51%攻击揭秘：区块链安全威胁

引言

在探讨51%攻击之前，理解挖矿和基于区块链的系统是至关重要的。比特币及其底层区块链技术的一大优势在于构建和验证数据的分布式特性。节点的去中心化工作确保了协议规则的遵守，并使网络参与者对区块链的当前状态达成共识。这意味着大多数节点需要定期在挖矿过程、使用的软件版本、交易的有效性等方面达成共识。

比特币的共识算法（工作量证明）保证了只有当网络节点集体同意矿工提供的区块哈希是准确的（即区块哈希证明了矿工做了足够的工作并找到了该区块问题的有效解），矿工才能验证新的交易区块。

作为去中心化的账本和分布式系统，区块链基础设施防止任何中心化实体利用网络为自己的目的服务，这就是为什么比特币网络上没有单一权威的原因。由于基于工作量证明的系统中的挖矿过程涉及到大量电力和计算资源的投入，矿工的表现取决于他拥有的计算能力，这通常被称为哈希能力或哈希率。世界各地有许多挖矿节点，它们竞争着寻找下一个有效的区块哈希并获得新生成的比特币奖励。

在这样的环境下，挖矿能力分布在全球不同的节点上，这意味着哈希率不在单一实体手中，至少不应该如此。但如果哈希率不再足够分散会怎样呢？比如，如果一个单一的实体或组织能够获得超过50%的哈希能力，会发生什么？这种情况的一个可能后果就是我们所说的51%攻击，也称为多数攻击。

什么是51%攻击？

51%攻击是对区块链网络的一种潜在攻击，其中一个实体或组织能够控制大部分哈希率，可能导致网络中断。在这种情况下，攻击者将拥有足够的挖矿能力，有意排除或修改交易的顺序。他们还可以逆转他们在控制期间进行的交易，导致双重支付问题。

成功的多数攻击还将允许攻击者阻止部分或所有交易被确认（交易拒绝服务），或者阻止部分或所有其他矿工进行挖矿，导致所谓的挖掘垄断。

另一方面，多数攻击不会允许攻击者逆转其他用户的交易，也不会阻止交易的创建和广播到网络。改变区块奖励、凭空创造货币或盗窃从未属于攻击者的货币也被认为是不可能的事件。

51%攻击的可能性有多大？

由于区块链是由分布式节点网络维护的，所有参与者都合作达成共识。这是它们往往高度安全的原因之一。网络越大，对攻击和数据损坏的保护就越强。

在基于工作量证明的区块链中，矿工拥有的哈希率越多，找到下一个区块有效解的几率就越高。这是真的，因为挖矿涉及到大量的哈希尝试，更多的计算能力意味着每秒钟更多的尝试。许多早期的矿工加入比特币网络以促进其增长和安全性。随着比特币作为货币价格的上涨，许多新矿工进入系统，旨在竞争区块奖励（目前设置为每个区块6.25 BTC）。这种竞争环境是比特币安全性的原因之一。如果不是为了诚实地行动并努力获得区块奖励，矿工没有动机投入大量资源。

因此，由于网络的庞大规模，对比特币进行51%攻击的可能性相当低。一旦区块链足够大，单个或一群人获得足够的计算能力以压倒所有其他参与者的可能性迅速下降到非常低的水平。

此外，随着链的增长，改变之前确认的区块变得越来越困难，因为所有区块都是通过加密证明链接的。出于同样的原因，区块拥有的确认数越多，修改或逆转其中的交易的成本就越高。因此，成功的攻击可能只能在短时间内修改几个最近的区块的交易。

进一步设想一个场景，一个恶意实体不是为了利润，而是决定不惜一切代价攻击比特币网络以摧毁它。即使攻击者设法破坏了网络，比特币软件和协议也会迅速修改和适应以应对该攻击。这将需要其他网络节点达成共识并同意这些更改，但在紧急情况下这可能会非常迅速。比特币对攻击非常有韧性，被认为是现存最安全和可靠的加密货币。

虽然攻击者获得比比特币网络更多的计算能力是相当困难的，但在较小的加密货币上实现这一点并不那么具有挑战性。与比特币相比，其他加密货币（altcoins）保护其区块链的哈希能力相对较低，低到足以使51%攻击实际发生。一些值得注意的遭受多数攻击的加密货币例子包括Monacoin、比特币黄金和ZenCash。