51%攻击详解：区块链网络的潜在威胁

引言

在深入探讨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被遵守，并且所有网络参与者对区块链的当前状态达成一致。这意味着，大多数节点需要定期在挖矿过程、所使用的软件版本、交易的有效性等方面达成共识。

比特币的共识算法（工作证明）确保矿工只有在网络节点集体同意矿工提供的区块哈希准确时，才能验证新的交易区块（即区块哈希证明矿工做了足够的工作，并找到了该区块问题的有效解决方案）。

区块链基础设施作为一个去中心化的账本和分布式系统，防止任何中心化实体利用网络为其自身目的，这是比特币网络上没有单一权威的原因。

由于挖矿过程（基于工作证明系统）涉及到大量的电力和计算资源的投入，矿工的表现基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，它们竞争着成为下一个找到有效区块哈希并获得新生成比特币奖励的节点。

在这样的背景下，挖矿能力分布在世界各地的不同节点上，这意味着哈希率并不掌握在一个单一实体手中。至少理论上应该是这样的。

但是，如果哈希率不再足够分散会怎样呢？例如，如果一个单一实体或组织能够获得超过50%的哈希能力会怎样？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%攻击是一种对区块链网络的潜在攻击，其中一个单一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，故意排除或修改交易的排序。他们还可以逆转自己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某些或所有交易被确认（交易拒绝服务），或阻止某些或所有其他矿工进行挖矿，导致所谓的挖矿垄断。

另一方面，多数攻击不会允许攻击者逆转其他用户的交易，也不会阻止交易被创建和广播到网络上。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？

由于区块链由节点的分布式网络维护，所有参与者合作以达成共识。这就是它们往往高度安全的原因之一。网络越大，对抗攻击和数据损坏的保护就越强。

对于基于工作证明的区块链，矿工拥有的哈希率越多，找到下一个区块有效解决方案的机会就越大。这是因为挖矿涉及到无数的哈希尝试，而更多的计算能力意味着每秒更多的尝试。早期的许多矿工加入比特币网络以促进其增长和安全。随着比特币作为货币的价格上涨，许多新矿工进入系统，旨在竞争区块奖励（当前设置为每个区块6.25 BTC）。这种竞争环境是比特币安全的一个原因。矿工没有动机投入大量资源，除非他们诚实行事并努力获得区块奖励。

因此，由于网络的规模，比特币的51%攻击相当不可能。一旦区块链足够大，单个或团体获得足够的计算能力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，更改先前确认的区块变得越来越困难，因为区块都是通过加密证明链接在一起的。出于同样的原因，一个区块拥有的确认越多，改变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。

更进一步，让我们想象一个恶意实体不受利润驱使，决定仅为了摧毁比特币网络而攻击它，不计成本。即使攻击者设法扰乱了网络，比特币软件和协议也将迅速被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变化，但这在紧急情况下可能会很快发生。比特币对攻击非常有抗性，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相当困难，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，替代币（altcoins）保护其区块链的哈希能力相对较低。低到足以使51%攻击实际上发生。一些值得注意的曾经遭受多数攻击的加密货币包括Monacoin、Bitcoin Gold和ZenCash。