ブロックチェーン1.0は、主にビットコインをベースとしたプログラマブル通貨と呼ばれ、主にウォレット、ツール、取引所、マイニング、マイニングマシン事業など、ビットコインブロックチェーンを中心とした多くのビジネスや周辺サービスを展開しています。1.0時代では、人々はブロックチェーン技術に基づいて構築された仮想通貨、その価値、ビットコインの入手方法、取引にビットコインを使用する方法に過度に注目しています。
スマートコントラクトの出現は、ブロックチェーンがイーサリアムブロックチェーンに代表されるブロックチェーン2.0時代に入ったことを示しています。ブロックチェーン2.0時代はスマートコントラクトの開発と応用を指し、スマートコントラクトと電子マネーの組み合わせにより金融分野への応用シーンも広がります。2.0 時代では、ビットコイン ブロックチェーンをフォークするか、別のブロックチェーン ベースのテクノロジーを構築することによって、より広範なプロトコルを作成し、固有の新しいトークンを生成します。ブロックチェーン 2.0 時代は、イーサリアム ブロックチェーンによって代表されます。イーサリアム ブロックチェーンは、より柔軟で一般的なフレームワーク システムを確立しました。プロトコル レベルとアプリケーション レベルでの革新により、開発者は、スマート コントラクトを使用してアプリケーション セット上に新しいプロトコルを作成し、アプリケーション セット上に新しい機能を構築できます。そのブロックチェーン。
将来のブロックチェーン3.0は、金融分野にとどまらず、司法、医療、物流などのさまざまな分野を含む人間の社会生活のあらゆる側面をカバーする、複数のチェーンから構成されるエコロジーネットワークとなる可能性があります。あらゆる階層における相互信頼の問題を解決し、データ伝送プロセスにおけるセキュリティ技術の実現と実現を目指します。
安全性：
ブロックチェーンのセキュリティを実現するには、ブロックチェーンを設計するときに次の 3 つの側面を考慮する必要があります。
1. アンチハッシュ衝突:
ハッシュ衝突は 2 つの異なる入力値を指します。ハッシュ関数によって計算されたハッシュ値は同じです。つまり、2 つの数値 x と y があり、x!=y はハッシュによって計算され、H(x)=H( y)。ブロックチェーンで使用されるハッシュ アルゴリズムは SHA256、つまり出力空間は 2^256 です。入力空間は無限ですが、鳩の穴の原理によれば、同じ出力にマップされる 2 つの異なる入力が存在する必要があります。ただし、 、人為的にハッシュ衝突を引き起こす効率的なアルゴリズムはありません。既存のコンピュータの計算能力の条件下では、総当たりでハッシュ衝突を激しく作成することは不可能です。したがって、ハッシュ SHA256 アルゴリズムを使用すると、ハッシュの衝突を防ぐことができます。このプロパティをブロックチェーンで使用すると、ブロックチェーン内のブロックが改ざんされているかどうかを確認し、すべてのトランザクション情報をハッシュして情報の概要を形成できます。情報が改ざんされたかどうかを検証する場合、最初にトランザクション情報の概要を取得し、次にハッシュを取得し、2 つのハッシュ結果を比較してトランザクションが改ざんされたかどうかを判断できます。
2. 元のハッシュ値は非表示になります。
ハッシュ関数のもう 1 つの重要な特性は、元のハッシュ値を隠すことができることです。つまり、ハッシュ関数は一方向です。入力空間が十分に大きく、入力空間の値の分布が均一である場合、メッセージ x があり、メッセージ x をハッシュ関数で計算してメッセージ ダイジェスト H(x) を取得するとします。このプロセスは非常に簡単ですが、H(x) から元のメッセージの値 x、つまり P(x→H(x))→1、P(H(x)→x) を取得するのは非常に困難です。 →0。実際のアプリケーションでは、入力空間が制限されている可能性があります。入力結果が限られている場合、擬似乱数を追加して入力空間を十分に大きくすることで、特定の結果を取得するためにブルート フォース手法を使用することを回避できます。ハッシュの概要、元のハッシュ値。
3. 相関関係は予測不可能です。
ユーザーから入力 x を受け取り、出力 H(x) を生成するハッシュ関数 H が与えられた場合、優れた「パズルに優しい」アルゴリズムは、入力 x と出力 H(x) の間に明確な相関関係を明示的に事前に決定可能な差異を作成しません。 。言い換えれば、特定の x を選択して、特定の H(x) を返すことを期待することはできません。実際のブロックチェーンネットワークでは、ある閾値よりも低いブロックを受け入れるためには、そのブロックのハッシュ値が現在のネットワーク難易度の閾値を満たす必要があります。この時点で、ユーザーは期待される出力値のタイプに基づいて入力を選択すべきではありません。入力値の範囲全体が希望の出力を返すチャンスが等しい必要があります。そうでない場合、ユーザーは入力値の特定の範囲を区別する可能性があります。したがって、検索範囲が狭まり、有効な出力が見つかる可能性が高くなります。ユーザーに「知識に基づいた推測」を許可すると、POW 暗号通貨の望ましい機能が無効になります。
市場の需要の影響を受けて、より高い計算能力とより効率的なコンピューターが継続的に生産されています。量子コンピューティングも基礎理論研究から実用化研究へと徐々に移行してきました。これは、古典的な暗号化に大きな影響と挑戦を引き起こしました。さらに、グローバーのアルゴリズムは対称暗号化およびハッシュ アルゴリズムにも影響を与える可能性があります。ブロックチェーンによって実現される匿名性、自律性、公開性、追跡可能性という優れた特性は、公開鍵暗号化とハッシュ関数によって提供されます。量子コンピューティングの急速な発展により、現在のコンセンサスプロトコルが近い将来攻撃に成功する可能性が高くなり、それによってブロックチェーンのセキュリティが低下します。ブロックチェーンの量子攻撃をどのように防ぎ、ブロックチェーンを再設計するかが今後の開発トレンドとなります。量子攻撃に対抗できる暗号システムを利用して、ポスト量子暗号システム、耐量子暗号システム、量子安全暗号システム、または反量子暗号システムとして知られるブロックチェーン システムを構築することも、早急に解決する必要がある問題です。
また、ブロックチェーンシステムの抜け穴によるハッカー攻撃は、分岐攻撃、暗号ベースの攻撃、コンセンサスメカニズムベースの攻撃、スマートコントラクトベースの攻撃など、防御が困難です。
クロスチェーンテクノロジー:
現在のブロックチェーンシステムの多くは異種混合で相互接続されておらず、特性の異なる多数のブロックチェーンシステムが多数の価値の島を形成しており、チェーン間での直接的な価値の流通ができないため、ブロックチェーンの機能拡張や開発スペースが大きく制限されています。ブロックチェーン。
現在、主流のクロスチェーン テクノロジーは 4 つあります。
1. 公証人の仕組み:
公証機構は、Interledger プロトコルに基づいて作成された技術フレームワークであり、現実世界の仲介機構に似ており、取引の当事者がお互いを信頼できないことを前提とし、双方が信頼する第三者を導入します。これまたはこれ 信頼できるグループのグループは、チェーンからのトランザクション要求や確認情報を自動的に監視して応答できるだけでなく、発生するイベントや要求をアクティブに監視して応答することもできます。
2. サイドチェーンとリレー機構:
サイドチェーンとは、完全に独立した機能を備えた別のブロックチェーンシステムを指し、メインチェーンの情報をアクティブに感知し、対応するアクションを実行できます。サイドチェーンを通じて、トランザクション監視、プライバシー保護、スマートコントラクトなどの新しい機能をメインチェーンに基づいて追加でき、新しいサービスの開発中にメインチェーンの作業に影響を与えることはありません。メインチェーンとサイドチェーンが価値や情報を交換するとき、リピーターはそれらの間の通信チャネルに相当します。リピーターはサイドチェーンと公証メカニズムを組み合わせて、メッセージの収集、メッセージの検証、およびメッセージの転送の機能を完了します。リピーター自体がブロックチェーンの場合、より柔軟で拡張が容易なリレー チェーンと呼ぶこともできます。ターゲットチェーンはデータを受信した後、トランザクション確認を検証して完了しますが、この作業には第三者の認証は必要ありません。対象となるブロックチェーンのシステム構造に応じて、使用される検証方法も異なります。リレー方式は、クロスチェーン資産交換、住宅ローン、クロスチェーン契約の実装などの機能をサポートします。
3. ハッシュロック:
ハッシュ ロックは、Lightning Network で提案されている技術実装モードであり、Lightning Network テクノロジ アーキテクチャで広く使用されています。ライトニング ネットワークはハッシュ ロック テクノロジーの典型的なアプリケーションであり、本質的にはハッシュ タイム ロック スマート コントラクトを使用してゼロ確認トランザクションを安全に実行するメカニズムです。現在、有効期限シーケンス取り消し可能コントラクトとハッシュ タイムロック コントラクトを含む 2 つの適切に設計されたスマート コントラクトが存在します。
満了シーケンス取り消し可能な契約は、取引オブジェクト間に「マイクロペイメント チャネル」が存在することを前提とし、両当事者が各取引計画に署名して認証することを要求します。双方はいつでも現金引き出しを要求することができ、相手方が最新版の取引結果を提出しなかった場合には罰せられる可能性があります。この方法により、双方が結果を改ざんすることを制限できます。出金が成功すると、双方が認識した一連の取引結果がブロックチェーンに書き込まれます。
ハッシュ タイム ロック契約では、ハッシュ ロックとタイム ロックを使用して、トランザクションの受信者が暗号化された証拠を生成して期限までに支払いを受け取ったことを確認するか、支払いを受け入れる能力を失ってトランザクションの開始者に支払いを返却するかを保証します。 、受信中に当事者によって生成された暗号化された証明は、他の支払い操作にも使用できます。ハッシュロックトランザクションでは、トランザクションの開始者が主導権を持ち、より有利な当事者となります。
4. 分散秘密鍵管理:
分散秘密鍵制御は、秘密鍵の生成および制御テクノロジーを通じて、ブロックチェーン プロトコルに基づいて暗号化通貨資産を組み込み資産テンプレートのチェーンにマッピングし、クロスチェーン トランザクション情報に基づいて新しいスマート コントラクトを展開して新しい A テクノロジーを作成します。代表的なプロジェクトにはWanchainやFusionなどがあります。元のブロックチェーン上の資産をクロスチェーン システムでも取引可能にするために、分散秘密鍵管理技術ではロックとロック解除の 2 つの操作が導入されます。ロックとロック解除を行うことで、独自のブロックチェーン上のトークンを管理できます。ロックとは、鍵管理されたデジタル通貨資産に対して分散制御管理と資産マッピング操作を実装することであり、ロック解除とは、マスター化された分散秘密鍵を使用してロックされたトークンのロックを解除し、トークンが元の状態から変更され、操作不能な状態になることです。現在の転送可能で動作可能な状態。
クロスチェーンテクノロジーの比較:
クロスチェーン技術が解決する必要がある問題には、クロスチェーントランザクション管理、マルチチェーンの互換性と検証、クロスチェーンのセキュリティと監視、プライバシー保護、同時トランザクションの実行、技術実装などが含まれます。
コンセンサスメカニズム:
コンセンサスメカニズムはまだ改善の必要があります。
(1) ブロックチェーンのコンセンサス効率は依然として改善の必要があり、ブロックチェーンのコンセンサス速度を向上させる観点から検討することができる。
(2) ブロックチェーンの合意プロセスにおいては、参加ノードが連携しないケースが依然として存在し、合意プロセスの公平性に影響を与える可能性があり、この点は今後改善される可能性がある。