定义
51%攻击（也称多数攻击）是指单个实体或一组协调一致的矿工/验证者控制了工作量证明（PoW）区块链超过50%的总算力（或相应的PoS权益），从而能够操纵区块链的共识机制。有了多数控制权，攻击者可以进行双花（将同一笔资金花费两次）、撤销近期交易、阻止新交易确认，以及选择性地审查区块——从而有效地暂时控制网络的历史和现状。虽然像比特币和以太坊这样的大型网络在经济上难以攻击，但一些规模较小的PoW链（例如以太坊经典、比特币黄金和Vertcoin）已经遭受过真实的51%攻击，造成了数百万美元的损失。
另请阅读：现货交易
起源与历史
| 日期 | 创建 |
| 2008 | 中本聪在比特币白皮书中阐述了多数攻击风险 |
| 2014 | GHash.io 采矿池 短暂达到比特币算力的 51%；社区通过重新分配来应对 |
| 2018 | 比特币黄金 (BTG) 遭遇 51% 攻击；18 万美元被双花 |
| 2019 | 以太坊经典 (ETC) 遭受 51% 攻击（2020 年又遭受三次攻击）；约 1.1 万美元被双花。 |
| 2020 | Vertcoin、Feathercoin和其他小型PoW链屡遭攻击 |
| 2020 | 以太坊经典再次遭受攻击；OKEx 和 Bitfinex 因双重支付损失约 7.3 万美元（Coinbase 未受攻击）。 |
| 2021 | 比特币SV (BSV) 遭受51%攻击；100多个区块重组 |
| 2022 | 以太坊过渡到权益证明（PoS）机制（合并）；51%攻击成本上升至20亿美元以上 |
“如果攻击者控制了网络一半以上的 CPU 算力……他就可以先花掉一枚硬币，然后再把它拿回来。”
运作模式
| 攻击成本（2024 年估算） | 网络 | 哈希率要求 |
| 约1亿美元/小时 | 以太坊经典（ETC） | 51%的ETC网络 |
| 约5亿美元/小时 | 比特币现金（BCH） | BCH网络的51% |
| 约700亿美元/小时 | 比特币（BTC） | 比特币网络 51%——几乎不可能 |
| 近乎无限 | 以太坊（PoS） | 控制超过 1/3 的 ETH 质押 + 社会分叉风险 |
简单来说
- 多数派=控制- 在一个 PoW 区块链最长链获胜。控制 51% 以上的算力意味着你可以构建最长链并改写最近的历史记录。
- 双倍消费– 攻击者支付 BTC 进行交易，提取货物，然后将区块链回滚到付款之前 – 同时保留货物和 BTC。
- 检查– 利用多数哈希率，攻击者可以拒绝包含任何特定的交易，从而有效地将地址列入黑名单。
- 不可能凭空创造货币。即使是 51% 的攻击者也无法生成超出协议规则的代币，也无法从无关的钱包中窃取代币；他们只能重新排列最近的交易。
- 经济威慑– 在大型网络中，租用或拥有多数算力的成本远远超过潜在的双花收益，使得攻击在经济上是不合理的。
实际例子
| EventXtra XNUMX大解决方案 | 技术实施 | 成果 |
| GHash.io（2014） | 矿池比特币算力达到 51% | 社区池已重新分配；未执行攻击 |
| 比特币黄金（2018） | 攻击者租用算力；重组区块链 | 交易所遭遇18万美元双重支付攻击 |
| 以太坊经典 x3（2019–2020） | 等电点低 散列率 反复利用 | 约1.1万美元（2019年）+约7.3万美元（2020年）双花损失；交易所提高ETC确认率 |
| 比特币SV（2021） | 100多个区块重组 | 大规模供应链中断；外汇存款被逆转 |
| Nicehash 租赁攻击 | 攻击者从NiceHash市场租用算力 | 小型 PoW 代币屡遭攻击 |
网络如何防御 51% 攻击
| 国防 | 机制 | 例如： |
| 高哈希率 | 使攻击成本高昂 | 比特币（每小时超过 700 亿美元） |
| 股权证明 | 攻击需要持有大量股份；可被削减。 | 以太坊合并后 |
| 延误确认 | 交易所通常会等待 6 到 100 个区块以上才能进行高价值交易。 | Kraken 等待 1,500 个 ETC 块 |
| 检查点 | 集中式或POS检查点可防止深度重组 | ETC MESS算法 |
| 合并采矿 | 借助大型连锁店的安全措施 | 比特币上的Namecoin |
缺点与风险
| 风险 | Detail |
| 汇兑损失 | 主要目标是在确认窗口期内兑换存款 |
| 连锁信誉损害 | 反复攻击会摧毁用户信心。 |
| 网络中断 | 攻击者可以阻止任何新的交易得到确认。 |
| 矿池浓度 | 即使没有攻击意图，大型资金池也会接近危险阈值。 |
风险管理提示：
- 对于小型 PoW 链，交易所应要求 100 次以上的确认。
- 投资者在持有小额 PoW 代币之前，应评估网络算力和算力分布情况。
- 优先选择具有成熟经济安全性的大型 PoW 或 PoS 网络
常见问题解答
比特币会遭受 51% 攻击吗？
理论上可以，但实际上几乎不可能。每小时成本超过 700 亿美元，而且需要拥有/租用比比特币网络总算力还要强大的算力——而这种硬件目前并不存在。
51% 的控制权是否允许攻击者从任何钱包中窃取资金？
不。攻击者只能篡改最近的交易记录。他们无法伪造签名来窃取他们无法控制的钱包中的资金。
合并后以太坊是否能免受 51% 攻击？
合并后，51% 权益攻击需要持有价值 20 亿美元以上的 ETH（可被罚没），而且攻击成功可能会摧毁该权益的价值——极端的经济威慑。
什么是金手指攻击？
理论上的一种变体是，攻击者的目标是破坏网络的价值（例如，做空资产），而不是从双重支付中获利——对小型区块链来说，这种攻击在经济上是可行的。
对于一条较短的PoW链，我应该等待多少次确认？
安全研究人员建议，对于像ETC这样曾遭受攻击的区块链，至少需要1,500次以上的确认。请查看每条区块链的交易所政策。
来源
- 中本聪，《比特币：一种点对点电子现金系统》（2008 年）
- Crypto51.app – 实时 51% 攻击成本估算
- Coinbase 工程博客 – “以太坊经典 51% 攻击”（2020 年）
- Messari 对 PoW 网络安全的研究
