文/曲藝編輯/畢彤彤來源/PANews
1月6日爆出的以太坊經典（ETC,Ethereum Classic）遭歷史重組事件仍在持續發酵，1月8日，交易所Gate.io 發文表示已正式確認ETC 被“雙花攻擊”，目前已追踪到攻擊者地址。至此，近一年來發生在多個幣種發生的“雙花攻擊”又新添了一例。
自2018年4月開始接連發生的雙花攻擊事件，如同籠罩在區塊鏈上空的烏雲，不斷給持幣者們心頭添堵，目前提出的諸多“應對方案”也多是“亡羊補牢”。
這如洪水猛獸一般來勢洶洶的“雙花攻擊”到底是什麼？
一、雙花攻擊是什麼
關於雙花攻擊（Double-spending），維基百科給出的定義是“一種數字貨幣體系天然帶有的潛在缺陷，單個數字代幣存在被重複使用的可能。”簡單來說，就是用同一筆錢發起兩次及以上交易。
舉個例子，A兜里只有十塊錢，想喝10元一杯的奶茶又想買10元一個的熱狗，在錢有限而慾望又急需滿足的情況下，可能A就要動歪腦筋，想著用10塊錢既買奶茶又買熱狗。
在傳統貨幣時代，A的這種想法很難實現。首先從貨幣角度分析，A可以動手製作貨幣來複製自己有限的財富，但不論以何種方法仿製貨幣，做出來的都只能是“假幣”，而假幣本身是可鑑別的，且製造假幣的風險和成本極高；從交易流程分析，如果是最原始的“一手交錢一手交貨”，那麼A除了把錢偷回來，沒有其他重複利用同一張紙幣的方法。如果是使用銀行或第三方機構作為中轉的支付手段，那麼中間機構的存在會使交易成為非常典型的中心化結構，“中心”可以確保交易的處理是有序且受到監控的，即使支付行為能夠同時發起，“中心”也會分先後依次處理交易請求，因此只有一筆交易可以成功，A即便手速極快地同時刷了兩次卡，也最終只能成功交易一次。
然而在區塊鏈世界，數字代幣使“雙花”變得“簡單”。依舊從貨幣和交易兩個維度分析，首先，數字代幣的實質是一串代碼，而代碼的複制不像現實貨幣的複制那樣是存在成本和真偽之別的，因此原理上通過複製數字代幣實現“雙花”是可行的，不過，中本聰在設計比特幣的時候，通過使用區塊鏈蓋時間戳並發布全網的方式，確保代幣不能重複使用；但是，在交易過程中，由於區塊鏈“去中心化”的特性，缺乏中心處理機構的保障，也沒有賬戶的概念，雙花攻擊仍然是有可能發生的。
二、實行雙花攻擊的5種方法
1.Race attack
在0確認時（即一次確認也沒發生前），向商家發起直接交易請求，如果商家同意不經過確認直接接受轉賬，那麼就給“雙花攻擊”提供了機會。只要付款人同時發起兩筆交易，一筆交易發給自己，一筆交易發給商家。商家0確認條件下接受轉賬，而發給自己的交易加了較多的給礦工的小費，更容易被打包成區塊並認證為正確交易，因此首先發起向商家的交易就會失效，從而實現資產回滾。
2.Finney attack
假設攻擊者自身在挖礦。在他生成的每個區塊中，都設置了從A到B的資產轉移，AB都處在其控制之下。為了達到欺詐目的，攻擊者不會對自己的挖礦行為進行廣播。相反，他會向某一商家發起交易，設置從A到商家地址C的付款路徑。商家可能在等待付款成功後交付貨物，而此時攻擊者就會公開廣播自己的區塊，A到B的轉賬會被認定優先級高於A到C的轉賬，從而使商家收款失效，資金回滾到攻擊者賬戶，雙花攻擊成功。
3.Vector 76 Attack
Vector76 Attack，是Race Attack和Finney Attack的組合，又稱“一次確認攻擊”，也就是交易即便有了一次確認，交易仍然可以回滾。這種攻擊的目標主要是設置只接受一次確認就支付的錢包（用戶出於省時目的），且錢包接受其他節點的直接連接並且使用靜態IP地址。
具體方式是：攻擊者控制AB兩個全節點，A全節點只連接到電子錢包的節點，B全節點與一個或多個運行良好的節點相連，攻擊者先後發起交易1和交易2，分別發送到攻擊目標和攻擊者自己的錢包地址，但交易1的礦工小費要遠高於交易2，並且兩筆交易都不廣播，這時攻擊者會在交易1所在鏈條上進行挖礦，該鏈條我們稱為分叉1，在挖到區塊後攻擊者不廣播而是在節點A發送交易1，在節點B發送交易2。
由於節點A只連接到電子錢包，節點B連接了更多節點，因此廣播發布更快，從概率上說交易2更容易被認定是有效的，所以交易1的款項會回滾。
4. Alternative Attack
這種攻擊主要發生在商家等待交易確認的過程中，但需要攻擊者有較多的算力，可能有浪費大量電力的風險。主要原理也是攻擊者同時發起兩筆交易，一筆指向商家，命名為交易1，另一個指向攻擊者自己的錢包，命名為交易2。在商家等待N次確認後，向攻擊者交付貨物，此時攻擊者憑藉較高的哈希率，挖到了N個以上區塊，則交易2的鏈條長度超過交易1，資金回滾，雙花成功；否則失敗。
5. 51% 攻擊
51% 攻擊又叫Majority attack，指攻擊者佔有超過全網50%的算力，可以創造一條高度大於原來鏈的新鏈，那麼舊鏈中的所有交易都會被重組，區塊被逆轉，通過反向交易實現雙花。目前BTG、XVG、ZEN、LCC接連遭受的雙花攻擊都屬於51%攻擊，最近發生在ETC上的事故也於8號上午被Gate.io認定為51%攻擊。
三、應對雙花攻擊的方法
區塊鏈上的賬戶就是一個二維碼的哈希地址，從比特幣白皮書上來看區塊鏈上的數字貨幣本身是不加密的，加密的是賬戶，而每個賬戶都有成對的公私鑰（公鑰能夠通過私鑰推出，並且能解碼由私鑰加密的數據，但是公鑰不能反推私鑰），保證了區塊鏈的數字貨幣是安全的，並且是難以偽造的。在進行貨幣轉移時都需要用自己的私鑰對交易進行數字簽名，全網通過公鑰對交易進行所有權驗證。區塊鏈從密碼學的角度解決了貨幣本身所有權的問題；從交易上，區塊鏈引入工作量證明，也叫共識機制。常見的有PoW、 PoS, 也就是區塊鏈去中心化的核心思想，用獎勵的方式讓全網一起參與計算，共同計算的過程就是挖礦。在區塊鏈的世界，要是用戶之間要發生一筆交易，那麼假設這雙方是A和B，那麼A要交易一個資產給B的話，需要這樣做：
1. 把數字資產p用A的私鑰簽名並且廣播到全網
2. 這時候，提交的資產被稱為UTXO，此時的交易是未經過驗證的
3. 全網通過A的公鑰去驗算是否這個數字資產屬於A的
4. 當通過後，全網的機器都把數字資產A的具體交易信息記錄進入區塊鏈賬本
賬戶進行兩次消費時，兩筆交易會同時向全網廣播，所有區塊鏈節點會同時收到廣播，每個節點上都會受到全網的所有區塊信息即全網賬戶信息，來驗證交易的合法性，當兩筆交易前後到達，則完全可以驗證是否為雙花攻擊；若同時到達，一部分節點收到交易A於是對本地數據進行了更新，則全網出現分叉。但區塊鏈的確認有兩個特點：
1. 存在與最長分支中的block
2. 至少有5個驗證過的block再其後面得到驗證
所以出現分叉之後，全網的礦工會繼續按照自己的區塊更新，再之後的幾次區塊中自然會更新出最長的一條區塊來，全網的所有礦工都以最長的區塊信息為準。當然這樣也不是絕對的，當賬戶控制了全網超過51%的算力，那麼就能實現賬本分叉，但是要實現超過51%算力的控制權，是需要相當大的代價和成本的。
參考資料：
Yewei Andy's Blog《區塊鏈——雙花問題》
比特評級《鏈科普丨雙花攻擊——區塊鏈世界的魔獸》
Odaily星球日報《捲走百萬美元後，攻擊者仍未放過ETC》
Wikipedia: Double-spending (https://en.wikipedia.org/wiki/Double-spending)
