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區(qū)塊鏈解讀：PoW共識機制的51%算力攻擊

2021-11-05 15:51:51 | 來源： | 作者：佚名

這篇文章主要介紹了區(qū)塊鏈解讀：PoW共識機制的51%算力攻擊的相關資料，希望這篇關于PoW共識機制的51%算力攻擊的文章，能讓大家深入了解PoW共享機制的算力攻擊為何。

51%算力攻擊目前僅在”PoW“共識機制中存在，因為”PoW“共識機制依賴算力計算獲勝，也就是誰算得快，誰的勝率就高。在使用了”PoW“共識機制的區(qū)塊鏈網絡中，我們稱參與計算哈希的所有計算機資源為算力，那么全網絡的算力就是100%，當超過51%的算力掌握在同一陣營中時，這個陣營的計算哈希勝出的概率將會大幅度提高。

為什么是51%？51.1%不行嗎？當然也是可以的，之所以取51%是為了取一個最接近50%，且比50%達的整數百分比，這樣當算力值達到51%后的效果會比50.1%的計算效果更明顯。舉個例子，如果誠實節(jié)點的算力值是50.1%，那么壞節(jié)點的算力值就是49.9%。兩者的差不算法太大，這樣容易導致最終的區(qū)塊競爭你來我往、長期不分上下。

如果算力資源分散，不是高度集中的，那么整個區(qū)塊鏈網絡是可信的。然而，當算力資源集中于某一陣營的時候，算力的擁有者就能使用算力資源去逆轉區(qū)塊，導致區(qū)塊鏈分叉嚴重，如下面的例子。

如圖是一條區(qū)塊鏈目前的狀態(tài)。一個攻擊者想要逆轉區(qū)塊8中的一筆交易，他就會從區(qū)塊7后面引入一個分叉來使區(qū)塊8變得無效，在分叉塊中設置給某個地址幾百或者幾千個BTC。不過，由于比特幣公鏈的最長鏈規(guī)則的限制，所有的誠實節(jié)點都會遵循最長鏈規(guī)則，將新產生出來的區(qū)塊鏈接到最長鏈的尾部，從而避免攻擊者得逞。

區(qū)塊鏈解讀：PoW共識機制的51%算力攻擊

某條區(qū)塊鏈的狀態(tài)

當系統出塊率比較低且塊大小較小時，網路延遲相對于出塊時間來講是比較小的，這樣誠實的節(jié)點所產生的區(qū)塊基本上就是順序的。只要誠實節(jié)點的總算力超過50%，攻擊者就不能夠使它們自己產生的鏈成為最長鏈。然而，當誠實節(jié)點的總算力不及壞節(jié)點的算力時，即壞節(jié)點算力總和超過了51%，最長鏈機制將會被壞節(jié)點利用，因此此時壞節(jié)點的出塊速度整體比誠實節(jié)點快，獲勝率高，這樣壞節(jié)點產生的區(qū)塊將會形成最長鏈。

此外，如果出塊率很高，會使得區(qū)塊產生的時間和區(qū)塊在網絡上傳播的延遲相對變得較小，這樣一個新塊在產生以后還來不及傳播到全網就會有其他的節(jié)點產生別的新塊，互相競爭劇烈，導致鏈上分叉情況嚴重。雖然最終只會有一條最長鏈，但是出塊率越高，塊大小越大，分叉的情況就會越嚴重，最終區(qū)塊鏈就會發(fā)展成有很多分叉的樣子，如圖所示。

區(qū)塊鏈解讀：PoW共識機制的51%算力攻擊

復雜的分叉情況

基于比特幣公鏈來看（以太坊公鏈中分叉塊有其他處理），大量的分叉會帶來兩個問題：

浪費了網絡資源和計算資源，大部分分叉塊無效，因為只有最優(yōu)鏈中的區(qū)塊才被認為是有效的。
危害了安全性，整個區(qū)塊鏈里的最優(yōu)鏈變短了，算力分散在不同的分叉鏈中，這使得攻擊者值需要少于51%的算力就可以產生出惡意的最優(yōu)鏈。就好比有3個陣營，A陣營有30%算力，B陣營有32%算力，C陣營有38%算力，算力以3大陣營分散在A、B、C上，如果A、B、C各自搞分叉，那么最終C就可以以低于51%的算力（38%的算力）達到控制惡意最優(yōu)鏈的目的。

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