什麼是 51% 攻擊?
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什麼是 51% 攻擊?

什麼是 51% 攻擊?

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Published Nov 28, 2018Updated Apr 6, 2022
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前言

在深入研究 51% 攻擊之前,對挖礦和基於區塊鏈的系統有一個很好的了解至關重要。

構建和驗證資料的分散式特性是比特幣及其他底層區塊鏈技術的主要優勢之一。節點的去中心化工作確保遵循協定規則,且所有網路參與者都對區塊鏈的目前狀態表示同意。這意味著大多數節點需要定期就挖礦過程、使用的軟體版本、交易的有效性等達成共識。

比特幣共識演算法 (工作量證明) 確保只有在網路節點一致同意礦工提供的區塊雜湊是準確的情況下 (即,區塊雜湊證明礦工做了足夠的工作,並為區塊問題找到了有效的解決方案),礦工才能驗證交易的新區塊。

區塊鏈基礎設施 - 作為一個去中心化帳本和分散式系統 - 防止任何中心化實體利用網路達到自己的目的,這就是為什麼比特幣網路上沒有單一授權的原因。

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資,礦工的表現取決於其所擁有的計算能力的大小,這通常被稱為算力或雜湊率。不同的位置有許多挖礦節點,他們競爭成為下一個找到有效區塊雜湊的節點,並獲得新產生的比特幣作為獎勵。

在這種情況下,挖礦能力分佈在世界各地不同的節點上,這就意味著雜湊率不是由單個實體掌控。至少不應該是這樣。

但是,當雜湊率分佈的不夠好時,會發生什麼呢?例如,如果一個實體或組織能夠獲得 50% 以上的算力,會發生什麼?一個可能的結果就是我們所說的 51% 攻擊,也稱作多數人攻擊。


什麼是 51% 攻擊?

51% 攻擊是對區塊鏈網路的潛在攻擊,單一實體或組織能夠控制大多數雜湊率,可能會導致網路中斷。在這種情況下,攻擊者將有足夠的挖礦能力來有意排除或修改交易的順序。他們還可能在掌控時逆轉交易 - 導致雙重支付問題。

成功的多數人攻擊還將允許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,從而導致所謂的挖礦壟斷。

另一方面,多數人攻擊不允許攻擊者從其他用戶逆轉交易,也不允許建立交易並推播到網路。變更區塊獎勵、憑空建立代幣或偷取原本不屬於攻擊者的代幣也被認為是不可能的事情。


出現 51% 攻擊的可能性有多大?

由於區塊鏈是由分散式網路節點維護的,因此所有參與者在達成共識的過程中相互合作。這就是他們往往是高度安全的原因之一。網路越大,對攻擊和資料損壞的保護就越強。

當涉及工作量證明區塊鏈時,礦工擁有的雜湊率越多,找到下一個區塊的有效解決方案的機會就越大。這是真的,因為挖礦需要進行無數次的雜湊嘗試,計算能力越高,就表示每秒嘗試的次數越多。一些早期礦工加入比特幣網路,為其增長和安全做出貢獻。隨著比特幣作為一種貨幣價格不斷上漲,無數新礦工進入系統,目的是競爭區塊獎勵 (目前設置為每個區塊 12.5 BTC)。如此激烈的競爭是比特幣安全的原因之一。如果不是為了誠實行事和努力以獲得區塊獎勵,礦工就沒有動機投資大量資源。

因此,由於網路的規模,比特幣上不太可能會發生 51% 攻擊。一旦區塊鏈增長到足夠大,一個人或群體獲得足夠計算能力來壓倒所有其他參與者的可能性迅速下降到非常低的水平。

此外,隨著鏈的增長,變更之前確認的區塊變得越來越困難,因為區塊都是透過加密證明連結在一起的。出於相同的原因,一個區塊擁有的確認越多,變更和恢復其中交易的成本也就越高。因此,一次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。

再進一步,想象一下這樣的場景︰一個惡意實體不受利益驅使,決定不計代價攻擊比特幣網路,只為將其摧毀。即使攻擊者設法破壞了網路,比特幣軟體和協定也會迅速修改和調整,以應對攻擊。這將要求其他網路節點就這些變更達成共識,但在緊急情況下,可能會很快發生。比特幣對攻擊具有很強的彈性,被認為是目前存在的最安全可靠的加密貨幣。

盡管攻擊者很難獲得比比特幣網路其他部分更強的計算能力,但在較小的加密貨幣上實現這一點並不算難。與比特幣相比,替代代幣具有相對較低的算力來保護其區塊鏈。低到足以讓 51% 攻擊真正成為可能。成為多數人攻擊受害者的一些著名的加密貨幣包括 Monacoin、比特幣黃金 (Bitcoin Gold) 和 ZenCash。