BCH的51攻击与防守

算力是协议的执行者，不是协议的制定者，任何修改协议的算力，都会产生一个分叉，与原来的链分离。

51攻击，是指使用超过全网51%的算力，使用相同的协议规则，连续生成自己区块，不广播，当超过正常的区块高度的时候，广播这些区块，可以覆盖正常的区块，以达到某种获利的目的。

比特币共识机制

简单说一下比特币的共识机制，因为这是51攻击的原理。矿池在收到挖到一个区块时，会验证区块是否合法，如果不合法，就会直接拒绝。

验证的规则有很多，举例说两个拒绝的例子：

例1：区块大小超限，直接拒绝。比如比特币限制size为1M（现在比特币限制的不是size，是weight），如果收到大于1M的的区块，会直接拒绝。

例2：区块中包括未知的操作码或交易结构，直接拒绝。比如BCH分叉时，添加了重放保护，导致交易结构不同，BTC会拒绝BCH的区块，同时，BCH也会拒绝BTC的区块。

验证合法的区块，也不一定最终成为主链，它会遵守最长链获胜的规则。51攻击一定是在相同协议的情况下才可以进行的，否则协议不同，会被直接拒绝，没有争夺最长链的机会。

最长链获胜，是通俗的说法，准确的说是累计了最多难度的区块链，由于BCH的DAA难度调整很快，如果采用故意让难度降下来，然后获得的最长链的方式，并不会获胜的。下文列举的例子，产生的链都比较短，并没有影响难度调整，仍然用“最长链获胜”的说法举例。

例如，当前区块链的高度为100，矿池收到高度为101的区块A，并验证合法。不久又收到另一个高度为101的区块B。矿池会把这两个块都当作候选区块，并选择在其中一个区块后面继续挖矿，例如选择区块A继续挖矿。如果矿池挖到新区块高度为102的区块C，会把102连接在区块A后面，并广播出去，此时区块B就成了孤块，但是区块B不会直接丢掉，会放入暂存池。

如果矿池收到新的区块高度为102的区块D，和区块D后面的高度为103的区块E，区块D的父区块是区块B， 那么矿池收到的区块A和自己挖的区块C就成了孤块，区块C最终是否成为主链，要看后面生成的区块是否足够多，也就是最长链才能获胜。

单个区块成为孤块比较常见，连续两个区块成为孤块就很少见了。这也是比特币要求确认越多越安全的原因，一般6个确认就很安全了。

51攻击不能做什么和能做什么

上面文章说了，51攻击必须是在相同协议的情况下才有效，任何改变协议的算力生成的区块链，都会分离出来成为一条分叉链，那么51攻击能做什么和不能做什么？

51攻击不能做什么

51攻击不能修改协议，例如：

1.不能把别人的币变成自己的币。

2.不能增加比特币的产量。

3.不能阻止别人把交易发出去。（显示0确认）

51攻击能做什么

1.拒绝当前一笔交易。

2.拒绝当前的所有交易，打空块。

3.回滚最近的一笔交易或多笔交易。

4.让其它矿工最近挖到的区块无效。

 

一种典型的51攻击方式 

当前区块高度为100，攻击者拥有70%的算力。攻击者发送一万个BTC到交易所，同时隐藏算力，不接受正常的区块，并且自己在区块高度100后面开始生成101,102….区块，不广播。这些区块不包含刚才自己发送的那一笔交易。（其它人的交易是否包括，无所谓了）。正常区块高度到达106，交易所经过6个确认后，资金入账。攻击者把这一万个BTC卖掉，提现成功。由于攻击者的算力高于诚实算力，攻击者的区块高度已经达到108，超过诚实区块高度了，攻击者把区块广播出去。按照最长链获胜的规则，攻击者的8个区块会替换6个诚实区块。此时，攻击者的一万个币又回到了自己的钱包，攻击成功。

山寨币由于算力小，经常发生51攻击，例如BTG。

BCH在2018年11月15日后可能受到的51攻击

目前的算力分布

自称中本聪的Craig Steven Wright表示要在2018年11月15日以后发动51算力战，要使用BSV代替BCH。

由于BSV的协议和BCH已经不相同，所以无论是BCH的算力大，还是BSV的算力大，都不存在区块替换的情况，算力战只可能是51攻击。

如果CSW想用算力51攻击BCH，需要算力至少达到BCH算力的一半以上。以当前（11月7日）BCH的价格和算力，是BTC的0.096倍，4.5E左右，也就是说CSW能控制的算力至少要达到2.3E以上，才有可能发动51攻击。由于算力跟着价格走，BCH的价格越低，CSW控制的算力占有的比例就越大。

从上图统计的算力分布，CSW能控制的矿池有Coingeek，SVPool，BMG，这些矿池的算力加起来大约有35%，即使把Other算力也算进来，也只有45%的算力，大约2E左右，目前看来，没有发动51攻击的条件。

为了使51攻击可能，我们假设CSW控制的算力达到3E，BCH的价格不变，总算力4.5E，那么CSW控制的算力就达到了66%，有条件发动51攻击了。其实，不是这样的，由于BCH和BTC使用相同的挖矿算法，算力在BCH和BTC之间的算力可以相互流动，真正要发动51攻击，攻击一方的算力必须超过防守一方可以调用的总算力才行，包括可以租来的算力。目前BCH的守护方，可以调用的算力超过BTC和BCH总算力的一半以上，估计有30E左右，这样看来，51攻击还是打不起来。但是有人会说，守护方的算力不可能一直放在BCH，那样会因为挖矿收益不高，损失很大。的确是这样的，守护方的算力不需要一直放在BCH，只需要有可以随时调用的算力大于攻击方的算力，让攻击算力生成的区块作废，再撤回守护算力就可以了。也就是说，守护BCH的算力，只需要做好准备随时调用的，至于你现在挖什么无所谓。

BCH的51攻击怎么打

如果CSW真的控制了BCH的66%算力，并且非要打算力战，我们看看怎么打和怎么防守。

从CSW的目的来看，他要攻击BCH，目的不是为了双花，只是为了让BCH混乱不可用。因为他说过要让BCH在两年内不可用。那么51攻击的打法可能会有些不同。

CSW的目的是为了更大程度的破坏BCH，尽量减少自己的损失。

守护的一方保护BCH，从交易所安全，矿池收益，个人交易等多方面考虑，尽量不让相关生态受影响，并使用最小的成本。

攻击开始

攻击者控制3E算力，中立矿池占有1.5E算力。用户张三充值100BCH到交易所，该交易在诚实区块高度60001成功打包。

攻击者开始从高度60001开始打包空块（打空块可以让最近的所有交易都回滚，造成最大程序的破坏），我们把攻击者生成的区块取名为A-60001，但是不广播，当高度达到A-60009的时候，诚实区块的高度由于算力较小，只达到60006。 

广播攻击区块

这时攻击者把这9个区块广播出去，这时从60001到60006的诚实区块被替换，攻击成功。

由于交易所采用6个确认入账，此时用户张三的充值的100BCH已经成功确认。用户此时把BCH卖掉再提现，攻击者51攻击成功后，用户发现自己的100个BCH又回来了，交易所受到了损失。

此时中立矿池按照最长链获胜的规则，会自动跟随攻击区块在A-60009后面自动挖矿，但是中立矿池刚才的6个块的收益没有了。 

守护算力反攻

守护BCH的算力此时发现51攻击了，开始调用算力，在诚实区块B-60006后面继续挖矿，并正常广播，此时节点会监视到网络有分叉，同时存在两条链。

守护的一方，具体要调用多少算力，要看与中立矿池的配合情况。如果中立矿池什么也不做，那么中立矿池此时会和攻击算力在一起，相当于有4.5E的算力在攻击区块A-60009后面继续挖矿，正常打包并广播区块。守护算力此时需要调用大于4.5E的算力，比如调用7E的算力在城实区块B-60006后面继续挖矿，正常打包交易并广播区块。由于诚实区块比攻击区块少了3个高度，因此7E的守护算力生成的区块高度超过攻击算力的区块，大约需要64分钟（当前难度下，4.5E的算力10分钟一个块，7E算力6.4分钟一个块），此时攻击算力和中立矿池新生成6个区块，高度为A-600015，守护算力新生成10个区块，高度为B-60016。此时，中立矿池会回到诚实区块继续挖矿。在此期间，如果有用户转帐，会在两条链上同时确认。

防守成功

中立矿池会失去A-60010至A-60015这6个区块，但是原来丢失的B-60001至B-60006会被守护算力拉回来。

攻击算力A-60001至A-60015这15个区块全部作废，攻击者要是想把自己作废的15个区块拉回来，需要投入超过7E的算力。

守护算力的7E算力在BCH挖10个区块，并没有导致BCH难度立即上升，此时的收益与挖BTC相同，因此收益不会有损失，守护算力可以延长几个区块后，退出挖矿。

被攻击算力作废的交易（张三充值到交易所100BCH），此时又恢复了正常。

更优的防守

在上面的防守中，除了攻击者受到了损失，中立矿池也受到了损失，有没有办法让中立矿池也不受损失呢？其实是可以的，但是需要额外的协调成本。

当守护算力在诚实区块下挖矿的时候，守护算力负责人开始协调中立矿池，让中立矿池同时也在诚实区块链继续挖矿。这样守护算力只需要调用更少的算力就可以了。比如守护算力调用3E的算力，加上中立矿池的1.5E算力，大约需要110分钟生成11个区块（B-60006至B-600017），攻击算力在110分钟大约生成7个区块（A-60010至A-600016），此时诚实区块是最长链，攻击算力的16个区块作废。

如果协调成本太高，或者中立矿池担心挖矿收益受到损失，那么中立矿池可以暂时不挖BCH，只留下攻击算力和守护算力，这样守护算力就不需要协调了。

这种方式，貌似很完美，除了攻击者有损失，其它人都没有损失。

更小代价的攻击

在上面的攻击中，攻击者的代价不小，如果损失16个区块，相当于亏损12.5*4000*16=80万RMB，除了可以吹一把51攻击之外，没有其它影响，因为攻击的区块被作废了。

那么攻击者如何用最小的代价去捣乱一下呢？

目前，交易所充值BCH大部分使用3个确认入账，那么攻击者使用66%的算力生成4个区块就可以超过诚实算力的3个区块的高度了，此时把攻击区块广播出去，然后停止挖矿。如果守护算力没有过来把诚实区块拉回来，那么攻击者就可以宣布攻击成功。如果守护算力把攻击区块作废了，也只损失4个区块（20万RMB），就当是骚扰一下。

51攻击的一些总结

• 51攻击一定是在相同的协议下进行的。

• 51攻击能调用的算力包括一切你所能拿到的所有算力。比如你调用矿池的算力，同时给用户补贴。

• 51攻击后，不一定会有守护算力，比如BTG。

• 51攻击后，如果没有守护算力，交易所提高确认数不一定会起到安全作用。

• 51攻击后，如果有守护算力，交易所提前确认数一定会起到安全作用。

• 51攻击的时候，需要先隐藏算力（不出块），此时会引起警觉。

• 如果当前BCH算力是4.5E，攻击者的3E算力不在BCH挖矿，那么攻击者需要超过4.5E的算力才能发动攻击。

• 无论是攻击者还是防守者，算力在同一个节点或同一套系统内才容易操作