[Cyclone] docs | 主程序逻辑 | 地址解码器 | P2PKH地址

“If you want to do extraordinary things, it shouldn’t be easy”.

链接：https://github.com/Dookoo2/Cyclone

docs：Cyclone

Cyclone 是一款多线程应用程序，专为搜索特定比特币地址对应的私钥而设计。

该工具通过*椭圆曲线密码学（ECC）和高度优化的*哈希算法，高效计算大范围私钥对应的公钥

并利用现代CPU的*SIMD指令集*实现加速运算。

前文：直观理解ECC椭圆曲线加密算法

架构

章节导航

1. 主程序逻辑（Cyclone.cpp）
2. 地址解码器（P2PKHDecoder）
3. 哈希算法（SHA-256/RIPEMD-160）
4. SIMD优化哈希（AVX2/AVX512）
5. 大数运算（Int类）
6. 椭圆曲线点运算（Point类）
7. Secp256k1操作（SECP256K1模块）
8. 批量模逆运算（IntGroup类）

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第一章：主程序逻辑（Cyclone.cpp）

欢迎来到Cyclone的首个章节！

本章将深入解析项目的核心组件——Cyclone.cpp文件。该文件作为整个系统的"控制中枢"，负责程序初始化、指令解析、资源配置以及比特币私钥搜索的全流程管理。

核心目标：大海捞针

假设我们持有特定比特币地址（如著名地址1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa），该地址由唯一私钥生成。我们的挑战在于从海量可能中定位这个私钥，这如同在万亿级坐标系中寻找特定地址的精确秘钥。

Cyclone正是为此设计，而Cyclone.cpp则是实现这一搜索的核心调度模块。

典型应用场景为在指定私钥范围内进行搜索。本章重点解析该模块如何实现这一核心任务。

运行Cyclone程序

在深入代码前，我们先了解实际运行Cyclone进行私钥搜索的操作方法。通过命令行参数指定目标地址和搜索范围：

./Cyclone -a <目标比特币地址> -r <起始私钥HEX>:<结束私钥HEX>

参数解析：

• ./Cyclone：可执行程序路径（需根据编译位置调整）
• -a：指定目标比特币地址（如1KbATWphoKptFp4g79L1n87n5o726LqD49）
• -r：定义私钥搜索范围的十六进制起止值（示例：-r 100000000000000000000000000000000:200000000000000000000000000000000）

执行后，Cyclone将遍历指定范围的私钥，计算对应地址并与目标匹配。若发现匹配项，将立即输出私钥信息。

Cyclone.cpp核心流程

Cyclone.cpp的核心工作流程分为八个阶段：

1. 指令解析：读取命令行参数中的地址和搜索范围
2. 目标预处理：将比特币地址转换为20字节哈希格式
3. 任务划分：根据CPU核心数分割搜索范围
4. 线程初始化：启动多线程工作单元
5. 并行搜索：各线程独立处理分配的子范围
6. 进度监控：定期汇总并展示搜索状态
7. 断点续查：保存当前搜索位置支持中断恢复
8. 结果处理：发现匹配时终止搜索并输出密钥

main()函数架构

C++程序的入口函数main()负责整体流程控制，其简化结构如下：

int main(int argc, char* argv[]) {// 阶段1：解析命令行参数// 阶段2：参数校验与初始化// 阶段3：计算线程数量// 阶段4：划分搜索范围// 阶段5：初始化统计计时器// 阶段6：启动并行搜索#pragma omp parallel num_threads(numCPUs) {// 核心搜索循环}// 阶段7：输出最终结果return 0;
}

参数解析实现

通过遍历argv数组识别参数标记：

for(int i=1;i<argc;++i){if(!strcmp(argv[i],"-a") && i+1<argc){targetAddress = argv[++i];targetHash160 = P2PKHDecoder::getHash160(targetAddress);}// 其他参数处理...
}

该代码段调用地址解码器将比特币地址转换为20字节哈希，便于后续快速比对。

范围划分算法

使用大数运算处理十六进制范围值：

auto startBN = hexToBigNum(startHex);
auto endBN = hexToBigNum(endHex);
auto rangeSize = bigNumSubtract(endBN, startBN);
auto [chunk, remainder] = bigNumDivide(rangeSize, numCPUs);for(int t=0; t<numCPUs; ++t){// 分配各线程起止范围
}

该算法将总范围均分给每个线程，处理超大数时采用定制的大数运算库。

并行搜索机制

通过OpenMP实现多线程并行计算，每个线程独立处理分配的子范围：

#pragma omp parallel num_threads(numCPUs)
{int tid = omp_get_thread_num();Int priv = hexToInt(threadRanges[tid].startHex);while(!matchFound) {// 批量生成公钥// SIMD加速哈希计算// 结果比对// 状态更新}
}

核心计算流程

每个线程的执行周期包含五个关键步骤：

批量公钥生成优化

采用椭圆曲线点加法的数学特性实现高效批量计算：

Point base = secp.ComputePublicKey(&priv);
for(int i=0; i<512; ++i){// 基于基准点计算偏移公钥
}

该方法相比单点计算效率提升约40倍，具体实现依赖批量模逆运算模块。

SIMD哈希加速

使用AVX512指令集并行处理16个哈希计算：

computeHash160BatchBinSingle(16, pubKeys, hashRes);
for(int j=0; j<16; ++j){if(memcmp(hashRes[j], targetHash160, 20) == 0){// 触发匹配处理}
}

该优化使哈希计算吞吐量提升15倍以上，详见SIMD哈希优化章节。

状态监控与恢复

主线程定期收集各工作线程状态：

#pragma omp critical {globalChecked += localChecked;mkeys = globalChecked / elapsed / 1e6;printStats(...);
}

断点保存机制将当前搜索位置写入progress.txt，支持中断后从最后位置继续搜索。

匹配处理流程

当线程检测到哈希匹配时：

#pragma omp critical(full_match) {if(!matchFound) {matchFound = true;// 计算WIF格式私钥}
}
#pragma omp cancel parallel

临界区确保仅一个线程处理匹配结果，并立即终止所有工作线程。

架构总结

Cyclone.cpp作为核心调度模块，实现了：

• 多线程任务分配与负载均衡
• 大规模并行计算优化
• 实时状态监控与交互
• 安全可靠的断点续查
• 高效资源管理机制

下一章将深入解析地址解码器(P2PKHDecoder)的工作原理。

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第二章：地址解码器（P2PKHDecoder）

在上一章主程序逻辑（Cyclone.cpp）中，我们了解了Cyclone.cpp如何作为指挥中枢，将我们提供的比特币地址和搜索范围转化为高效的私钥搜索流程。

本章将聚焦于整个流程的起点——地址解码器（P2PKHDecoder组件）。该模块承担着将人类可读的比特币地址转换为计算机可处理的20字节哈希值（Hash160）的核心任务。

P2PKH地址解析

地址结构解析

P2PKH（Pay to Public Key Hash）地址是比特币网络中最基础的地址类型，其结构特征如下

• 版本标识：首字节为0x00，对应地址首字符为’1’
• 哈希主体：20字节的RIPEMD160(SHA256(公钥))计算结果
• 校验码：4字节的校验序列，基于版本标识和哈希主体生成

地址设计前文：
[Linux_69] 数据链路层 | Mac帧格式 | 局域网转发 | MTU & MSS
例如网络部分，Mac帧当中也设有CRC校验码

核心转换流程

地址解码器需要完成以下关键转换步骤

1. Base58解码：将人类可读字符串转化为25字节二进制数据
2. 校验验证：通过双重SHA256计算验证数据完整性
3. 哈希提取：剥离版本标识与校验码，获取20字节哈希核心

// 代码片段：主程序调用解码器
std::vector<uint8_t> targetHash160 = P2PKHDecoder::getHash160(targetAddress);

技术实现细节

Base58解码算法

比特币采用定制化Base58编码方案，规避易混淆字符（0/O, I/l等）。其解码过程包含：

字符映射表

const std::string BASE58_ALPHABET = "123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz";

解码流程

std::vector<uint8_t> base58_decode(const std::string& input) {std::vector<uint8_t> bytes;// 初始化零值字节处理for (char c : input) {size_t index = BASE58_ALPHABET.find(c);// 多项式乘法转换基数for (size_t i=0; i<bytes.size(); ++i) {carry += 58 * bytes[i];bytes[i] = carry & 0xFF;carry >>= 8;}// 处理进位溢出}// 前导'1'字符处理// 字节序调整return bytes;
}

校验码验证机制

采用双重SHA256哈希验证数据完整性

std::vector<uint8_t> data = get_header_and_hash(decoded); // 获取前21字节
std::vector<uint8_t> hash1 = sha256(data); 
std::vector<uint8_t> hash2 = sha256(hash1);
std::vector<uint8_t> computed_checksum = get_first_4bytes(hash2);

WIF私钥编码

发现有效私钥时，采用Wallet Import Format编码输出

std::string compute_wif(const std::string& privKeyHex, bool compressed) {// 添加版本标识0x80// 压缩标识处理// 双重SHA256生成校验码return base58_encode(final_bytes);
}

架构类比说明

可将地址解码器比作密码本翻译官：

• Base58字符串：经过加密的密文消息
• 版本标识：密码本版本标识符
• 校验码：防篡改封印
• 哈希核心：解密后的情报内容

关键技术点

1. 可变长度处理：动态调整前导零字节数量，准确还原原始二进制数据
2. 大数运算优化：采用多项式乘法实现高效基数转换
3. 错误容忍机制：通过字符白名单检测和长度验证预防非法输入
4. 并行计算兼容：无状态函数设计支持多线程调用

应用扩展

该解码器技术可延伸应用于：

• 区块链浏览器开发：实现地址有效性验证
• 钱包软件集成：支持多种地址格式解析
• 交易监控系统：实时解析链上交易数据

下一章将深入解析哈希算法（SHA-256/RIPEMD-160），揭示Hash160的生成机制。