核心洞察
本文探讨了区块链网络遭受攻击的多种方式，指出虽然区块链比中心化数据库更安全，但仍面临如 51% 攻击、双重支付、女巫攻击、自私挖矿、智能合约漏洞和私钥被盗等威胁。文中结合真实案例，说明这些攻击可能导致的重大经济损失，尤其是对小型项目而言。结论强调，安全措施不断提升的同时，攻击手段也在进化，持续警惕和创新对区块链安全至关重要。
区块链是一种分布式账本系统，比中心化数据库更可靠地存储信息和处理交易。但即便如此，区块链也并非绝对安全，黑客攻击时有发生。去中心化网络的攻击方式多种多样，其中大多数都在于利用共识机制的漏洞，试图控制区块链的算力。这样，恶意攻击者就能篡改账本数据、制造混乱，甚至盗取加密货币。
本文将带你了解黑客如何攻击区块链，以及常见的威胁类型。
51% 攻击
51% 攻击是区块链面临的主要威胁，尤其针对采用工作量证明（PoW）共识算法的网络。
攻击原理
攻击者试图掌控超过 50% 的全网算力（哈希率），类似于在公司中拥有控股权，可以随意做决定。对于区块链来说，掌控 51% 的算力意味着可以操控大部分区块的生成。
一旦攻击者控制了超过一半的算力，就能重排交易、撤销交易确认，甚至阻止其他矿工挖矿，造成网络混乱和故障。此外，还可能在不被察觉的情况下进行双重支付（double-spending），即多次花费同一笔加密货币。
攻击者如何获得如此大的算力？方法包括租用大量矿机、控制或自建矿池，甚至通过恶意软件组建挖矿僵尸网络。
是否值得冒险？
对于比特币等大型区块链来说，节点众多，设备和电力成本极高，发起 51% 攻击几乎不可能，也不值得投入。但小型项目则难以幸免。
已有多个网络遭遇 51% 攻击，如 ZenCash（ZEN）、Litecoin Cash（LCC）、MonaCoin（MONA）、Verge（XVG）和 Bitcoin Gold（BTG）。
真实案例
51% 攻击成功后，攻击者可以利用协议中的各种漏洞，但最常见的目的是实现双重支付。
2018 年，ZenCash（ZEN）网络被攻击，黑客通过双重支付两笔大额交易（分别为 13,000 和 6,600 ZEN），共获利 55 万美元。此次攻击持续了 110 个区块、4 小时，攻击成本仅约 3 万美元，远低于被盗资产。
另一个例子是 Ethereum Classic（ETC），2020 年被黑客三次攻击。黑客通过 NiceHash 租用算力，在 7 月至 8 月期间 ETC 哈希率骤降时发起攻击。其租用的 GPU 算力超过 ETC 网络总算力的 51%，实现了超 100 万 ETC（当时价值超 900 万美元）的双重支付。
虽然租用算力的成本高达数十万美元，但最终获利仍然可观。类似的案例并不少见。
双重支付攻击
双重支付问题早在区块链和加密货币出现前就已存在。
本质上，如果交易双方未能即时完成交换，承诺稍后履约，就有可能出现资产被多次承诺的风险。
例如，你可以向两三个对象出具同一份支付承诺（合同、凭证等），而实际资产只有一份，这就是双重支付。区块链上的原理完全相同。
双重支付如何发生
攻击者通过多次花费同一笔加密货币实现双重支付。例如，某用户拥有 1 BTC，同时向多方转账并换取对方资产，实际上只有一方能真正收到这 1 BTC。
正常情况下，网络会由多数节点确认一笔交易，防止双重支付。区块链本身内置了防护机制，但风险依然存在。
实现双重支付的方式有多种，51% 攻击就是其中之一。当攻击者控制超过一半算力时，可以独立生成新区块、修改区块内容、拒绝部分交易并只确认“需要”的交易。
如上图，攻击者分叉主链并确认虚假交易，同时有五笔真实交易被处理。
在此期间，攻击者可将加密货币转入交易所，完成只需 1–5 个区块确认的交易，并换取其他加密货币或法币。
等到“攻击窗口”关闭，虚假区块会被丢弃，但攻击者已在交易所卖出代币，而原链上的资产依然在手。也就是说，卖出的是“假币”。
Finney 攻击
Finney 攻击得名于比特币首位收款人 Hal Finney，他也是最早提出区块链上双重支付可能性的人。
Finney 攻击是一种发生在对方接受未确认交易时的双重支付变种。
具体做法是，矿工先生成一个区块，并将一笔从地址“A”到自己另一个地址“B”的转账写入区块，但暂不广播。接着，再用“A”地址向第三方“C”发起转账。如果“C”在未确认的情况下收款，攻击者随后广播包含第一笔交易的区块，使“A”到“C”的转账失效，自己获得双重收益。
竞速攻击
竞速攻击是一种两笔交易间的“竞赛”。攻击者在不同设备上用同一地址同时向两名收款人转账。双方都发货或转币，但后被处理的那笔交易会被作废。
只有在商家接受未确认交易时才可能中招。只需等待至少一次区块确认，就能避免这类攻击。
女巫攻击
女巫攻击（Sybil Attack）得名于 Flora Rheta Schreiber 所著小说《Sybil》中的主人公，讲述多重人格障碍的故事。攻击者通过在网络中部署大量受控节点，将受害者节点“包围”，进而掌控其所有交易。
瞄准漏洞
在比特币等大型网络中，这种攻击几乎不可能实现，因为节点是随机选择其他节点确认交易。
因此，女巫攻击通常针对新兴加密项目。新节点接入网络时，可能不知道哪些节点可信，需要请求节点列表。
如果请求被攻击者节点接收，对方就会返回自己控制的节点地址。
这样，黑客可以：
- 阻断用户交易，使其与主链断开；
- 决定用户接入哪个区块（通常是发生双重支付的分叉）；
- 追踪用户所有交易。
简而言之，攻击者控制的节点会诱导其他节点批准错误数据。
自私挖矿
基于 PoW 的区块链存在被不诚实矿工利用的漏洞，即可同时确认多个区块。
分叉问题
如果两个区块同时被生成并连接到前一区块，区块链就会出现分叉，导致结构复杂、交易变慢。因此，矿工在确认新区块后应立即广播数据，防止分叉冲突。
但所谓“自私矿工”会隐瞒区块信息，误导诚实节点，后者继续在旧链上挖矿，导致分叉链条拉长。
实际场景
假设自私矿工挖出第 2,001 个区块但未广播，其他节点从第 2,000 个区块继续挖矿。此时有两个“第 2,000 区块”：一个来自诚实矿工，一个来自攻击者，各自衔接自己的 2,001 区块。
攻击者继续生成新区块并加到自己的链上。等到时机成熟，黑客再广播自己挖出的 2,001 区块，网络判定其为最先找到的有效链，抛弃诚实矿工期间产生的区块。结果，诚实矿工无法获得奖励，努力付诸东流。
路由攻击
这类攻击并非直接针对区块链本身，而是利用互联网服务提供商（ISP）连接协议中的漏洞。
黑客通过控制协议，可以发布虚假路由。值得注意的是，这种攻击同样可用于双重支付。如果新块的传递被延迟，网络无法及时看到，就会出现可被双花的“窗口期”。
利用智能合约漏洞
智能合约由人编写，而人难免会犯错。
代码错误的代价
智能合约中可能存在各种漏洞，既有难以察觉的复杂问题，也有代码中的小失误。不论哪种错误，都可能导致数百万美元损失。
Web3 安全公司 Beosin 在 2023 年 6 月 30 日发布的报告称，2023 年上半年因欺诈、黑客和诈骗导致的加密货币损失总额高达 6.56 亿美元，其中 56% 源于智能合约漏洞。
不仅智能合约本身的漏洞会导致区块链被攻击，合约所用的编程语言也可能成为突破口。2023 年 7 月 30 日，Curve Finance 四个流动性池因其智能合约所用 Vyper 语言的漏洞被攻击。Curve Finance 是去中心化交易所，采用自动做市商（AMM）机制，是 DeFi 领域主要的稳定币流动性枢纽。此次事件共被盗约 6,000 万美元，其中 2,000 万美元由白帽黑客追回返还。最大损失来自主 CRV/ETH 池，全部流动性（约 4,000 万美元）被清空。
DDoS 与时间延迟攻击
DDoS 攻击的目的不是盗币，而是破坏项目、抹黑初创团队。攻击者通过向网络发送大量无用的“尘埃”交易，导致数据传输、区块链更新和新区块生成变慢，影响正常运行。
私钥攻击
为了保障区块链公有链中数据传输的机密性，采用了非对称加密技术，即私钥和公钥密码学。私钥和公钥通过数学算法关联。知道用户公钥可以加密信息，用户用私钥解密后读取。拥有私钥的人也能推算出公钥，反之则不行。
私钥掌控着用户全部加密资产，因此成为攻击者的目标。
漏洞与防护
获取私钥及其加密货币最简单的方式，是窃取 助记词，比如偷走写有助记词的纸条，或通过社交工程、钓鱼攻击等手段。
想要安全保护私钥和全部加密资产，可以选择将其交由 Tangem Wallet 存储。Tangem 加密钱包不使用助记词，因此无法被盗。私钥在两张或三张卡片（主卡和备份卡）芯片内生成并存储，且无法被提取。
结语
目前区块链面临多重威胁，包括上述所有高发攻击，以及各网络自身的问题，如编程代码错误、加密方法缺陷等。黑客持续寻找漏洞，利用智能合约代码缺陷、区块链技术本身的弱点，甚至攻击加密货币交易所。
假设性威胁
还有一些目前仅为理论的攻击方式：
- 矿池之间的“互相吞噬”（即破坏矿池以扰乱区块链运行）；
- P + ε 攻击：Vitalik Buterin 指出，在 PoW 网络中，这是最令人担忧的问题之一，即通过向网络参与者行贿，换取他们支持某些区块链变更提案；
- 时间劫持（Timejacking）：试图操纵交易时间戳。
目前来看，黑客对这些攻击方式兴趣不大。
展望未来
唯一的解决方案就是不断提升去中心化网络的安全机制。经验表明，防护水平越高，矿工和黑客的攻击手段也越复杂。这是一场永无止境的较量。在传统金融领域，ATM 会被黑，信用卡会被盗，银行也会被抢劫。100% 的安全保障并不存在。
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