衍生路徑 Derivation Path

 

衍生路徑，Derivation Path，是 HD 錢包中描述如何從主金鑰一路往下衍生，到某一把特定子金鑰的索引序列。

衍生路徑以斜線分隔各層，每一層對應一次子金鑰衍生，例如 m/84'/0'/0'/0/0，代表從主金鑰出發，依序經過用途、幣種、帳戶、收款類型與地址索引，最後得到第一個收款地址的金鑰。

同一組種子可以衍生出無限多把金鑰，衍生路徑就像地址簿的座標，讓錢包能夠重現每一把金鑰的位置。

衍生路徑由 BIP 32 定義格式，再由 BIP 43、BIP 44 等標準規範各層的意義。

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衍生路徑 基本概念

• 路徑格式

  衍生路徑以 m 開頭，代表主私鑰 Master Private Key，後面以 / 分隔每一層的子金鑰編號。

  若以 M 開頭，則代表主公鑰 Master Public Key，只能用於一般衍生，不能衍生強化子金鑰。

 

• 子金鑰編號

  每一層的編號是一個 32 位元整數，範圍為 0 到 2³² − 1。

  編號 0 到 2³¹ − 1 為一般衍生 Normal Derivation，編號 2³¹ 到 2³² − 1 為強化衍生 Hardened Derivation。

 

• 強化衍生標記

  路徑中，強化衍生的層級會在編號後方加上單引號 ' 或字母 h，例如 84' 與 84h 表示同一件事。

  強化衍生需要使用私鑰才能計算，無法僅憑擴展公鑰推導出來。

 

• 深度與階層

  每多一層路徑，擴展金鑰的深度 Depth 就加 1。

  主金鑰的深度為 0，m/84'/0'/0' 的深度為 3。

 

• 路徑只是約定

  BIP 32 只規定了衍生的數學方法，並未規定每一層的用途。

  各層的意義由 BIP 43、BIP 44、BIP 84 等標準約定，讓不同錢包可以使用相同路徑，還原出相同的地址。

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衍生路徑 組成結構

以 BIP 44 系列的標準路徑為例：

m / purpose' / coin_type' / account' / change / address_index

• 用途 Purpose

  第一層標示該錢包採用的標準，數字對應 BIP 編號。

  常見的有 44'（傳統 P2PKH）、49'（P2SH-P2WPKH）、84'（P2WPKH，原生 SegWit）、86'（P2TR，Taproot）。

 

• 幣種 Coin Type

  第二層標示使用的幣種，編號登記在 SLIP-44。

  比特幣主網為 0'，測試網為 1'。

 

• 帳戶 Account

  第三層用來區分不同的帳戶，從 0' 開始。

  每個帳戶有自己獨立的地址與餘額，錢包匯出的擴展公鑰通常就在這一層，例如 m/84'/0'/0'。

 

• 收款與找零 Change

  第四層只有兩個值，為一般衍生。

  0 為外部鏈 External Chain，用來產生對外給付款人的收款地址。

  1 為內部鏈 Internal Chain，用來產生交易找零的地址。

 

• 地址索引 Address Index

  第五層為地址編號，從 0 開始遞增，為一般衍生。

  例如 m/84'/0'/0'/0/0 是第一個收款地址，m/84'/0'/0'/0/1 是第二個。

 

• 多重簽名路徑

  多重簽名錢包常使用 BIP 48，路徑為 m/48'/coin_type'/account'/script_type'。

  腳本類型欄位以 1' 表示 P2SH-P2WSH，2' 表示 P2WSH，後續也有 Taproot 相關的擴充，各簽署者各自在此路徑下產生擴展公鑰。

衍生路徑 運作方式

• 從種子建立主金鑰

  由助記詞產生種子後，經過 HMAC-SHA512 運算，得到主私鑰與主鏈碼，成為路徑 m 的起點。

 

• 逐層衍生

  依照路徑由左至右，每一層都以上一層的金鑰、鏈碼與該層編號，進行一次子金鑰衍生。

  走完整條路徑後，得到的金鑰即為該路徑對應的金鑰。

 

• 產生地址

  最底層的子私鑰換算出公鑰後，再依照用途層對應的地址類型，編碼為比特幣地址。

  例如 84' 下的金鑰會建立 P2WPKH 地址，86' 下的金鑰則會建立 P2TR 地址。

 

• 地址掃描與 Gap Limit

  還原錢包時，軟體會依照路徑逐一產生地址，並查詢區塊鏈上是否有交易紀錄。

  為避免無止境往下搜尋，BIP 44 規定了 Gap Limit，連續遇到 20 個未使用的地址，便停止掃描該條鏈。

 

• 搭配金鑰來源資訊

  輸出描述符常以 [指紋/路徑] 的形式記錄金鑰來源，例如 [d34db33f/84'/0'/0']xpub...。

  指紋是主公鑰的前 4 位元組，讓簽署裝置能辨識這把金鑰來自哪個種子與哪條路徑。

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衍生路徑 應用

• 地址類型管理

  同一組助記詞，可以在不同用途層下，產生傳統、SegWit 與 Taproot 地址，彼此獨立，互不重疊。

 

• 多帳戶管理

  切換帳戶編號，就能在同一組種子下管理多個獨立帳戶，例如個人、家庭與事業。

 

• 跨錢包還原

  遵守同一標準路徑的錢包，可以用相同的助記詞還原出相同的地址。

  這使使用者能在不同廠牌的軟體與硬體錢包之間遷移。

 

• 硬體錢包與多簽協作

  硬體錢包匯出指定路徑下的擴展公鑰，錢包軟體據此建立地址與交易。

  多簽錢包的各簽署者，也是透過交換各自路徑下的擴展公鑰，建立共同的多簽腳本。

 

• 收款與找零分離

  收款鏈與找零鏈分開，錢包能清楚區分對外收款與內部找零。

  這也方便錢包判斷哪些輸出是自己的找零，簡化餘額與交易記錄顯示。

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衍生路徑 注意事項

• 路徑錯誤不代表資金遺失

  以錯誤路徑還原錢包，通常會看到空的餘額，因為得到的是另一組金鑰與地址。

  資金仍在原本路徑對應的地址上，改用正確路徑即可看到。

 

• 需要備份路徑資訊

  採用標準路徑的錢包，只備份助記詞通常就能還原。

  若使用自訂路徑、非標準帳戶或多重簽名，則需要連同路徑與描述符一併備份。

 

• 強化衍生層不可由 xpub 推導

  路徑中帶有 ' 的層級，無法由上層的擴展公鑰往下推導。

  因此帳戶層級以上為強化衍生，使匯出的帳戶 xpub 不會洩漏上層金鑰。

 

• 不同標準路徑會得到不同地址

  同一組助記詞，使用 44'、49'、84'、86' 分別會得到不同類型的地址，餘額也不會共通。

  還原時需確認資金原本是用哪一種地址類型存放。

 

• 部分錢包使用自訂路徑

  並非所有錢包都遵守 BIP 44 系列的路徑，部分軟體會使用自訂路徑。

  遇到無法還原的情況，需查詢該錢包使用的路徑。

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衍生路徑 相關標準

• BIP 32：Hierarchical Deterministic Wallets
• BIP 43：Purpose Field for Deterministic Wallets
• BIP 44：Multi-Account Hierarchy for Deterministic Wallets
• BIP 48：Multi-Script Hierarchy for Multi-Sig Wallets
• BIP 49：Derivation scheme for P2WPKH-nested-in-P2SH based accounts
• BIP 84：Derivation scheme for P2WPKH based accounts
• BIP 86：Key derivation for Single Key P2TR Outputs
• BIP 380：Output Script Descriptors General Operation
• SLIP-44：Registered coin types for BIP-0044