比特币双花攻击

Posted 2022-01-10 skzxc

双花：就是双重支付，一笔资金被花费了两次。

　　在传统的交易中，因为有银行这样的中心化机构，所以是不会存在双花问题的：每一笔支付都将从你的银行账户中扣除相应的资金，所有的明细在银行都有记录。但是在比特币中，没有账户的概念，而是引入了UTXO，即未花费交易输出。因为没有银行这样的中心化机构的保证，当发生一笔交易时就可能存在着双花的危险：比方说A有一个比特币，然后他同时构造两笔交易T1和T2来花费这1个比特币，其中一个给了B，从B那里买件衣服，一个给了C，从C那里买双鞋。如果不引入某种机制来避免这种情况，那作为数字货币的比特币将没有任何存在的意义。

1.正常情况：

　　假设A构造了两笔交易T1和T2，将价值1 BTC的UTXO分别转给了B和C，妄图同时从B和C那里获得好处。然后A几乎同时将构造好的这两笔交易广播至网络。

    假设网络中的矿工节点先收到了交易T1，发现这笔交易的资金来源确实没有被花费过，于是将T1加入到自己的内存交易池中等待打包进区块。

    大部分情况下，这个矿工节点会在不久后又收到交易T2，此时因为T2所指向的交易输入与已经加入交易池的T1相同，于是矿工节点会拒绝处理该交易。网络中其他的矿工节点都类似，因此A发起的双花尝试将会失败。

2.分叉情况：

　　假设矿工节点M1和M2几乎同时挖出了区块，并且很不幸M1挖到区块只收到了交易T1，而M2挖到的区块只收到了交易T2，这样交易T1和T2被分别打包进两个区块。因为这两个区块是同时被挖出的，于是造成了区块链的分叉。

　　网络中某些节点(可能是离M1近的)先收到了M1打包的区块BLK1，于是用该区块延长自己的区块链。而另外一些节点(邻近M2的)则先收到M2打包的区块BLK2，用该区块延长自己的区块链。于是整个区块链网络中呈现出了不一致的问题：

　　像这种不一致问题，一般只需要一个确认就能得到解决：假设随后又收到新区块，而新区块以BLK1作为父区块，那么之前用BLK1延长自己区块链的节点，只需要将新区块链接到自己的区块链上，而之前以BLK2延长自己区块链的节点，则需要切换到新的最长链上，如下图：

　　因此在出现分叉的情况下，通常也只需要等待一个区块的确认时间，网络节点中的区块链就可以重新一致。在这个例子中，经过一个区块的确认期以后，B最终确认自己收到A的1 BTC，而因为包含有转账给C的交易T2的区块BLK2位于备用链上，因此无法通过支付验证。A的双花尝试也以失败告终。

 

3.经过6个区块的确认才安全

　　上面提到一般情况下，只要经过1个区块的确认时间基本上就能确保“相对的安全”。而在比特币中，对于很小额的支付，为了提高交易速度，一般也就是等1个区块的确认即可。但是注意这里说的是“相对安全”，对于数额特别大的交易，1个区块的确认远远不够。

　　我们考虑上面提到的分叉情况：假设经过1个区块的确认后，B知道了A给他的1 BTC确实已经位于链上，于是发货给A。此时A及其同伙掌握着很大的一部分算力，A通知其同伙开始使劲挖矿延长备用链(攻击链)。当A最终成功的使攻击链长度(累计工作量)超过当前主链长度时，会再一次导致网络中的节点切换主链，如下面的示意图：

　　于是包含了A转给C的交易T2的区块BLK2又位于了主链之上，此时A通知C钱已到账。C做支付验证也没问题，于是C给A发货，A的双花攻击成功。

　　因此对于额度稍大的交易，必须要等待6个区块的确认才能保证安全。因为攻击者要想构造攻击链追上已经经过6个区块确认的主链，需要花费的算力成本非常大，很有可能得不偿失。

 

 

 

 

 

参考链接：https://blog.csdn.net/ztemt_sw2/article/details/83543434