localethereum简介
localethereum的官网上是这样介绍自己的：点对点的以太门户，即使用以太坊智能合约和点对点的加密技术促成ether和法币在人与人之间的直接兑换，不需要中间人担保。这和0x和kyber等直接促成虚拟币兑换的去中心化交易所不一样，它主要解决的是去中心的法币与虚拟币兑换这个核心问题，并确保这个过程是保密和安全的。为此它做了很多努力，包括：
- 点对点的消息加密
- 消息前向保密
- 财务前向保密
- 签名系统
自去年9月上线以来，运营良好，没有出现黑客事件，且体验还可以，流程不算复杂。首先注册一个账号，和普通网站一样，需要用户名和密码以及开启两步验证；挂单者（Maker）挂一个订单，这个单会出现在网站上；其他受价者（Taker）可以在网站上接单并发起交易，localethereum为这笔交易生成一份以太坊智能合约；卖方将ether转到localethereum钱包，然后再从localethereum钱包把想要交易的ether转到智能合约，至此，交易的链上部分完成，接下来等待买家链下法币支付；在这个过程中双方可以通过localethereum的点对点的加密消息进行沟通，比如把银行账号告知对方以便法币转账等等。
总之整个流程下来，交互习惯就跟其他中心化交易所一样，但它却是去中心化的，点对点的。你不必担心黑客侵入盗币或交易所破产，这绝对是一种技术进步，接下来我会为大家一一剖析它的安全机制。因为它不是开源的，所以只能结合一些开放的说明资料以及页面行为来加以分析。
账号密码
localethereum用户需要账号和密码，但是它的密码和我们通常认知的密码不一样，它的密码纯粹是本地的。也就是说服务器端不存储密码的相关信息。在我们创建账号的时候，就有一段提示：
Your web browser is going to generate a private key offline, and then encrypt it using AES256-CBC to a PBKDF2-stretched version of your password. 你的浏览器将会离线生成一个私钥，这个私钥使用AES256-CBC加密，加密秘钥用你的密码经PBKDF2运算后得到。
PBKDF2的作用是“延展”人类的密码，使之更长，更随机，不可逆，不容易被猜测。即使像通常的网站也不直接存储人类的明文密码，否则万一数据库被盗，或者网站监守自盗，那么用户的损失将是巨大的，因为用户能记的密码是有限的，他在很多网站使用的可能是同一个密码，一旦一个地方发生泄露，所有的这些信息将面临极大的暴露风险。Like this, no fuck to say!
AES256-CBC是对称加密算法，即它可以做加密解密，是一种安全的可逆运算。
创建账号的时候，在Chrome里面也可以看到如下的服务端请求：
POST https://api.localethereum.com/v1/accounts/new
{
"username": "jon",
"email": "jon@f...",
"account_key_identity_public": "01e355ef0f6b45e7ff86...",
"account_key_encrypted_root": {
"ciphertext": "47f57c64067abaa...",
"iv": "cb331d0e0...",
"passphrase_salt": "e88be51f58...",
"pbkdf2_iterations": 50906
}
}
确实没有上传密码，但是account_key_identity_public和account_key_encrypted_root是干么用的，光看字面也看不明白。为了更好理解先来看看localethereum本地的一段js代码：
这下大致清楚了，反推一下：
var password = "abc"; //明文密码，记在人脑
var passphrase_salt = "e88be51f58..."; //盐，创建账号的时候随机生成
var pbkdf2_iterations = "50906"; //加盐迭代次数，创建账号的时候生成
//对明文密码进行延展
var key = PBKDF2(password, passphrase_salt, {
keySize: 256 / 32,
iterations: pbkdf2_iterations
})
var accountKeyRoot = "0f45e6dae7cc40c..." //秘钥根，创建账号的时候随机生成
var iv = "cb331d0e0..."; //初始向量，创建账号的时候随机生成
//加密的秘钥根
var ciphertext = AES.encrypt(accountKeyRoot, key, {
iv: iv,
mode: CBC,
padding: NoPadding
})
var n = ecsign(sha3(accountKeyRoot, 256), "enc");
//用于对其他私密信息进行加密用的秘钥
var accountKeyEnc = toRpcSig(n.v, n.r, n.s);
//秘钥对
var accountKeyIdentityPair = E(accountKeyRoot);
//公钥
var account_key_identity_public = accountKeyIdentityPair.publicKey;
所以服务端实际上存储的是用户秘钥的根（有时候也称之为种子），不过，这个秘钥的根是经过用户本地密码加密保护过再给服务端的。用户登录的时候，虽然是先输入账号和密码，再输入二次验证码，但实际上，服务端是先校验二次验证码，成功之后再从服务端获取用户的account_key_identity_public和account_key_encrypted_root到本地，在本地用密码解开account_key_encrypted_root获得秘钥的根accountKeyRoot，存储到Local Storage：
{
"username": "jon",
"accountKeyRoot": "e1dde6d4f...",
"sessionToken": "MTUwNTQzMn0.kwHcAkDjelD..."
}
accountKeyRoot就是你的数字身份的DNA，自创建开始就不可变更，你可以修改你的密码，但这仅仅只是改变了存储在服务器端的密文，用新密码解密后还是原来的内容。如果有人直接盗走了accountKeyRoot，他就可以在数字世界代表你。
挂单者秘钥（Maker keys）
每个localethereum用户都会先行创建很多签名的秘钥对，存在服务端，结构如：
{
"public_key": "371854cb5efc...",
"signature": "0x7ae22085f5047e0c3d5...",
"encrypted_private": {
"ciphertext": "54b8c3c2c168778...",
"iv": "417a9c6e..."
}
}
这些秘钥允许人们创建交易、发送消息、用离线的钱包转账和部署智能合约，而且能够保持前向保密（当前秘钥泄露不影响到以前的数据）。
翻译过来就是：
- 生成随机的256位secp256k1秘钥对（
MakerKey-private和MakerKey-public） - 用账号的私钥
accountKeyIdentityPrivate对SHA3(MakerKey-public)的结果进行ECDSA签名（MakerKey-signature） -
MakerKey-private用一个随机的IV和accountKeyEnc进行AES-256加密之后，连同MakerKey-public和MakerKey-signature发到服务端保存。
钱包地址
和Maker keys一样，localethereum也会预先生成很多的以太坊地址：
{
"n": 1,
"address": "0xfe742544...",
"signature": "0xe03a28b6ec8a1...",
"encrypted_private": {
"ciphertext": "77d8cc2e176c...",
"iv": "df4193c2..."
}
}
不一样的地方在于每个地址有一个链私钥，它由前一个链私钥经过以下算法得来：
var chainPrivateKey=HmacSHA256(previousChainPrivateKey, [2]);
var privateKey=HmacSHA256(chainPrivateKey, [0,1]);
var address = publicToAddress(privateToPublic(privateKey));
最后将chainPrivateKey加密连同其他相信息存到服务器端。
交易
假设Bob在网站上看到Alice挂的单，想要受价交易，他就向localethereum请求获取Alice的Maker key和签名的钱包地址，localethereum会给他一个Alice全新未使用的MakerKey-public和MakerAddress-address。
当Bob用Alice的公钥验证这两个签名之后，确定key和钱包地址确实是属于Alice的，他就可以向她转账和发送消息。但事情并非就此简单。Bob还需要做三件事：
- 他也要生成自己的全新的一次性secp256k1秘钥对（
TakerKey-private和TakerKey-public） - 他从服务端拿一个自己未使用的钱包地址（
TakerAddress） - Bob将这些信息捆绑在一起，并用他自己的私钥
accountKeyIdentityPrivate对SHA3(MakerKey-public+MakerAddress-address+TakerKey-public+TakerAddress)的结果签名（TradeSignature）
他将TradeSignature, TakerKey-public和TakerAddress发给服务端，当Alice上线后她就可以验证签名。双方开始安全交易。
创建交易的时候可以看到Chrome发起的请求（貌似可以不需要MakerAddress-address）：
POST https://api.localethereum.com/v1/trades/new
{
"offer_id": "d2d8bcc5-9b1...",
"signature": "0x69a1b74997...",
"maker_key_public_key": "28b75263cf15bb9d432...",
"taker_address": "0xfe725e38b24925a2a7895...",
"taker_key_public_key": "30e43861d4c616...",
"taker_key_encrypted_private": {
"iv": "52bc72e0d...",
"ciphertext": "48764d5..."
}
}
一个成功了的交易结构是这样的：
GET https://api.localethereum.com/v1/trades/ef3771d7-51c...
{
"id": "ef3771d7-51c...",
"state": "released",
"maker_account_id": "63abacee-0cc...",
"taker_account_id": "d9058c2a-23e...",
"maker_username": "Din",
"taker_username": "Vager",
"maker_fee": 0.25,
"taker_fee": 0.75,
"maker_account_key_identity_public": "f19bb6af3eed...",
"taker_account_key_identity_public": "bbac5c7e884eecae5dd...",
"offer_id": "0d52e362-887...",
"offer_headline": "",
"offer_terms_of_trade": "",
"created_at": "2017-12-14T06:06:57.067Z",
"wei_amount_for_buyer": "1000000000000000000",
"wei_amount_for_seller": "1010110000000000000",
"local_currency_amount": 8898.1,
"local_currency_code": "CNY",
"direction": "maker_seller_taker_buyer",
"maker_address": "0x0a2ffbabdc7f5f0...",
"maker_address_signature": "0x1d5dc75a401e1209f6fad...",
"taker_address": "0x3fa8a7bf52ec2a7eb09...",
"taker_signature": "0xbf90926a5681bc7508e6e6375f...",
"maker_key": {
"public_key": "57cf2817a7bcf0880aef18fd1fb...",
"encrypted_private": null
},
"taker_key": {
"signature": null,
"public_key": "6eb485558f07c8e0ac3d9934a06e..."
},
"reported_by_you": false,
"contract_escrow": {
"trade_hash": "fe6fc04f7b06932c4...",
"contract_address": "0x09678741bd...",
"seller_can_cancel_after": 0,
"total_gas_fees_spent_by_relayer": "0",
"currently_exists": false,
"events": [{
"observed_at": "2017-12-14T06:13:36.036Z",
"block_number": 4729641,
"transaction_hash": "0x0abdd751a...",
"event_name": "Created"
}, {
"observed_at": "2017-12-14T06:18:14.786Z",
"block_number": 4729661,
"transaction_hash": "0xd3a800117e83...",
"event_name": "Released"
}],
"relays": [{
"created_at": "2017-12-14T06:17:22.889Z",
"sent_at": "2017-12-14T06:17:39.103Z",
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}]
},
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"name": "createEscrow",
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}],
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},
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"id": 7,
"name": "Alipay",
"description_for_buyer": "You’ll send the seller money online via Alipay.",
"description_for_seller": "The buyer will send you money online via Alipay.",
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},
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"hash": 2554751258,
"last_message_id": "bd2c3e2a-bdc..."
}
消息
点对点加密消息用的是Elliptic curve Diffie–Hellman (ECDH)异步秘钥交换协议，这个协议允许双方用一方的私钥和另一方的公钥派生一个共享秘钥。ECDH的美妙之处在于：
SharedSecret-root = ECDH(MakerKey-public, TakerKey-private) = ECDH(TakerKey-public, MakerKey-private)
接着用SharedSecret-root通过HKDF算法生成更加安全的秘钥（SharedSecret-enc和SharedSecret-mac）。发送消息的时候，Alice和Bob用SharedSecret-enc和随机值IV通过AES256-CBC加密消息，且每条消息都用各自的accountKeyIdentityPrivate签名。为了做进一步认证和完整性检查，还会用SharedSecret-mac对每个加密消息进行HMAC-SHA256哈希校验。
一旦发生争议，一方只要提交SharedSecret-root让网站做仲裁即可。
