如何摧毀比特幣網絡：空塊攻擊、51%算力攻擊？_區塊鏈

比特幣評論家在討論比特幣系統可能癱瘓的種種可能時，付出的努力足以讓人們感到驚訝。但，很少有人會拿美元的缺點來作為案例進行解讀，這些‘觀點’對污名化比特幣，有著深遠的影響。他們用過去的那些對比特幣千篇一律的“擔憂”，來“警告”人們要遠離比特幣。最近又出現了關于對比特幣網絡進行空塊攻擊的觀點，@Michael對這個觀點進行了激烈的辯論。

要知道，在3年前我就寫過關于算力集中化、空塊攻擊的文章。這次也不例外，我們還是看到一些比特幣評論家在發表同樣的觀點，來獲取注意力。幾乎每一輪牛市，我們都可以看到相同的情況發生。實不相瞞，我非常討厭和那些污名化比特幣的人，就一些雷同的問題一遍遍的辯論。但是，考慮到有相當一部分新人剛剛進入比特幣世界，我決定在這篇文章當中就‘空塊攻擊’進行反駁。

什么是空塊攻擊所謂的空塊攻擊，就是指大多數算力只打包空區塊，拒絕非空區塊。本質上，這些礦工的行為是拒絕鏈上所有的正常區塊，實施一次軟分叉。假定這些礦工在比特幣網絡當中擁有51%以上的算力，去進行空塊攻擊，甚至其他礦工在不知情的情況下，繼續打包非空塊，最后他們會獲得最長的比特幣區塊鏈。如果只有空塊產生的情況下，比特幣網絡所以的交易都會停滯，按照這個邏輯，比特幣網絡也就癱瘓了。那么誰有可能來實施這樣的攻擊呢？因為在中國境內的礦池擁有超過51%的算力，通常情況下，中國礦工會被假象成這個壞角色。按照邏輯推理，中國礦工可以采用多種方式掌控51%以上的比特幣算力，對比特幣網絡實施空塊攻擊，讓比特幣網絡癱瘓。這是一個粗淺的邏輯推理，這個劇本的問題是，在比特幣的評論家看來，他們認為中國礦工要實施空塊攻擊沒有任何阻力。這個邏輯類似于，在一個人口眾多的城市投放***，還不會引起人們的反抗一樣幼稚。如果真是這樣，讓我們看看比特幣網絡會做出一些什么樣的對抗。想要在比特幣網絡實現空塊攻擊有兩種方案：直接攻擊和間接攻擊。直接攻擊，就是獲取51%以上的設備算力，然后實施攻擊。間接攻擊，就是礦池強行控制算力只挖空區塊。我們先討論第二種實施難度更低的“間接攻擊”。

現場丨Cdot創始人劉毅：公鏈發展面臨的核心問題是如何突破性能瓶頸:金色財經現場報道，10月11日，由金色財經、Candaq和哼哈互動聯合發起的金色沙龍第55期“Polkadot-波卡萬物生長與跨界破圈對話”在北京正式舉行。在本次沙龍上，Cdot創始人劉毅指出，公鏈發展面臨的核心問題，是如何突破性能瓶頸，同時保持可組合性，不過度犧牲去中心化。目前解決方案有跨鏈、Layer2、超級Layer1和分片。Polkadot也是分片，但它是處在多鏈和分片之間的。分片最難的是跨片智能合約調度問題，Polkadot也面臨這個問題。此外，他表示，Polkadot的成功非常依賴于共享安全，共享安全成不成立確定了Polkadot整個設計成不成立。[2020/10/11]

多數礦池都不會發起攻擊大多數算力都是被集中在礦池運營商，同時不同的礦池運營商之間存在競爭，來獲得礦機所有者的業務。如果中國礦池因為某些原因控制礦池的算力來實施空塊攻擊，那么這些礦機所有者會毫不猶豫的將自己的礦機算力從礦池切換出去。為什么會這樣呢？因為礦池去挖掘空塊的收益會低于挖掘正常區塊的收益。目前，單個區塊的獎勵是在6.25個BTC，手續費大概在0.75BTC左右。當攻擊發生時，只要把你的礦機算力切換到中國之外的礦池，就可以多賺到11%的收益。換句話說，攻擊者將不得不放棄自己業務中11%的收益，這顯然不符合常理。因此，想要發起攻擊的礦池需要向礦機所有者支付11%的收益。但如果他們真的這樣做，礦機所有者們就會知道自己的算力被用作空塊攻擊，這時候他們會要求更多的補貼來提高礦機所有者的忠誠，也就是攻擊礦池需要放棄超過11%的收益。攻擊礦池也并沒有那么容易從空塊當中獲得BTC，對礦機所有者進行補償。因為在只有空塊產出的情況下，攻擊礦池也沒辦法將BTC發送出去。這些礦池發起空塊攻擊，本質上是淘汰掉原有的礦機持有者的業務。給礦機所有者發放補貼的方式不僅要超越打包空塊的機會成本，還包括他們的整個礦池業務。也就是說，發起空塊攻擊并不是一件低成本的事情。他們不得不在支付補貼的情況下，還要承擔整個業務的損失，并且很有可能付出更多。

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控制51%的設備算力非常困難另一種直接的方式就是獲得大量的礦機設備，同樣的，這也不是低成本的方案。政府可以通過扣押礦機設備，或者自行挖礦。政府會采取什么樣的方式去控制算力設備呢？礦機因為其便攜的特性，會總是游離于各個廉價的水電站之間。政府要如何知道這些礦機設備在哪里？他們需要龐大的政府資源，來登記在各地活動的礦機設備。不僅于此，他們需要在控制如此巨大的一筆財產之后還不會打草驚蛇。這是非常困難的事情，特別是在“空塊和正常區塊”之間的算力戰爭當中，礦機設備顯得格外有價值。如我們所推斷，只有少數設備在挖礦正常區塊，獲得大量的收益。因此，在這樣的算力戰當中，每一個礦機所有者，都會將自己的設備賣到海外，或者盡快通過走私等渠道轉移礦機。所以，政府的行動不能是單個礦場進行扣押，他們需要將這些礦場一次性的抓捕。只要稍微走漏風聲，任何一個礦機持有者都第一時間將自己的設備運送出國。其他人甚至從一些跡象就可以發現，比如政府登記注冊的礦機設備有一大片的算力撤出，并且這些設備算力去挖那些沒有收益的空塊。所以，想要一網打盡，這個行動需要大量的勞動力、大量的秘密工作以及高度協調的配合，很可能需要動用軍事力量，甚至產生暴亂。那如果政府從市場購買設備呢？政府作為一個如此重量級的買家進入到礦機市場，勢必會導致市場的需求猛增。如果礦機價格上漲，會導致大量的礦機供應商進入市場。政府的采購進度，需要超越自然市場的供應，并且在某個特定時刻超越全球算力設備，并且不能有絲毫懈怠。因為只要在任意時刻，他們停止擁有超過51%的算力，空塊攻擊就會失敗。那算力設備供應商能否自己擁有51%的算力？供應商他們自己同樣會因為需要制造大量的設備，導致和整個供應鏈對零部件產生競爭。他們需要提高零部件的利潤來獲得零件，這又會導致大量的零部件供應商進入市場，最后導致更多的算力設備供應商參與競爭。也就是說，他們要跑贏整個自由市場的競爭，這不僅需要大量的資金，還需要大量的技術和業務能力。

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一個國家擁有51%以上算力會發生什么

這里讓我們暫時撇開前面的觀點，假想一下比特幣評論家的想法實現的可能情況。如果一個國家掌控51%以上的比特幣算力，無論是他們自己制造礦機，還是在市場購買，或者扣押礦場。這會導致什么樣的結果發生？現在他們可以通過發動空塊攻擊導致整個網絡癱瘓。那其他的網絡算力會做些什么？首先，他們將很可能制造混亂，空的區塊開始產生，正常區塊開始被剔除。其他的算力理所當然的在網絡上發現有空塊攻擊，然后拒絕接受這類空塊。拒絕空塊對于每個網絡全節點來講，都是比較容易實現的。有一個稱之為“無效區塊”的PRC命令，本質上是在提醒“不要接受這樣的區塊，以及在此之上建立的任何區塊”。攻擊者會努力地創建整個分支，讓多數節點對單一命令無效。這必須要每個獨立的節點來完成，但是考慮到空塊實際上沒有需要驗證的交易，打包起來會更快，這會導致一些節點運營商轉向挖掘空塊。對于少數算力陣營這邊，他們的正常區塊被空塊摧毀，他們知道，如果不去挖無效區塊將無法獲得收益。從博弈論的角度來看，大部分網絡算力會因為經濟效應，形成一部分新的少數共識。換句話說，去中心化節點運營商因為利益捆綁，會逐漸的形成一個多數的中心節點。

動態 | Coinbase研究：學生越來越有興趣了解區塊鏈和加密如何使全世界的人受益:Coinbase博客發文稱，研究表明，學生們越來越有興趣了解區塊鏈和加密如何使全世界的人受益。在2018年至2019年期間，學習區塊鏈中對于“社會公正”的興趣從13％上升到20％。與此同時，學生對于“安全”和“未來應用與增長”的學習興趣在過去一年中都有所下降，分別從37％降至29％和31％至27％。[2019/8/31]

區塊之間的戰爭如果真的走到這個極端地步，比特幣系統會硬分叉為兩條鏈：一條空塊鏈，一條正常區塊鏈。正常的區塊鏈需要處理交易，又因為失去大部分算力，會運行的很慢。而空塊鏈，因為沒有交易，反而算力強大，會運行的非常快。這是兩條獨立的鏈，而每一個有經濟意義的節點都會切換到正常鏈上來，因為只有這條鏈可以處理交易。不僅如此，由于正常鏈的算力下降，導致大量的交易需要處理，這會導致正常區塊鏈上的交易費增加，礦工更加有利可圖。如果這一幕發生，大量的算力也會因為收益切換到正常鏈這邊進行挖礦。可能會出現一些新的礦機供應商加入，或者舊的礦機重新上線，甚至從空塊鏈切換到正常鏈。同時，空塊陣營需要繼續生產新的設備來保持51%以上算力，來對抗正常鏈陣營。只要在任意時間點，正常鏈的算力超過空塊鏈，空塊鏈將會被淘汰，本質上空塊攻擊也就失敗了。即使正常區塊鏈一直處于低算力狀態，這些算力也情愿按部就班的運行，同時空塊鏈繼續添加自己的無用區塊。因為沒有一個人可以在空塊鏈買入和賣出，也沒人在空塊鏈上面發送或者接收資產。對于這樣一條沒有意義的鏈，任何人都會認識到哪條鏈，才是真的比特幣網絡，自然也就不會對空塊鏈付出太多的注意力。

中國紀檢監察報：中國區塊鏈發展的最大挑戰是“如何讓監管理解區塊鏈并適度監管”: 中國紀檢監察報發文表示，區塊鏈底層技術獲得實質性突破之前的這個階段，恰恰是一個戰略機遇期。如果中國區塊鏈行業能緊密合作，監管能夠適當包容、鼓勵，中國在區塊鏈領域引領全球指日可待。實際上，區塊鏈技術最終必然演化為“監管融入技術”的模式，區塊鏈的難以篡改、共享賬本和分布式的特性，更易于監管介入，獲得更加全面實時的監管數據。讓監管機構本身也參與到技術中去，通過技術本身實現對技術的監管，最終化解區塊鏈與監管的沖突。[2018/3/6]

結論考慮到這些可能出現的問題，任何民族/國家都會考慮權衡這些方案是否值得去實施。即使他們擁有無限的資金，也無法操控全球范圍內的新挖礦設備，所以失敗的可能性極高。不可否認的是，這樣的失敗會導致一個國家臭名昭著，這也是政府官員極力避免發生的局面。就我個人而言，我是比較歡迎這個攻擊出現的，我認為這對于比特幣是非常有意義的。這不僅會針對民族/國家敵人進行自我測試，而且這樣做的威權政府很可能會將比特幣合法化為其敵人，并在比特幣獲勝后，將其自身合法化。

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