介紹

在深入研究 51% 攻擊之前,至關重要的是要對挖礦和基於區塊鏈的系統有充分的瞭解。

比特幣及其底層區塊鏈技術的主要優勢之一是構建和驗證數據的分佈式特性。節點的去中心化工作確保遵守協議規則,並確保所有網絡參與者都同意區塊鏈的當前狀態。這意味着大多數節點需要定期就挖礦過程、所用軟件的版本、交易的有效性等達成共識。

比特幣共識算法(工作量證明)確保只有網絡節點集體同意礦工提供的區塊哈希是準確的(即區塊哈希證明礦工做了足夠的工作並找到了該區塊問題的有效解決方案),礦工才能夠驗證新的交易區塊。

區塊鏈基礎設施——作爲分散式賬本和分佈式系統——可防止任何集中式實體利用網絡達到自己的目的,這就是爲什麼比特幣網絡上沒有單一權威的原因。

由於挖礦過程(在基於 PoW 的系統中)涉及大量電力和計算資源的投入,因此礦工的表現取決於其擁有的計算能力,這通常稱爲哈希算力或哈希率。各個位置都有許多挖礦節點,它們競爭成爲下一個找到有效區塊哈希的人,並獲得新生成的比特幣作爲獎勵。

在這樣的背景下,挖礦算力分佈在世界各地的不同節點上,這意味着哈希率並不掌握在單一實體手中。至少它不應該如此。

但是,當哈希率不再分佈得足夠好時會發生什麼?例如,如果一個實體或組織能夠獲得超過 50% 的哈希算力,會發生什麼?這種情況的一個可能後果就是我們所說的 51% 攻擊,也稱爲多數攻擊。

什麼是 51% 攻擊?

51% 攻擊是對區塊鏈網絡的潛在攻擊,其中單個實體或組織能夠控制大部分哈希率,可能導致網絡中斷。在這種情況下,攻擊者將擁有足夠的挖掘能力來故意排除或修改交易的順序。他們還可以撤銷在控制期間進行的交易 - 從而導致雙重支付問題。

成功的多數攻擊還可以讓攻擊者阻止部分或全部交易被確認(交易拒絕服務)或阻止部分或全部其他礦工挖礦,從而造成所謂的挖礦壟斷。

另一方面,多數攻擊不會讓攻擊者逆轉其他用戶的交易,也不會阻止交易被創建並廣播到網絡。更改區塊獎勵、憑空創造貨幣或竊取不屬於攻擊者的貨幣也被視爲不可能發生的事件。

51% 攻擊的可能性有多大?

由於區塊鏈由分佈式節點網絡維護,因此所有參與者在達成共識的過程中都會進行合作。這是區塊鏈往往高度安全的原因之一。網絡越大,對攻擊和數據損壞的保護就越強。

對於工作量證明區塊鏈,礦工的哈希率越高,找到下一個區塊有效解決方案的機會就越大。這是因爲挖礦涉及無數次哈希嘗試,而更多的計算能力意味着每秒的嘗試次數更多。一些早期礦工加入了比特幣網絡,爲其發展和安全做出了貢獻。隨着比特幣作爲一種貨幣的價格上漲,許多新礦工進入該系統,旨在爭奪區塊獎勵(目前設定爲每區塊 6.25 比特幣)。這種競爭局面是比特幣安全的原因之一。如果不是爲了誠實行事並努力獲得區塊獎勵,礦工就沒有動力投入大量資源。

因此,由於網絡規模龐大,對比特幣進行 51% 攻擊的可能性很小。一旦區塊鏈發展到足夠大,單個人或團體獲得足夠的計算能力壓倒所有其他參與者的可能性就會迅速降至非常低的水平。

此外,隨着區塊鏈的增長,更改先前確認的區塊變得越來越困難,因爲所有區塊都是通過加密證明鏈接起來的。出於同樣的原因,區塊的確認越多,更改或撤銷其中交易的成本就越高。因此,成功的攻擊可能只能在短時間內修改最近幾個區塊的交易。

進一步說,讓我們想象這樣一種場景:一個惡意實體不受利益驅動,決定攻擊比特幣網絡只是爲了摧毀它,不計成本。即使攻擊者設法破壞網絡,比特幣軟件和協議也會被迅速修改和調整以應對該攻擊。這需要其他網絡節點達成共識並同意這些更改,但在緊急情況下,這可能會很快發生。比特幣對攻擊具有很強的抵禦能力,被認爲是現存最安全、最可靠的加密貨幣。

儘管攻擊者很難獲得比比特幣網絡其他部分更多的計算能力,但對於較小的加密貨幣來說,這並不那麼困難。與比特幣相比,山寨幣保護其區塊鏈的哈希能力相對較低。低到足以使 51% 攻擊真正發生。遭受多數攻擊的加密貨幣的一些著名例子包括 Monacoin、Bitcoin Gold 和 ZenCash。