区块链开发

区块链1.0称为可编程货币，主要基于比特币。 主要围绕比特币区块链开展诸多业务和周边服务，如钱包、工具、交易所、挖矿、矿机业务等。在1.0时代，人们过于关注基于区块链技术构建的虚拟货币，其价值，获得比特币的方式，以及使用比特币进行交易的方式。

智能合约的出现标志着区块链进入了以以太坊区块链为代表的区块链2.0时代。 区块链2.0时代是指智能合约的开发和应用。 智能合约与电子货币的结合也为金融领域提供了更广泛的应用场景。 2.0 时代是通过分叉比特币区块链或构建另一套基于区块链的技术来创建更广泛的协议，并生成固有的新代币。 区块链2.0时代以以太坊区块链为代表。 以太坊区块链建立了更加灵活通用的框架体系。 协议级别和应用程序级别的创新使开发人员能够在应用程序集上创建新协议，使用智能合约在其区块链上构建新功能。

未来的区块链3.0可能不仅仅局限于金融领域，而是多条链组成的生态网络，涵盖人类社会生活的方方面面，包括司法、医疗、物流等各个领域。 区块链3.0是为了解决各行各业的互信问题和数据传输过程中安全技术的落地和实现。

安全：

为了实现区块链的安全性，在设计区块链时应考虑以下三个方面：

1、防哈希碰撞：

哈希碰撞是指两个不同的输入值，哈希函数计算出的哈希值相同，即有两个数x和y，其中x!=y通过哈希计算得到H(x)=H( y）。 区块链使用的哈希算法为SHA256，即输出空间为2^256。 虽然输入空间是无限大的比特币私钥碰撞开发，但是根据鸽巢原理，一定会有两个不同的输入映射到同一个输出。 但是，我们没有有效的算法来人为地创建哈希冲突。 在现有的计算机计算能力条件下，通过暴力暴力制造哈希冲突是行不通的。 因此，使用哈希SHA256算法可以抵抗哈希冲突。 该属性可以在区块链中用于验证区块链中的区块是否被篡改，并对所有交易信息进行哈希处理，形成信息摘要。 在验证信息是否被修改时，可以先获取交易信息的摘要，然后获取哈希，通过比较两次哈希结果来判断交易是否被修改。

2.隐藏原始哈希值：

哈希函数的另一个重要特性是可以隐藏原始哈希值，即哈希函数是单向的。 当输入空间足够大且输入空间的值分布均匀时，假设有一条消息x，通过哈希函数对消息x进行计算得到消息摘要H(x)。 这个过程很容易，但是很难从H(x)中得到原始消息的值x，即P(x→H(x))→1，P(H(x)→x) →0。 在实际应用中，输入空间可能是有限的。 在输入结果有限的情况下，可以在其后面加上一个伪随机数，使输入空间足够大，这样就可以避免使用暴力破解的方法得到某个哈希摘要。 原始哈希值。

3. 相关性不可预测：

给定一个哈希函数 H，它从用户那里获取一些输入 x 并产生一个输出 H(x)，一个好的“Puzzlefriendly”算法不会明确地在输入 x 和输出 H(x) 之间明确地做出任何可预先确定的差异. 也就是说，你不能选择某个x，希望返回某个H(x)。 在实际的区块链网络中，要接受一个低于某个阈值的区块，这个区块的哈希值需要满足当前网络难度的阈值。 此时用户不应该根据任何类型的期望输出值来选择输入，整个范围的输入值应该有均等的机会返回期望的输出，否则，用户可能会区分某些范围的输入值，从而缩小他们的搜索范围，并增加他们找到有效输出的机会。 允许用户进行“有根据的猜测”会破坏 POW 加密货币的预期功能。

受市场需求的影响，一些计算能力更高、效率更高的计算机不断被生产出来。 量子计算也逐渐从基础理论研究转向实际应用研究。 这对经典密码学造成了巨大的冲击和挑战。 此外，Grover 算法还可能影响对称加密和散列算法。 区块链通过公钥加密和哈希函数实现的匿名性、自治性、公开性和可追溯性等优良特性。 量子计算的快速发展使得目前的共识协议在不久的将来更容易被攻击成功，从而降低区块链的安全性。 如何防止区块链的量子攻击，重新设计区块链将是未来的一个发展趋势。 利用能够抵抗量子攻击的密码系统来创建被称为后量子、量子证明、量子安全或反量子密码系统的区块链系统也是一个亟待解决的问题。

此外，区块链系统漏洞引发的黑客攻击防不胜防。 只要有分叉攻击、基于密码学的攻击、基于共识机制的攻击、基于智能合约的攻击等攻击

跨链技术：

当今的大多数区块链系统都是异构的，并且没有互连。 大量具有不同特性的区块链系统形成了大量的价值孤岛，链与链之间无法进行直接的价值流通，这在很大程度上限制了区块链的功能扩展和发展空间。

目前主流的跨链技术有四种：

1、公证机制：

公证人机制是基于Interledger协议创建的技术框架。 它类似于现实世界中的中介机制。 它假设交易双方不能相互信任，然后引入双方都信任的第三方作为中介作为公证人。 This 或 this 一组可信组不仅可以自动监控和响应来自链的交易请求和确认信息，还可以主动监控和响应发生的事件或请求。

2. 侧链和中继机制：

侧链是指另一个功能完全独立的区块链系统，可以主动感知主链的信息并采取相应的行动。 通过侧链，可以在主链的基础上增加交易监管、隐私保护、智能合约等新功能，在开发新服务的同时不影响主链的工作。 当主链和侧链交换价值和信息时，中继器相当于它们之间的通信通道。 中继器将侧链与公证机制相结合，完成收集消息、验证消息和转发消息的功能。 如果中继器本身是区块链，也可以称为中继链，更加灵活，易于扩展。 目标链收到数据后，验证并完成交易确认。 本作品不需要第三方认证。 根据目标区块链的系统结构，使用的验证方法也不同。 中继方式支持跨链资产交换、抵押、跨链合约实现等功能。

3.哈希锁定：

哈希锁定是闪电网络提出的一种技术实现模式，在闪电网络技术架构中得到广泛应用。 闪电网络是哈希锁定技术的典型应用，本质上是一种利用哈希时间锁定智能合约安全进行零确认交易的机制。 目前有两种设计良好的智能合约，包括到期序列可撤销合约和哈希时间锁合约。

到期顺序可撤销合约假设交易对象之间存在“小额支付通道”，要求双方对每个交易计划进行签名和认证。 双方可以随时要求提现，如果对方未能提交最新版本的交易结果，将受到处罚。 通过这种方式，可以限制双方对结果的篡改。 提现成功后，双方认可的一系列交易结果将被写入区块链。

哈希时间锁合约使用哈希锁和时间锁来确保交易接收方要么通过生成加密证明确认自己在截止日期前收到了付款，要么失去了接受付款的能力并将付款退还给交易发起方，同时接收方生成的加密证明也可以用于其他支付操作。 在哈希锁定交易中，交易发起方拥有主动权，是更有利的一方。

4.分布式私钥控制：

分布式私钥控制是通过私钥生成和控制技术，将加密货币资产映射到基于区块链协议的内置资产模板的链上，再根据跨链交易信息部署新的智能合约，创造出全新的A技术加密货币资产比特币私钥碰撞开发，代表项目有 Wanchain 和 Fusion。 为了使原有区块链上的资产在跨链系统中仍然可以交易，分布式私钥控制技术引入了锁定和解锁两种操作。 通过加锁和解锁，可以对原区块链上的代币进行管理。 锁定是对密钥控制的数字货币资产进行分布式控制管理和资产映射操作； 解锁是使用已经掌握的分布式私钥对锁定的代币进行解锁，使代币从原来的不可操作状态变为现在的可转移、可操作状态。

跨链技术对比：

跨链技术需要解决的问题包括跨链交易管理、多链兼容与验证、跨链安全与监管、隐私保护、并发交易执行、技术实现等。

共识机制：

共识机制仍有待完善：

(1) 区块链的共识效率还有待提高，可以从提高区块链共识速度的角度来研究。

（2）在区块链的共识过程中，还存在参与节点不配合的情况，可能会影响共识过程的公平性，未来可以在这方面进行改进。