一、什么是 51% 攻击

51％攻击是对比特币（或其他区块链网络）的潜在危机，利用比特币是用算力作为竞争条件的特点，使用算力优势撤销自己已经发生的交易。51％的攻击者将拥有足够的矿池算力从而能够故意排除或篡改交易顺序。

恶意行为者或组织掌握全网 50%以上的哈希率，他们就能够凌驾于网络的共识机制之上，实施双重支付等恶意行为。成功的 51%攻击还能允许攻击者阻止某些或所有交易被确认（亦指：交易拒绝服务），亦可以阻止一些或所有其他矿工继续进行采矿，而导致矿业垄断。

另一方面，多数攻击是不允许攻击者阻止事务广播，也不允许反向来自其他用户的事务。另外，改变区块奖金，凭空创造币或窃取从未属于攻击者的币也是非常不可能的。

51％的攻击有多大可能？

区块链网络是由非中心化及分布式节点网络来维护的，并要求所有参与者必须达成共识的过程中合作工作。这亦是区块链网络为什么高度安全的主要原因之一。网络越大防御力越好，保护及防御攻击和数据损坏能力越高级。

二、什么是51%算力攻击

关注比特币的朋友，想必听过51%算力攻击这个词，它到底是什么意思呢，发起这种攻击之后能做哪些“坏事”呢？

 01 

什么是51%算力攻击？

在比特币网络中，采用PoW共识机制来解决如何获得记账权的问题，采用“最长链共识”解决如何记账的问题。

所谓51%的攻击，就是利用比特币网络采用PoW竞争记账权和“最长链共识”的特点，使用算力优势生成一条更长的链“回滚”已经发生的“交易行为”。

51%是指算力占全网算力的51%，比特币网络需要通过哈希碰撞来匹配随机数从而获得记账权，算力衡量的是一台计算机每秒钟能进行哈希碰撞的次数。

算力越高，意味着每秒钟能进行越多次的哈希碰撞，即获得记账权的几率越高。

在理论上，如果掌握了50%以上的算力，就拥有了获得记账权的绝对优势，可以更快地生成区块，也拥有了篡改区块链数据的权利。

 02 

这种攻击能做哪些坏事？

在了解了51%算力攻击之后，你肯定好奇，这种攻击能做哪些坏事。

实际上，当恶意攻击者持有比特币全网占比比较高的算力时，即使尚未达到51%的比例，也可以制造相应的攻击，比较典型的就是双花问题。

假设A拥有51%的算力，在区块高度1127时，A转给B一个比特币的记录被矿工打包。

待交易确认后，A依靠51%的算力优势在区块高度1126后重新生成了一条“更长的链”，并在区块高度1127处又将该BTC转给C且该交易记录被打包，即该链包含了A将一个比特币转给C的记录。

根据“最长链共识”，包含给C转账记录的链成为主链，则A转给B的一个比特币则为“无效支付“。

若掌握了51%的算力，除了可以修改自己的交易记录外，还可以阻止区块确认部分交易，以及阻止部分矿工获得有效的记账权。

但是，拥有51%的算力也不是万能的，无法修改其他人的交易记录，也不能阻止交易的发出，更不能凭空产生BTC。

 03 

实例分析

我们可以用一笔虚拟交易来说明51%算力攻击问题：

1.攻击者拥有私钥privKey0001，私钥拥有对应可花费比特币10000个

2.当前区块的高度是88888

3.攻击者与商户交易了10000个比特币，在商户看到88889区块中包含了此次交易后，坐上飞机驾驶员位置，开走了商户一架飞机。

4.攻击者因为拥有较高算例，从88888区块再次计算区块（此时，排除自己的10000个比特币买飞机的交易），迅速的计算出了88889/88890/88891/88892......区块，其它节点拉取最长链节点的区块，同步了攻击者的含有恶意攻击的区块信息。

5.因为攻击者买飞机的交易没有被区块包含，因此，可以再次到商户那里买上一架飞机开走。

上面这个例子就是典型的51%算力攻击成功后，所产生的双花问题。

 04 

51%算力攻击真的有人做吗？

理论上来说，要执行51%算力攻击，首先需要拥有比网络其他矿工更强的算力。

这意味着要有非常多的挖矿设备，大量挖矿设备本身就会消耗大量的资金。

而且除了设备，还需要大量的电力能源消耗。

由于电价上涨以及能源需求的增加，在过去几年里获得足够的电力来运营矿场变得愈发地困难。

当比特币网络还很小的时候，或许有可能获得足够的电力来运行提供51％算力的设备，但随着时间的推移，比特币网络消耗的电力持续增长，攻击者需要获得大量电力才能成功执行攻击，这种可能性也就越来越小。

发动算力攻击也是为了有利可图，但从经济角度来看，51％算力攻击的成本太高，利润太少，无法产生大量资金，并且会有受到重大损失的风险。

由于所涉及的成本和风险，进行51％攻击确实没有任何意义，而诚实挖矿则有利可图的多。

 05 

在攻击面前的风险规避

虽然51%算力攻击可以撤销交易，但不可以在没有私钥的情况下，控制私钥对应的比特币地址，因此不能无(私钥)中生有交易。

所以对于51%算力攻击，交易支付者不仅不需要过度担心，而且在别人进行51%算力攻击时，你也有可能做一次双花商家。

但是交易接收者可就没有那么好的运气了，因此为了避免被别人51%算力攻击，可以多等几个区块生成后再进行交易。

但是反过来想一下，51%算力攻击是很不值得的一件事情。

攻击是为了利益，既然攻击者持有了这么高的算力，诚实的挖矿带来利益是不是更好?

而且攻击必然打击投资者对比特币系统信心，这对攻击者来说未必是一件好事。

三、简单解释何为51%攻击

你可能会下意识认为加密货币是安全可靠的。怎么说呢，即使网络犯罪分子以不可思议的规律频繁攻击交易所和热钱包，但底层的区块链技术本身天然抗攻击，不是吗？

好吧，其实不然。区块链容易遭受所谓的“51%攻击”伤害。

当有一组矿工控制超过Token哈希算力（计算能力）的50％时，可能会发生51％的攻击（也称为“多数攻击”）。实际上，“51%”其实用词不当;一个成功的攻击实际上仅需要50％+ 1的哈希算力。

如果一个群体可以达到如此高水平的控制，就可以通过以下方式轻易毁掉相关币种。

不进行确认从而阻止产生新的区块

撤消当前块上已完成的事务

在网络上发起“双花”

50％+ 1是确保攻击成功所需的哈希算力。 但是，也有可能以较低的哈希算力成功进行攻击。安全团队使用统计建模来表明当被控制的哈希算力达到约30％时，漏洞风险可能会开始增加。

比特币以及其他几个主流币种使用工作量证明机制来验证交易并将其广播到区块链上。

在白皮书中，比特币的创始人中本聪简明扼要地将这个过程概括为“一CPU，一票”：

“工作量证明“实质上是一CPU一票，最长的链条代表大多数判断，因为该链条拥有最大量“工作量证明”投入。如果CPU算力的大多数由诚实的节点控制，诚实的链条将以超过其他与之竞争链条的速度快速生长。

您可能已经注意到上述引文中的大问题：“如果大部分CPU功率由诚实节点控制......”

当不诚实的节点数量超过诚实节点时，问题就出现了。在这些情况下，他们可以“投票孤立”合法的矿工，确保他们自己控制最长的链条，从而控制整个加密货币。

中本聪假定，即使矿工可以控制超过50％的节点，他仍然可能“遵守规则”来保护自己的财富：

如果一个贪婪的攻击者有能力比诚实矿工控制更多CPU算力，他将被迫进行选择，是通过欺诈以偷回其支付的款项（译者注：即双重支付攻击），还是通过（获取）生成的新货币。他应当会发现，按照规则行事更加有利可图，这样的规则有利于他比其他联合起来的每一个人获取更多的新货币，亦优于破坏系统以及损害自己拥有财富的有效性。

不幸的是，网络犯罪分子并不完全遵循规则。自中本聪的白皮书发布以来，已有无数的51％攻击案例。

到目前为止，我们已经利用比特币来说明51％的攻击是如何发生的。

然而，虽然在技术层面上比特币易受攻击，但在更实际的层面上，由于三个原因，它不太可能成为这个受害者：

1、成本

比特币网络规模巨大，想要获得足够用于攻击的哈希算力，需要相当大量的资金投入。

​据Crypto51称，对比特币进行长达一小时的黑客攻击需要花费237,941美元。对以太坊进行攻击的成本同样令人望而却步——将花费74,837美元。

2、矿池

如今，最大的加密货币的矿池分布广泛。

情况并非总是如此；2014年，Ghash.io大概掌握量51％的比特币哈希算力。比特币当时显然远不如现在影响大，但仍然令人担忧。

不得不说Ghash.io贼靠谱，他们几乎立即放弃了10％算力，并要求社区自愿将自己的算力限制在40％内，以保护区块链的长期完整性。

现在最大的比特币矿池的哈希算力徘徊在20％左右。

3、NiceHash

NiceHash是世界上最大的加密货币挖矿算力市场。

据Crypto51估计，NiceHash可以产生的总功率不到比特币网络总功率的百分之一。以太坊是5％，比特币现金是2%。所有主流币的百分比都保持相似的低百分比。

因此，即使是武器化的NiceHash也没有足够的力量对主流币进行51％的攻击。

当你研究较小的币种时，事情开始发生巨大变化。

就像市值排名前十的币种，对其发动攻击基本都是天价，而排名再往后就不好说了。其对应的NiceHash百分比也开始增加。也有一些较大币种的百分比令人担忧。以太坊经典为82％，门罗币79％……

2018年5月比特币黄金遭遇51％的攻击时，小币种的脆弱性成为焦点。

比特黄金——来自2017年比特币的硬分叉-当时甚至出现不到六个月。

以至于该项目的发言人爱德华·伊斯克拉尔必须告知所有可以交易比特黄金的交易所，将确认数从5个增加到50个，并手动审查大额交易是否存在可疑活动。

​

“持续攻击的成本很高。由于成本很高，攻击者只有从虚假存款中快速获得高价值的东西才能获利。像交易所这样的场所，可以自动接受大额存款，允许用户快速交易另一个币种，然后自动撤离。在清算交易资金之前，我们一直建议设置上限以防止此类攻击，并敦促人工审查BTG的大额存款。“

在很长是一段时间，我们几乎可以肯定的是，51%攻击的次数会不断增加。

但是会有一线希望吗？ 很难说目前存在的数千种山寨币给最终用户带来了什么实实在在的好处。如果由此加密世界能围绕一些较大的币种进行巩固，那么对于该行业的长期健康来说，51%攻击可能不是一件绝对的坏事。