近期受到51%攻擊的區塊鏈項目，基本都是分叉幣，再加上都處於項目早期，缺乏算力與技術支持。
文 | 齊明
據萊特幣現金（LCC）官方消息，LCC近日遭到了51%攻擊，LCC團隊已與交易所進行接觸。其實，不僅萊特幣現金，前不久的ZEN、比特幣黃金（BTG）還遭受到了51%雙花攻擊。
那麼，雙花攻擊究竟是什麼呢？雙花，就是同一筆錢花了兩次。
通常來說，如果利用區塊鏈技術，雙花問題可以解決。因為區塊鏈只承認第一筆交易是有效的，第二筆交易會被忽略。
那麼如果發生雙花攻擊，會有哪幾種情況呢？
1. 51%攻擊
51%攻擊，又被稱為Majority attack。這種攻擊是通過控制網絡算力實現雙花。如果攻擊者控制了網絡中50%以上的算力，那麼在他控制算力的這段時間，他可以將區塊逆轉，進行反向交易，實現雙花。
比如Bitcoin Gold發生的雙花問題就屬於51%攻擊。 攻擊者控制Bitcoin Gold網絡上51%以上的算力，在控制算力的期間，他把一定數量的BTG發給自己在交易所的錢包，這條分支我們命名為分支A。同時，他又把這些BTG發給另一個自己控制的錢包，這條分支我們命名為分支B。
分支A上的交易被確認後，攻擊者立馬賣掉BTG，拿到現金。這時候，分支A成為主鏈。然後，攻擊者在分支B上進行挖礦，由於其控制了51%以上的算力，那麼攻擊者獲得記賬權的概率很大，於是很快，分支B的長度就超過了主鏈，也就是分支A的長度，那麼分支B就會成為主鏈，分支A上的交易就會被回滾（回滾指的是程序或數據處理錯誤，將程序或數據恢復到上一次正確狀態的行為）。
也就是說，分支A恢復到攻擊者發起第一筆交易之前的狀態，攻擊者之前換成現金的那些BTG又回到了自己手裡。當然，這些BTG就是交易所的損失了。最後，攻擊者把這些BTG，發到自己的另一個錢包。就這樣，攻擊者憑藉51%以上的算力控制，實現同一筆token的“雙花”。
2. 芬尼攻擊（Finney attack）
假設攻擊者挖到了區塊，在區塊中，包含了一筆交易信息，即地址1向地址2轉了一定數量的token，不過這兩個地址都是攻擊者的。但是攻擊者並不廣播這個區塊，而是立即找到一個商家，用他的地址1，把這些token發給商家的地址3。
發給商家的交易廣播出去後，如果這個商家接受0確認，攻擊者就把他自己之前挖到的區塊廣播出去，這時候發給自己的交易就先於發給商家的交易。對於攻擊者來說，通過控制區塊的廣播時間，就實現了同一筆token的“雙花”。
一般來說，為了節省時間而接受0確認，特別是對於大額交易而言，是非常不安全的，而且對於大額交易而言，多幾次確認，將會降低交易被回滾的風險。
3.種族攻擊 （Race attack）
這種方式主要通過控制礦工費來實現雙花。
比如，攻擊者把一定數量的token發給一個商家，我們命名為分支A。如果商家接受0確認，那麼攻擊者就會再把這筆token發給自己的一個錢包，我們命名為分支B。
不過，攻擊者在發給自己的這筆交易中，加了較高的礦工費，從而大大提高被礦工打包的概率（也可以說間接提高了攻擊成功的概率）。如果攻擊者發給自己的這筆交易被提前打包，這時候這筆交易就先於發給商家的交易，也就是分支B的長度超過分支A的長度，分支A上的交易就會被回滾。對於攻擊者來說，通過控制礦工費，就實現了同一筆token的“雙花”。
4. Vector76攻擊
Vector76攻擊，是種族攻擊和芬尼攻擊的組合，又稱“一次確認攻擊”，也就是交易即便有了一次確認，交易仍然可以回滾。
如果電子錢包滿足以下幾點，Vector76攻擊就容易發生。這幾點即錢包接受一次確認就支付；錢包接受其它節點的直接連接；錢包使用靜態IP地址的節點。
具體攻擊方式如下（感興趣的可以點此查看）：
攻擊者控制了兩個全節點，全節點A只是直接連接到電子錢包這個節點，全節點B與一個或多個運行良好的節點相連。
然後攻擊者將同一筆token進行了兩筆交易，一個是發給攻擊者自己在這個錢包（接下來要被攻擊的）上的地址，我們命名為交易1，另一個是發給攻擊者自己的錢包地址，命名為交易2。但是攻擊者給交易1的礦工費，要遠大於交易2的礦工費。攻擊者並沒有把這兩筆交易廣播到網絡中去。
然後攻擊者開始在交易1所在的分支上進行挖礦，這條分支我們命名為分支1。攻擊者挖到區塊後，並沒有廣播出去，而是同時做了兩件事：在節點A上發送交易1，在節點B上發送交易2。
由於節點A只連接到電子錢包的節點，所以當電子錢包節點想把交易1傳給其它對等節點時，連接了更多節點的節點B，已經把交易2廣播給了網絡中的大部分節點。於是，從概率上來講，交易2就更有可能被網絡認定為是有效的，交易1被認定為無效。
交易2被認為有效後，攻擊者立即把自己之前在分支1上挖到的區塊，廣播到網絡中。這時候，這個接受一次確認就支付的錢包，會立馬將token支付給攻擊者的錢包賬戶。然後攻擊者立馬賣掉token，拿到現金。
由於分支2連接的更多節點，所以礦工在這個分支上挖出了另一個區塊，也就是分支2的鏈長大於分支1的鏈長。於是，分支1上的交易就會回滾，錢包之前支付給攻擊者的交易信息就會被清除，但是攻擊者早已經取款，實現了雙花。
5. 替代歷史攻擊（Alternative history attack）
如果商家在等待交易確認，alternative history attack就有機會發生，當然，這需要攻擊者有較高的算力，對於攻擊者來說，會有浪費大量電力的風險。
攻擊者把一定數量的token發給一個商家，我們命名為分支A。同時攻擊者又把這筆token發給自己的一個錢包，我們命名為分支B。在商家等待確認的時候，攻擊者在分支B上進行挖礦。
商家在等待了N次確認後，向攻擊者發送了商品。但是如果攻擊者憑藉高哈希率，挖到了N個以上的區塊，那麼，分支B的長度就超過分支A，分支A的交易就會被回滾，攻擊者實現雙花。如果攻擊者挖到的區塊數量沒有超過N個，那麼攻擊失敗。
Alternative history attack能夠攻擊成功的可能性在於兩方面，一個是攻擊者的算力在網絡中的比例大小，另一個是商家等待的確認次數。比如，攻擊者控制了網絡中10%的算力，如果商家等待了2個確認，那麼攻擊成功的概率低於10%；如果商家等待了4個確認，那麼攻擊成功的概率低於1%；如果商家等待了6個確認，那麼攻擊成功的概率低於0.1%。由於該攻擊存在的機會成本，所以如果代幣交易金額與塊獎勵金額差不多，才有可能實現博弈。
橫軸：攻擊者的算力佔網絡算力的比例
縱軸：攻擊成功的概率，n：確認次數
綜合近期受到51%攻擊的區塊鏈項目來看，這些項目基本都是分叉幣，再加上都處於項目早期，缺乏算力與技術支持。
目前，幾個區塊鏈項目的官方給出的解決方式，主要有如下幾種：
1. 提高確認次數。比如LCC建議將確認次數提高為 100 個。
2. 在共識機制方面改善。比如 LCC表示可能會引入PoS機制。
3. 升級新的算法。比如Bitcoin Gold表示，正在開發新的 PoW 算法以替代原有的 Equihash 算法。
4. 與交易所等合作。比如Bitcoin Gold立即與合作交易所合作，阻斷黑客的套現渠道。
閱讀更多 輕信區塊鏈 的文章
