51%算力的攻與防

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我們知道在比特幣網路中採用PoW來解決如何獲得記賬權的問題,採用“最長鏈共識”解決如何記賬的問題。但是在理論上,利用比特幣網路中的“最長鏈共識”,可以發動51%攻擊。什麼是51%攻擊51%是指算力佔全網算力的51%,比特幣網路需要透過雜湊碰撞來匹配隨機數從而獲得記賬權,算力衡量的是一臺計算機每秒鐘能進行雜湊碰撞的次數。算力越高,意味著每秒鐘能進行越多次的雜湊碰撞,即獲得記賬權的機率越高。在理論上,如果掌握了50%以上的算力,就擁有了獲得記賬權的絕對優勢(意味著可以更快地生成區塊),也擁有了篡改區塊鏈資料的權利。所謂51%的攻擊,就是利用比特幣網路採用PoW競爭記賬權的特點,使用算力優勢生成一條更長的鏈“回滾”已經發生的“交易行為”。
如何進行51%攻擊假設小明擁有51%的算力,在區塊高度2019時,小明轉給小華1BTC的記錄被礦工及時打包。待交易確認後,小明依靠51%的算力優勢在區塊高度2018後重新生成了一條“更長的鏈”,並在區塊高度2019處又將該BTC轉給小紅且該交易記錄被打包,即該鏈包含了小明將1BTC轉給小紅的記錄。

根據“最長鏈共識”,包含給小紅轉賬記錄的鏈成為主鏈,則小明轉給小華的1BTC則為“無效支付“。

51%算力的影響

若掌握了51%的算力,除了可以修改自己的交易記錄外,還可以阻止區塊確認部分交易,以及阻止部分礦工獲得有效的記賬權。在極端理想情況下,擁有51%算力的節點將獲得所有的挖礦獎勵和轉賬手續費。

不論是篡改資料還是壟斷記賬權,都會減少社羣成員對系統的信任,也嚴重影響社羣的穩定。擁有51%的算力也不是萬能的,因為無法修改其他人的交易記錄,也不能阻止交易的發出,更不能憑空產生BTC。

51%算力的攻與防

從理性角度考慮,發動51%攻擊是為了“雙花”逐利,前期需要鉅額的投入來提升算力和囤積用於“雙花”的BTC,後期需要承擔BTC價值下跌的風險。

整個過程下來,未免有些得不償失。BTC白皮書在第6節(Incentive)和第11節(Calculations)已經指明瞭本本分分挖礦能獲得更多的利益,因此在這個前提下,“雙花”逐利的動機就不復存在了。

即使不進行51%攻擊,只是長期持有51%算力,都足夠引起社羣恐慌,行情震盪,最後反噬自身。故從理性角度考慮,51%攻擊的可能性較小。

從非理性角度考慮,發動51%攻擊是為了攻擊而攻擊,不考慮任何後果(動機無法揣測,可能性也無法衡量),這種做法最終會失去共識,其他社羣成員可以透過硬分叉重新建立共識(比如採用新的證明機制),最終51%的攻擊也將變成“一個人的遊戲”。

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