您对网络威胁51%攻击知多少？

区块链的去中心化性质和加密算法使其几乎不可能受到攻击。然而，以太经典（Ethereum Classic）区块链沦为了51%攻击（51% attack）的受害者，估计因此损失110万美元。那么，51%攻击是如何发生的？它的影响怎样？

51%攻击是什么？

51%攻击，较常见的字面意思是：只要算力超过51%，就能对某个系统发动攻击，这个系统就存在中心化或者被攻破的可能性。它是一种区块链渗入，可能导致网络中断，最终导致挖矿垄断。一旦矿工（miner、是指尝试创建区块并添加到区块链上的人或者机器，同时也指代做这个事情的软件）。当一个新的有效的区块被创建时，比特币协议自动分发一定数量的比特币给相应的矿工，作为工作的奖赏）、组织或某个实体对区块链网络上的算力获得超过50%的控制权，就会发生这种攻击。

攻击的结果是，攻击者获得访问权，阻止矿工挖矿、取消交易，最终卷走根本不属于他们的被盗货币。如果区块链网络被劫持，攻击者将拥有足够的挖矿能力来篡改交易。这意味着他们可以篡改订购交易，可以停止所有挖矿活动。51%攻击者正是以这种方式撤销交易，从而导致区块链内的双重支付（double-spending）。假设攻击者花1BTC（Bitcoin，比特币）换取产品，那么实际上区块链会记录这笔交易。然而，51%攻击者可以通过撤销交易来触发退款，从而同时拥有BTC和产品。

51%攻击的机理是，宣布现有网络无效，接管设定的安全协议。这种影响可能严重，也可能不严重，但一切归结为攻击者拥有的算力。攻击者拥有的哈希算力百分比越高，越容易实施攻击，最终危害带来的影响越大。与使用Tangle共识算法、通过操纵区块链账本来批准或否决交易的34%攻击不同，51%攻击使攻击者可以完全控制区块链网络，从而可以停止任何挖矿或实际上重复使用货币。

51%攻击造成的影响

那么，攻击者如何针对区块链和比特币实施51%攻击？

当某个实体支配区块链上的算力时，可以发动51%攻击。当攻击渗透到比特币的哈希算力功能时，攻击者就可以延迟新交易，并最终多次操纵同一货币的使用。由于区块链使用工作量证明（PoW）共识机制来验证交易，这些中断延迟了矿工按时间顺序确认和安排区块的操作。

因此，假设一个矿工的计算能力降低了，那么在区块中安排的交易就会延迟，区块链网络遭到破坏，在这种情况下，它们允许攻击者可以比矿工更快地求解方程。最终，攻击者获得控制权，通过撤销未经确认的交易获得双重支付货币。除此之外，攻击者还获得了旨在补偿矿工更新区块链的矿工奖励。这正是51%攻击对以太经典（ETC）和比特币（BCH）实施攻击的过程。

区块链网络的中断证明了存在漏洞，51%攻击确实对矿工造成了危害，然而，专家们却认为，这种攻击可能有益。由于比特币算力来自目标相同的参与者贡献，这些人在做出决定时是合乎逻辑的。然而，当价格歧视发生时，仍然存在人为串通以改变算力分布的风险，这时，其他人可能会从算力转变中受益，或者至少可以摆脱重大损失。由于计划攻击比特币的实体需要大量资金来购买和维护挖矿设备，以生成足够的算力来挖比特币。因此，即使比特币受到51%攻击，操纵者也无利可图。

如何防止51%攻击？

尽管51%攻击可能很危险，但它也有一些缺陷，如51%攻击无法操纵按照矿工区块给予的奖励；攻击者无力创建交易；当反向交易发生时，攻击者完全可能危及他的私人或个人交易；攻击者不可能增加区块链网络上存在的代币或货币的上限。鉴于此，相关机构可以对区块链采取一些保护措施。

具体来说，51%攻击使用基于工作量证明（PoW）的共识算法，伺机攻击加密货币，而对付这种攻击的较佳防御是使用权益证明（PoS）共识，这正是以太坊2.0旨在规避的问题。

当验证者使用PoS算法时，可以通过维护网络的运营能力来降低渗入风险。PoS有助于限制质押加密货币的数量，在这种情况下，即使51%攻击有可能发生，但攻击者也需要投入一大笔资金来购买加密货币，以获得系统的控制权。仔细观察51%攻击，会发觉PoS加密货币成为目标的可能性不大，因为其盈利能力很小。

然而，鉴于区块链代码中存在错误，51%攻击确实有可能再次发生。此类事件发生时，攻击者可以破坏区块链，更快地生成新的区块以发起攻击。总的来说，这种攻击可能会再次发生，但比特币区块链极具弹性。

哪些区块链平台遭受过51%攻击？

从理论上讲，比特币和以太坊区块链比小型项目更能抵抗51%攻击。不过，许多项目仍然易受这种攻击。以下是遭受过这种攻击的一些平台。

•Grin（GRIN）

据消息称，注重隐私的加密网络GRIN曾被51%攻击渗入。2020年11月7日，一个匿名实体获得了58.1%的网络算力，导致其支付迅速停止。

•Vertcoin（VTC）

作为一种ASIC挖矿加密货币，VTC遭遇多次51%攻击颇令人意外。2018年10月和12月，由于一个从Nice Hash获得足够算力的实体获得双重支付，VTC损失了价值100000美元的VTC。结果，VTC重组了VTC网络上的300多个区块和另外600个区块硬分叉。

•比特币黄金（BTG）

2018年5月，BTG被要求双重支付共计12239 BTG（1800万美元）。2020年1月下旬，比特币黄金再次成为51%攻击的受害者，最终在两天内遭受了超过7000 BTG的双重支付。这次攻击是两次被删除的重要区块链重组造成的。

•以太经典（ETC）

ETC区块链在一个月内遭遇了三次51%攻击，这三次攻击都发生在2020年8月，包括发生在8月1日的攻击、8月6日的攻击以及8月29日的攻击。这起攻击甚至导致加密货币交易所Coinbase暂停了所有ETC存款和取款。

结 语

任何新兴技术（包括区块链和加密货币）都可能遇到各种风险和漏洞，这正是我们需要了解51%攻击的原因。虽然更多的技术有望规避这种攻击，但网络渗入仍不可避免。从好的方面来说，这类攻击给了行业和企业学习和改进的正当理由。因此，不妨看看这个不断变化的行业未来会怎样。