicKey(to);
  const fromPubkey = new PublicKey(from);
  tx.recentBlockhash = nonce;
  if (mintAddress) {
    const mint = new PublicKey(mintAddress);
    const fromTokenAccount = await SPLToken.Token.getAssociatedTokenAddress(
      SPLToken.ASSOCIATED_TOKEN_PROGRAM_ID,
      SPLToken.TOKEN_PROGRAM_ID,
      mint,
      fromPubkey
    );
    const toTokenAccount = await SPLToken.Token.getAssociatedTokenAddress(
      SPLToken.ASSOCIATED_TOKEN_PROGRAM_ID,
      SPLToken.TOKEN_PROGRAM_ID,
      mint,
      toPubkey
    );
    tx.add(
      SPLToken.Token.createTransferInstruction(
        SPLToken.TOKEN_PROGRAM_ID,
        fromTokenAccount,
        toTokenAccount,
        fromPubkey,
        [fromAccount],
        calcAmount
      )
    );
  } else {
    tx.add(
      SystemProgram.transfer({
        fromPubkey: fromAccount.publicKey,
        toPubkey: new PublicKey(to),
        lamports: calcAmount
      })
    );
  }
  tx.sign(fromAccount);
  return tx.serialize().toString('base64');
}

本代码中有一点值得注意的是，solana 交易签名中的 nonce 是使用 recentBlockHash 做为签名的 nonce, 而且这个 recentBlockHash 签名的交易在一定时间内交易发出去有效，过了这个时间之后再发送交易会报 Block Not Found 的错误。

要解决交易 recentBlockHash 失效问题，需要授权一个新的地址做为获取签名的 Nonce 的地址，这样签名的消息才能很长时间内都有效。

代码如下：

export function prepareAccount(params){
  const {
    authorAddress, from, recentBlockhash, minBalanceForRentExemption, privs,
  } = params;

  const authorPrivateKey = (privs?.find(ele=>ele.address===authorAddress))?.key;
  if(!authorPrivateKey) throw new Error("authorPrivateKey 为空");
  const nonceAcctPrivateKey = (privs?.find(ele=>ele.address===from))?.key;
  if(!nonceAcctPrivateKey) throw new Error("nonceAcctPrivateKey 为空");

  const author = Keypair.fromSecretKey(new Uint8Array(Buffer.from(authorPrivateKey, "hex")));
  const nonceAccount = Keypair.fromSecretKey(new Uint8Array(Buffer.from(nonceAcctPrivateKey, "hex")));


  let tx = new Transaction();
  tx.add(
      SystemProgram.createAccount({
        fromPubkey: author.publicKey,
        newAccountPubkey: nonceAccount.publicKey,
        lamports: minBalanceForRentExemption,
        space: NONCE_ACCOUNT_LENGTH,
        programId: SystemProgram.programId,
      }),

      SystemProgram.nonceInitialize({
        noncePubkey: nonceAccount.publicKey,  
        authorizedPubkey: author.publicKey, 
      })
  );
  tx.recentBlockhash = recentBlockhash;


  tx.sign(author, nonceAccount);
  return tx.serialize().toString("base64");
}

七. 钱包开发相关的 RPC 接口

1.获取账户信息

接口作用：本接口的作用是判断账户是否可用，如果 value 为 null, 说明不可用，否则可用
接口名称：getAccountInfo
接口参数：地址
请求示范

curl --location 'https://sly-yolo-dinghy.solana-mainnet.quiknode.pro/2ac2af5b8c2e5e9e74c7906e949f1976314aa996' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data '{
    "jsonrpc": "2.0",
    "id": 1,
    "method": "getAccountInfo",
    "params": [
      "4wHd9tf4x4FkQ3JtgsMKyiEofEHSaZH5rYzfFKLvtESD",
      {
        "encoding": "base58"
      }
    ]
  }'

返回值

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "result": {
        "context": {
            "apiVersion": "1.17.34",
            "slot": 268835746
        },
        "value": {
            "data": [
                "",
                "base58"
            ],
            "executable": false,
            "lamports": 289995950,
            "owner": "11111111111111111111111111111111",
            "rentEpoch": 18446744073709551615,
            "space": 0
        }
    },
    "id": 1
}

value 不为 null, 说明该地址能用

2.获取 recentBlochHash, 直接签名的话 recentBlochHash 相当于 nonce

接口作用：获取最近的区块的 blockHash, 做为交易签名的 Nonce
接口名称：getRecentBlockhash
接口参数：无
请求示范

curl --location 'https://sly-yolo-dinghy.solana-mainnet.quiknode.pro/2ac2af5b8c2e5e9e74c7906e949f1976314aa996' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data '{
    "jsonrpc":"2.0",
    "id":1, 
    "method":"getRecentBlockhash"
}'

返回值

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "result": {
        "context": {
            "apiVersion": "1.17.34",
            "slot": 268809612
        },
        "value": {
            "blockhash": "5k5Hh3gfRX4hJv9dqxfdMa6wSFkkZ631sf71kPqtCFv7",
            "feeCalculator": {
                "lamportsPerSignature": 5000
            }
        }
    },
    "id": 1
}

blockhash 为要使用的值

3. 获取准备 nonce 账户的 Minimum Balance For Rent 数据

接口作用：获取 rent 账户的最小 Rent
接口名称：getMinimumBalanceForRentExemption
接口参数：账户的数据长度
请求示范

curl --location 'https://sly-yolo-dinghy.solana-mainnet.quiknode.pro/2ac2af5b8c2e5e9e74c7906e949f1976314aa996' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data ' {
    "jsonrpc": "2.0", "id": 1,
    "method": "getMinimumBalanceForRentExemption",
    "params": [50]
  }'

返回值

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "result": 1238880,
    "id": 1
}

result 的结果为 prepareAccount 的 minBalanceForRentExemption 值

4. 获取最新块高（Slot）

接口作用：获取最新的 slot
接口名称：getSlot
接口参数：无
请求示范

curl --location 'https://sly-yolo-dinghy.solana-mainnet.quiknode.pro/2ac2af5b8c2e5e9e74c7906e949f1976314aa996' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data '{"jsonrpc":"2.0","id":1, "method":"getSlot"}'

返回值

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "result": 268840179,
    "id": 1
}

返回值为最新的块高（Slot）

5. 根据块高获取交易

接口作用：根据区块号获取里面的交易
接口名称：getConfirmedBlock
接口参数：区块高度和编码方式
请求示范

curl --location 'https://api.devnet.solana.com' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data '{
    "jsonrpc": "2.0", "id": 1,
    "method": "getConfirmedBlock",
    "params": [
        268992938, 
         {
          "encoding":"base64",
           "maxSupportedTransactionVersion": 0
      }
    ]
  }'

返回值

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "result": {
    "blockTime": null,
    "blockhash": "3Eq21vXNB5s86c62bVuUfTeaMif1N2kUqRPBmGRJhyTA",
    "parentSlot": 429,
    "previousBlockhash": "mfcyqEXB3DnHXki6KjjmZck6YjmZLvpAByy2fj4nh6B",
    "rewards": [],
    "transactions": [
      {
        "meta": {
          "err": null,
          "fee": 5000,
          "innerInstructions": [],
          "logMessages": [],
          "postBalances": [499998932500, 26858640, 1, 1, 1],
          "postTokenBalances": [],
          "preBalances": [499998937500, 26858640, 1, 1, 1],
          "preTokenBalances": [],
          "status": {
            "Ok": null
          }
        },
        "transaction": [
          "AVj7dxHlQ9IrvdYVIjuiRFs1jLaDMHixgrv+qtHBwz51L4/ImLZhszwiyEJDIp7xeBSpm/TX5B7mYzxa+fPOMw0BAAMFJMJVqLw+hJYheizSoYlLm53KzgT82cDVmazarqQKG2GQsLgiqktA+a+FDR4/7xnDX7rsusMwryYVUdixfz1B1Qan1RcZLwqvxvJl4/t3zHragsUp0L47E24tAFUgAAAABqfVFxjHdMkoVmOYaR1etoteuKObS21cc1VbIQAAAAAHYUgdNXR0u3xNdiTr072z2DVec9EQQ/wNo1OAAAAAAAtxOUhPBp2WSjUNJEgfvy70BbxI00fZyEPvFHNfxrtEAQQEAQIDADUCAAAAAQAAAAAAAACtAQAAAAAAAAdUE18R96XTJCe+YfRfUp6WP+YKCy/72ucOL8AoBFSpAA==",
          "base64"
        ]
      }
    ]
  },
  "id": 1
}

或者内部包含

{
   "parsed":{
      "info":{
         "amount":"12500",
         "authority":"CyZuD7RPDcrqCGbNvLCyqk6Py9cEZTKmNKujfPi3ynDd",
         "destination":"Ezts8ufHLpKmJsvXzPmguvvdtC18G8aQngQ9EyUAJrHf",
         "source":"FLffM77tZpRP7eRqQGfH7UA1j1j31csZ4f9CwQ4qbVjp"
      },
      "type":"transfer"
   },
   "program":"spl-token",
   "programId":"TokenkegQfeZyiNwAJbNbGKPFXCWuBvf9Ss623VQ5DA",
   "stackHeight":2
}

source 是转出地址
destination 转入地址
amount 是转账金额
type：转账类型

6. 根据交易 Hash 获取交易详情

接口作用：根据交易 Hash 获取交易详情
接口名称：getConfirmedTransaction
接口参数：区块高度和编码方式
请求示范

curl --location 'https://sly-yolo-dinghy.solana-mainnet.quiknode.pro/2ac2af5b8c2e5e9e74c7906e949f1976314aa996' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data ' {
    "jsonrpc": "2.0",
    "id": 1,
    "method": "getConfirmedTransaction",
    "params": [
      "5X6y7aVzC93nfHbPbcy1yU8jHeFj996ZrVzMfNFYqC59jJrVMPMj3zzCtfwnoJB8H7PcgZRhyMbz1znVt8CSoT35",
      {
          "encoding":"jsonParsed",
           "maxSupportedTransactionVersion": 0
      }
    ]
  }'

返回值

{
   "jsonrpc":"2.0",
   "result":{
      "blockTime":1717073604,
      "transaction":{
         "message":{
            "accountKeys":[

            ],
            "instructions":[
               {
                  "parsed":{
                     "info":{
                        "amount":"5000000000",
                        "authority":"7JnucyofTX4Zk74jJ18HRhfKoBc8GgPM6ofQZ1EQLSpZ",
                        "destination":"EgScKCKKWX1d7yEp7SBpErdvYsBXzYYgxtMWiSdbZL9S",
                        "source":"FSkKxc5WBa7g6obBmXMavNmpuNPs25nukJz32DyHXuTM"
                     },
                     "type":"transfer"
                  },
                  "program":"spl-token",
                  "programId":"TokenkegQfeZyiNwAJbNbGKPFXCWuBvf9Ss623VQ5DA",
                  "stackHeight":null
               },
               {
                  "accounts":[

                  ],
                  "data":"3MuSQQNShkST",
                  "programId":"ComputeBudget111111111111111111111111111111",
                  "stackHeight":null
               },
               {
                  "accounts":[

                  ],
                  "data":"FtDxo9",
                  "programId":"ComputeBudget111111111111111111111111111111",
                  "stackHeight":null
               }
            ],
            "recentBlockhash":"HMzYzdmwMez5ueZA9yrWHT6V5ZT4VtD3CC4hsaN7a9m4"
         },
         "signatures":[
            "5X6y7aVzC93nfHbPbcy1yU8jHeFj996ZrVzMfNFYqC59jJrVMPMj3zzCtfwnoJB8H7PcgZRhyMbz1znVt8CSoT35"
         ]
      }
   },
   "id":1
}

source 是转出地址
destination 转入地址
amount 是转账金额
type：转账类型

7.发送交易到区块链网络

接口作用：发送交易到区块链网络
接口名称：sendTransaction
接口参数：区块高度和编码方式
请求示范

curl --location 'https://sly-yolo-dinghy.solana-mainnet.quiknode.pro/2ac2af5b8c2e5e9e74c7906e949f1976314aa996' \
--header 'Content-Type: application/json' \
--data '{
    "jsonrpc": "2.0",
    "id": 1,
    "method": "sendTransaction",
    "params": [
      "ASG4jVQEsZhgMGnkXIYEvyhvGMYBfwL8lFd40mPz4AjpeWqZlVM122Vx8iCZIUNmbGdqDcdplm0xMUGri4WiCAIBAAEDOns4dLpGe+a4HqNh49dFOvi4HIiu3SS1Ax/doLxxrTJa8yfsHKLzR/zaYPv8xS5VGKfAp4PkO8pQN4Jn396IRgAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAKy6/vKD5x9Dmbz1bBJ85fYZK94CfRhjYwMBlQyb4mz8BAgIAAQwCAAAAQEIPAAAAAAA=",
      {
        "encoding":"base64"
      }

    ]
  }'

返回值

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "result": "g6yMJUd16jAcPiQfi7QK1M5tN7yheeKAC7NbUh3BQCSfav3pgv74ovCSGuhgApzma1s6ew8WEmX1Bzfk6sCfg9P",
    "id": 1
}

成功返回交易 Hash, 失败返回各种错误

八. 中心化钱包开发

1. 离线地址生成

调度签名机生成密钥对，签名机吐出公钥
使用公钥匙导出地址

2.充值逻辑

获得最新块高；更新到数据库
从数据库中获取上次解析交易的块高做为起始块高，最新块高为截止块高，如果数据库中没有记录，说明需要从头开始扫，起始块高为 0；
解析区块里面的交易，to 地址是系统内部的用户地址，说明用户充值，更新交易到数据库中，将交易的状态设置为待确认。
所在块的交易过了确认位，将交易状态更新位充值成功并通知业务层。

3. 提现逻辑

获取离线签名需要的参数，给合适的手续费
构建未签名的交易消息摘要，将消息摘要递给签名机签名
构建完整的交易并进行序列化
发送交易到区块链网络
扫链获取到交易之后更新交易状态并上报业务层

4.归集逻辑

将用户地址上的资金转到归集地址，签名流程类似提现
发送交易到区块链网络
扫链获取到交易之后更新交易状态

5. 转冷逻辑

将热钱包地址上的资金转到冷钱包地址，签名流程类似提现
发送交易到区块链网络
扫链获取到交易之后更新交易状态

6.冷转热逻辑

手动操作转账到热钱包地址
扫链获取到交易之后更新交易状态

注意：交费的学员需要完整的项目实战代码可寻求 The Web3 社区索取

九. HD 钱包开发

1.离线地生成和离线签名

参考上面的代码

2.和链上交互的接口

获取账户余额
根据地址获取交易记录
获取预估手续费

对应代码库：https://github.com/the-web3/wallet-chain-node

十. 总结

HD 钱包和交易所钱包不同之处有以下几点

1.密钥管理方式不同

HD 钱包私钥在本地设备，私钥用户自己控制
交易所钱包中心化服务器(CloadHSM, TEE 等)，私钥项目方控制

2.资金存在方式不同

HD 资金在用户钱包地址
交易所钱包资金在交易所热钱包或者冷钱包里面, 用户提现的时候从交易所热钱包提取

3.业务逻辑不一致

中心化钱包：实时不断扫链更新交易数据和状态
HD 钱包：根据用户的操作通过请求接口实现业务逻辑

十一. 附录

RPC 文档：https://solana.com/docs/rpc
github: https://github.com/solana-labs
浏览器 1：https://explorer.solana.com/
浏览器 2: https://solscan.io/
钱包相关的资料：https://solana.com/developers/cookbook
solana web3js: https://github.com/solana-labs/solana-web3.js