文/曲艺 编辑/毕彤彤 来源/PANews
1月6日爆出的以太坊经典（ETC,Ethereum Classic）遭历史重组事件仍在持续发酵，1月8日，交易所Gate.io 发文表示已正式确认 ETC 被“双花攻击”，目前已追踪到攻击者地址。至此，近一年来发生在多个币种发生的“双花攻击”又新添了一例。
自2018年4月开始接连发生的双花攻击事件，如同笼罩在区块链上空的乌云，不断给持币者们心头添堵，目前提出的诸多“应对方案”也多是“亡羊补牢”。
这如洪水猛兽一般来势汹汹的“双花攻击”到底是什么？
一、双花攻击是什么
关于双花攻击（Double-spending），维基百科给出的定义是“一种数字货币体系天然带有的潜在缺陷，单个数字代币存在被重复使用的可能。”简单来说，就是用同一笔钱发起两次及以上交易。
举个例子，A兜里只有十块钱，想喝10元一杯的奶茶又想买10元一个的热狗，在钱有限而欲望又急需满足的情况下，可能A就要动歪脑筋，想着用10块钱既买奶茶又买热狗。
在传统货币时代，A的这种想法很难实现。首先从货币角度分析，A可以动手制作货币来复制自己有限的财富，但不论以何种方法仿制货币，做出来的都只能是“假币”，而假币本身是可鉴别的，且制造假币的风险和成本极高；从交易流程分析，如果是最原始的“一手交钱一手交货”，那么A除了把钱偷回来，没有其他重复利用同一张纸币的方法。如果是使用银行或第三方机构作为中转的支付手段，那么中间机构的存在会使交易成为非常典型的中心化结构，“中心”可以确保交易的处理是有序且受到监控的，即使支付行为能够同时发起，“中心”也会分先后依次处理交易请求，因此只有一笔交易可以成功，A即便手速极快地同时刷了两次卡，也最终只能成功交易一次。
然而在区块链世界，数字代币使“双花”变得“简单”。依旧从货币和交易两个维度分析，首先，数字代币的实质是一串代码，而代码的复制不像现实货币的复制那样是存在成本和真伪之别的，因此原理上通过复制数字代币实现“双花”是可行的，不过，中本聪在设计比特币的时候，通过使用区块链盖时间戳并发布全网的方式，确保代币不能重复使用；但是，在交易过程中，由于区块链“去中心化”的特性，缺乏中心处理机构的保障，也没有账户的概念，双花攻击仍然是有可能发生的。
二、实行双花攻击的5种方法
1.Race attack
在0确认时（即一次确认也没发生前），向商家发起直接交易请求，如果商家同意不经过确认直接接受转账，那么就给“双花攻击”提供了机会。只要付款人同时发起两笔交易，一笔交易发给自己，一笔交易发给商家。商家0确认条件下接受转账，而发给自己的交易加了较多的给矿工的小费，更容易被打包成区块并认证为正确交易，因此首先发起向商家的交易就会失效，从而实现资产回滚。
2.Finney attack
假设攻击者自身在挖矿。在他生成的每个区块中，都设置了从A到B的资产转移，AB都处在其控制之下。为了达到欺诈目的，攻击者不会对自己的挖矿行为进行广播。相反，他会向某一商家发起交易，设置从A到商家地址C的付款路径。商家可能在等待付款成功后交付货物，而此时攻击者就会公开广播自己的区块，A到B的转账会被认定优先级高于A到C的转账，从而使商家收款失效，资金回滚到攻击者账户，双花攻击成功。
3.Vector 76 Attack
Vector76 Attack，是Race Attack和Finney Attack的组合，又称“一次确认攻击”，也就是交易即便有了一次确认，交易仍然可以回滚。这种攻击的目标主要是设置只接受一次确认就支付的钱包（用户出于省时目的），且钱包接受其他节点的直接连接并且使用静态IP地址。
具体方式是：攻击者控制AB两个全节点，A全节点只连接到电子钱包的节点，B全节点与一个或多个运行良好的节点相连，攻击者先后发起交易1和交易2，分别发送到攻击目标和攻击者自己的钱包地址，但交易1的矿工小费要远高于交易2，并且两笔交易都不广播，这时攻击者会在交易1所在链条上进行挖矿，该链条我们称为分叉1，在挖到区块后攻击者不广播而是在节点A发送交易1，在节点B发送交易2。
由于节点A只连接到电子钱包，节点B连接了更多节点，因此广播发布更快，从概率上说交易2更容易被认定是有效的，所以交易1的款项会回滚。
4. Alternative Attack
这种攻击主要发生在商家等待交易确认的过程中，但需要攻击者有较多的算力，可能有浪费大量电力的风险。主要原理也是攻击者同时发起两笔交易，一笔指向商家，命名为交易1，另一个指向攻击者自己的钱包，命名为交易2。在商家等待N次确认后，向攻击者交付货物，此时攻击者凭借较高的哈希率，挖到了N个以上区块，则交易2的链条长度超过交易1，资金回滚，双花成功；否则失败。
5. 51% 攻击
51% 攻击又叫Majority attack，指攻击者占有超过全网50%的算力，可以创造一条高度大于原来链的新链，那么旧链中的所有交易都会被重组，区块被逆转，通过反向交易实现双花。目前BTG、XVG、ZEN、LCC接连遭受的双花攻击都属于51%攻击，最近发生在ETC上的事故也于8号上午被Gate.io认定为51%攻击。
三、应对双花攻击的方法
区块链上的账户就是一个二维码的哈希地址，从比特币白皮书上来看区块链上的数字货币本身是不加密的，加密的是账户，而每个账户都有成对的公私钥（公钥能够通过私钥推出，并且能解码由私钥加密的数据，但是公钥不能反推私钥），保证了区块链的数字货币是安全的，并且是难以伪造的。在进行货币转移时都需要用自己的私钥对交易进行数字签名，全网通过公钥对交易进行所有权验证。区块链从密码学的角度解决了货币本身所有权的问题；从交易上，区块链引入工作量证明，也叫共识机制。常见的有PoW、 PoS, 也就是区块链去中心化的核心思想，用奖励的方式让全网一起参与计算，共同计算的过程就是挖矿。在区块链的世界，要是用户之间要发生一笔交易，那么假设这双方是A和B，那么A要交易一个资产给B的话，需要这样做：
1. 把数字资产p用A的私钥签名并且广播到全网
2. 这时候，提交的资产被称为UTXO，此时的交易是未经过验证的
3. 全网通过A的公钥去验算是否这个数字资产属于A的
4. 当通过后，全网的机器都把数字资产A的具体交易信息记录进入区块链账本
账户进行两次消费时，两笔交易会同时向全网广播，所有区块链节点会同时收到广播，每个节点上都会受到全网的所有区块信息即全网账户信息，来验证交易的合法性，当两笔交易前后到达，则完全可以验证是否为双花攻击；若同时到达，一部分节点收到交易A于是对本地数据进行了更新，则全网出现分叉。但区块链的确认有两个特点：
1. 存在与最长分支中的block
2. 至少有5个验证过的block再其后面得到验证
所以出现分叉之后，全网的矿工会继续按照自己的区块更新，再之后的几次区块中自然会更新出最长的一条区块来，全网的所有矿工都以最长的区块信息为准。当然这样也不是绝对的，当账户控制了全网超过51%的算力，那么就能实现账本分叉，但是要实现超过51%算力的控制权，是需要相当大的代价和成本的。
参考资料：
Yewei Andy’s Blog《区块链——双花问题》
比特评级《链科普丨双花攻击——区块链世界的魔兽》
Odaily星球日报《卷走百万美元后，攻击者仍未放过ETC》
Wikipedia: Double-spending (https://en.wikipedia.org/wiki/Double-spending)
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