什么是Sybil attack攻擊？如何有效防止Sybil attack攻擊？
Sybil attack是一種計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的攻擊方式，攻擊者通過創(chuàng)建大量的偽造身份來破壞服務(wù)的信譽系統(tǒng)，從而獲得不成比例的影響力。這種攻擊的名稱來源于一本書《Sybil》，該書講述了一位被診斷為多重人格障礙的女性的案例。這個術(shù)語最早是在2002年或之前由微軟研究院的Brian Zill提出的。在此之前，L. Detweiler在Cypherpunks郵件列表上曾經(jīng)提出過一個相同類別的攻擊的術(shù)語pseudospoofing，但這個術(shù)語沒有像“Sybil attack”那樣廣泛流傳。
什么是Sybil attack
Sybil attack在計算機安全領(lǐng)域是一種利用創(chuàng)建多個身份來破壞信譽系統(tǒng)的攻擊。一個信譽系統(tǒng)對Sybil attack的脆弱性取決于身份生成的成本有多低，信譽系統(tǒng)接受來自沒有與可信實體鏈接的信任鏈的實體的輸入的程度，以及信譽系統(tǒng)是否對所有實體一視同仁。截至2012年，有證據(jù)表明，在現(xiàn)實中存在的諸如BitTorrent Mainline DHT之類的系統(tǒng)中，可以以非常便宜和高效的方式進行大規(guī)模的Sybil attack 。
在點對點網(wǎng)絡(luò)中，一個實體是一個可以訪問本地資源的軟件。一個實體通過呈現(xiàn)一個身份來在點對點網(wǎng)絡(luò)上宣傳自己。一個身份可以對應(yīng)一個實體，也可以對應(yīng)多個實體。換句話說，身份到實體的映射是多對一的。點對點網(wǎng)絡(luò)中的實體使用多個身份來實現(xiàn)冗余、資源共享、可靠性和完整性等目的。在點對點網(wǎng)絡(luò)中，身份被用作一個抽象，使得遠程實體可以知道身份而不一定知道身份到本地實體的對應(yīng)關(guān)系。默認情況下，每個不同的身份通常被假定為對應(yīng)一個不同的本地實體。但事實上，許多身份可能對應(yīng)同一個本地實體。一個敵手可能向點對點網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)多個身份，以便作為多個不同的節(jié)點出現(xiàn)和運行。敵手因此可能能夠獲得對網(wǎng)絡(luò)的不成比例的控制，例如影響投票結(jié)果。在（人類）在線社區(qū)的背景下，這種多重身份有時被稱為sockpuppets。
Sybil attack可能會導(dǎo)致以下一些問題：
- 阻止用戶訪問網(wǎng)絡(luò)——如果Sybil attack創(chuàng)建了足夠多的身份，攻擊者就可以壓倒誠實節(jié)點，并拒絕傳輸或接收區(qū)塊。
- 實施51%攻擊——如果Sybil attack使得一個攻擊者控制了網(wǎng)絡(luò)總哈希率或計算能力的一半以上（51%或更多），這種攻擊就會破壞區(qū)塊鏈系統(tǒng)的完整性，并可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷。51%攻擊可以修改交易順序，撤銷攻擊者自己的交易以實現(xiàn)雙重支付，并阻止交易確認。
- 降低網(wǎng)絡(luò)性能和效率——如果Sybil attack產(chǎn)生了大量無效或惡意數(shù)據(jù)，那么網(wǎng)絡(luò)就需要花費更多時間和資源來處理這些數(shù)據(jù)，并且可能無法及時響應(yīng)有效請求。
針對區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)進行Sybil attack的主要目標是通過創(chuàng)建和控制多個別名來獲得網(wǎng)絡(luò)決策中不成比例的影響力。攻擊者利用這種影響力來實現(xiàn)非法或不正當?shù)男袨?。以下是兩個針對區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)進行Sybil attack的場景：
Sybil attack對比特幣網(wǎng)絡(luò)的影響
在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，許多影響運營的決定都是通過投票來進行的。通過投票，礦工和維護網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的人可以同意或拒絕一個提議。如果攻擊者在網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建了多個身份，他們就可以為他們控制的每個身份投票。Sybil attack還可以控制網(wǎng)絡(luò)中信息的流動。例如，一個針對比特幣的Sybil attack可以用來獲取連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶的IP地址信息，從而損害網(wǎng)絡(luò)用戶的安全性、隱私性和匿名性。攻擊者所要做的就是控制網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，從這些節(jié)點收集信息，并創(chuàng)建偽造身份的假節(jié)點。一旦他們在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)了主導(dǎo)地位，攻擊者就可以實施審查——阻止其他用戶合法地使用網(wǎng)絡(luò)。
Sybil attack對Tor網(wǎng)絡(luò)的影響 Tor網(wǎng)絡(luò)是基于點對點模型運行的，允許節(jié)點在互聯(lián)網(wǎng)上匿名瀏覽。Tor網(wǎng)絡(luò)使用一種稱為洋蔥路由（onion routing）的技術(shù)，將用戶的流量通過多個隨機選擇的中繼節(jié)點（relay nodes）轉(zhuǎn)發(fā)，從而隱藏用戶的真實IP地址和目標網(wǎng)站。然而，如果攻擊者能夠控制Tor網(wǎng)絡(luò)中的一部分或全部出口中繼（exit relay），那么他們就可以監(jiān)視或篡改用戶與目標網(wǎng)站之間的通信。例如，在2014年，有一個顯著的Sybil attack結(jié)合了流量確認攻擊（traffic confirmation attack），針對Tor匿名網(wǎng)絡(luò)持續(xù)了幾個月 。還有其他一些針對Tor網(wǎng)絡(luò)用戶進行Sybil attack的例子。這包括2020年比特幣地址重寫攻擊（Bitcoin address rewrite attacks）。攻擊者控制了所有Tor出口中繼的四分之一，并使用SSL剝離（SSL stripping）來降級安全連接，并將資金轉(zhuǎn)移到被稱為BTCMITM20的威脅行為者的錢包1。
防止Sybil attack的方法
要防止Sybil attack，需要增加創(chuàng)建身份和加入網(wǎng)絡(luò)的成本和難度，以及減少偽造身份對網(wǎng)絡(luò)影響力和權(quán)威性的貢獻。以下是一些常見的防止Sybil attack的方法：
- 資源測試（resource testing）——這種方法要求每個節(jié)點證明它擁有一定數(shù)量或類型的資源，如計算能力、存儲空間、帶寬等。這樣可以使得創(chuàng)建大量身份變得昂貴或不劃算。例如，在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點需要通過解決一個數(shù)學難題來證明它擁有足夠的計算能力，這被稱為工作量證明（proof-of-work）。
- 信任度評估（trust evaluation）——這種方法要求每個節(jié)點根據(jù)其歷史行為、聲譽、推薦等因素來評估其信任度，并根據(jù)信任度來分配權(quán)重或優(yōu)先級。這樣可以使得新建或偽造身份難以獲得高信任度，并降低其對網(wǎng)絡(luò)決策或共識的影響力。例如，在Eigentrust算法中，每個節(jié)點根據(jù)其與其他節(jié)點交互時提供有效或無效數(shù)據(jù)的頻率來計算其信任值，并根據(jù)信任值來選擇合作伙伴。
- 身份驗證（identity verification）——這種方法要求每個節(jié)點通過提供一些可以證明其唯一性或真實性的信息來驗證其身份，如數(shù)字簽名、公鑰、證書等。這樣可以使得創(chuàng)建或偽造身份變得困難或不可能。例如，在公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（public key infrastructure，PKI）中，每個節(jié)點需要通過一個可信的第三方機構(gòu)來頒發(fā)和驗證其公鑰證書，從而確保其身份的合法性和有效性。
Sybil attack是一種常見的網(wǎng)絡(luò)安全威脅，需要通過各種技術(shù)和機制來防范和抵御。Sybil attack的研究仍然是一個活躍的領(lǐng)域，有許多潛在的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。
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