加密货币攻防战: 从攻击者视角看比特币的防范之道

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加密货币攻防战: 从攻击者视角看比特币的防范之道

Ⅰ. 楔子

在加密货币的世界里，蕴含着巨大的经济利益，这也吸引了众多心怀不轨者试图发起攻击，谋取私利.

今天你作为一名职业黑客, 要对这些货币发起挑战, 你自然将自己的首要目标瞄准了作为加密货币领域的龙头老大 —— 比特币.

作为众多攻击者眼中的 “肥肉”，比特币面临着各式各样狡猾且具破坏力的攻击手段.

你决心要在众多攻击者中脱颖而出…

声明: 本文笔者旨在通过攻击者视角带大家了解加密货币应对各种攻击的应对措施, 无任何不良引导

Ⅱ. 一番战: 双花攻击（Double Spending Attack）

攻击方式：

你发现不同于传统货币用一张少一张, 虚拟货币可以被复制, 如果能够复制并消费虚拟货币, 那岂不是相当于自己开了一家印钞厂?

激动的你准备付诸行动.

从攻击者角度来看，双花攻击堪称最具诱惑的手段之一。由于数字货币本身仅是数据形式，理论上可被复制，攻击者企图利用这一特性，将同一笔资金在不同地方多次消费。例如，在电商平台 A 用比特币购买高价电子产品，趁交易信息尚未全网确认、区块链账本未完全更新时，转头在电商平台 B 再次使用这笔比特币购置其他商品，以此骗取双倍价值的商品或服务。

比特币的防范措施：

比特币的设计者中本聪早就意识到了这一点, 所以规定了每个交易都有输入输出两个部分, 输入部分要标注币的来源, 输出部分要有发款人的签名(关于签名部分感兴趣可以移步到我之前的文章).

并且除了区块链的指针, 还有指向币的来源的指针, 证明这个币不是凭空捏造的, 如果检测到这个交易是非法的, 区块链不会将其接受到链中.

比特币借助区块链技术构建起强大防线。区块链的去中心化特性让所有交易信息公开透明且由众多节点共同维护、监督。每笔交易都被详细记录，有着明确的输入输出指向，输入部分精准标注币的来源，一旦检测到同一笔币试图被重复使用，节点会依据已记录账本信息迅速识破，拒绝该非法交易接入区块链，从根源上杜绝双花情况。同时，比特币遵循最长合法链原则，只有被纳入最长链上的交易才被认可，攻击者短时间内伪造的双花交易难以在这场 “算力竞赛” 与 “链长比拼” 中得逞。

Ⅲ.二番战: 女巫攻击（Sybil Attack）

攻击方式：

你发现比特币几乎不存在所谓的"账户管理", 因为只需要自己在本地生成公私钥对, 并且发生一笔很小的交易, 你的账户编能出现在网络中.

只要你的账户足够多, 便能量变引起质变, 占领高地指日可待.

攻击者瞅准比特币创建账户极为便捷这一特点，只需生成公私钥对、发起一笔小额交易，账户便能现身网络。于是，他们编写程序批量创建海量虚假账户，妄图在投票、记账权竞争等关键环节 “以量取胜”。比如在某些基于账户投票的改良方案场景里，攻击者用大量虚假账户占据投票优势，左右比特币网络决策，干扰正常的区块生成、交易确认流程，甚至恶意篡改交易规则。

比特币的防范措施：

比特币以算力投票巧妙化解此危机。无论攻击者制造多少虚假账户，账户数量与记账权、投票权重毫无关联。记账权取决于单位时间内能尝试的 nonce 数量，也就是 hash rate（哈希率）。攻击者批量炮制的虚假账户没有实打实的算力支撑，在比特币网络里掀不起风浪，如同虚设。这让女巫攻击失去着力点，保障了比特币网络记账、决策的公正性与稳定性。

Ⅳ.三番战: 投票攻击

攻击方式：

既然得不到, 那么就毁掉.

抱着这个想法, 你开始酝酿另一个计划, 你准备毁掉这个虚拟货币.

设想恶意攻击者掌控一批节点，当比特币网络采用类似直接投票决定新区块合法性的机制时，攻击者便有机可乘。他们不断地、高速地发布大量新区块，让整个比特币网络陷入无尽的投票流程中。正常节点忙于逐一核验新区块交易的合法性、统计票数，系统算力被大量消耗，无暇顾及正常交易处理，导致网络瘫痪，交易长时间无法确认；更有甚者，部分攻击者操控节点直接选择不投票，致使投票结果难产，新区块无法正常推进，扰乱比特币发行与交易秩序。

比特币的防范措施：

比特币摒弃简单的节点投票模式，采用算力投票机制，即依据 H (block header) <= target 来竞争记账权。节点想要发布新区块，必须通过消耗大量算力不断尝试不同的随机数 nonce（仅 4 字节，却要历经海量计算）才有机会成功。恶意攻击者单纯制造大量无效区块、发起投票干扰已行不通，因为没有足够算力找到合规 nonce，新区块根本无法得到全网认可。这就好比一场算力 “马拉松”，唯有真材实料、算力雄厚的节点才有资格 “领跑”，那些恶意搅局者被挡在赛道之外。

Ⅴ.终局之战: 分支攻击（Forking Attack）

攻击方式：

既然无法破坏规则, 那就利用区块链会分支的特性, 故意制造分支.

攻击者蓄意在差不多时间点于不同位置插入新区块，人为制造区块链分支。一方面，他们试图利用分支来回滚已经达成共识、记录在链上的交易，让受害者误以为交易成功实则被撤销，骗取财物；另一方面，分支过多会导致网络资源分散，节点需耗费大量算力、存储资源去同步、验证多个分支，拖慢整个比特币网络运行效率，影响正常交易及时性，制造混乱。

比特币的防范措施：

依旧仰仗最长合法链规则。比特币网络中的节点天然倾向于在最长、算力最强且合法合规的链上延展新区块。当临时分叉出现，各个节点基于算力竞争，快速寻找下一个区块，力求让自己所在分支变长、变强。最终，算力较弱、缺乏后续支撑的短链分支会被认定为 orphan block（孤块）遭舍弃。这种 “强者生存” 的链竞争机制，让攻击者精心制造的分支难以持久，随着时间推移自动瓦解，交易安全性与区块链稳定性得以维系。

除上述常见攻击外，随着技术发展，还可能涌现如 51% 算力攻击这类潜在威胁。理论上，若某组织或个人掌控超 51% 的比特币全网算力，就能肆意篡改区块链记录、双花资金、阻止交易确认等。但比特币网络庞大的算力分布、众多分散节点以及不断调整的挖矿难度，让累积如此高比例算力成本高到离谱，极大程度降低了这类攻击得逞的可能性。