[麻省理工科技导读]比特币系统的漏洞可造成矿工恶意操纵挖掘全局 ...

杨明涛

比特币的最大优点之一就是分散性，没有任何组织或个人可以统揽全局操纵。然而最近电脑安全专家发现了一种新的简单操纵策略可以允许任何组织或个人操纵全局。

比特币可以说是这个时代的精神体现之一。自比特币2009年诞生以来，它已经从一个网络奇闻发展成为网络传奇，仅目前流通的比特币已超过1150万个，每个比特币价值约为300美金。

比特币的运行机制克服了之前数字货币的一个主要设计缺陷——重复使用，两个不同的人可能同时使用同一个数字货币（同一个货币可能出现两个完全相同的地址，并被不同的人持有）。同时，比特币的分散性特质使得没有任何一个组织或个人可以统筹操纵或者阻止比特币交易。

但是，比特币的安全性却让人担忧。今天，两位来自康奈尔大学（位于美国纽约洲的ithaca市，一所常春藤联盟大学）Ittay Eyal 和Emin Gun Sirer 发现了比特币的一个漏洞可以导致任一矿工联盟掌控比特币的大局，他们还表示目前某些矿工联盟组织已经足够的大，完全可以胜任这样操控行为。

先来进行一下“小白扫盲”，比特币的最大优势大概在于利用独特的方式阻止了重复使用的可能性，比特币的运行系统用独立日志的方式记录了每一笔交易，也就是大家所熟知的blockchain。单一个体只能消费blockchain中记录其拥有权的比特币。

这种记载交易历史的日志用复杂的数学问题加密，解密这样的数学问题需要拥有强大的运算能力。任何人解密这样一个数学问题，就可以向这个交易历史日志中记录新一笔，并且产生一枚新的比特币，作为对解密者的回报。

正因如此，出现了我们所谓的矿工。矿工投入计算力去解密数学问题，而比特币就作为解密成功的最终回报，被矿工获得。

如果你想当矿工去挖掘比特币，你很快就会发现，单靠你一个人所产生的计算能力去解密如此复杂的数学问题，简直就是一个不可能完成的任务。所以，矿工们聚集在一起解密这样的数学问题，最终分享劳动成果。

目前已经有许多的矿工团队，而且彼此之间不存在优劣之分。大家也普遍认为这样有利于保持比特币挖掘的分散性（不容易被操纵）。

但是如今， Eyal 和 Sirer指出现实可能比非如此，他们已经成功发现一种方法使得矿工团队可以操控比特币的运行系统。他们表示，“我们发现了常识性的错误。”

具体的操纵策略为，挖掘比特币时并不通知整个网络运算结果，这样就会造成blockchain的分支，一个分支是公开的，另外一个分支是隐藏的。

在比特币的运行系统中，有相应的方法解决blockchain这样的分支，通常这种情况是由偶然误差造成的。比特币运行系统会要求矿工解密较长的分支，较短的分支会重新被计算。

如果矿工团队把自己计算的分支变长，长（chang）过公开的那一个分支，矿工的分支就会变成比特币系统所选择的分支。

问题就在于没有被比特币运行系统选中的那条分支上的数学问题计算是白费的（得不到应有报酬的）因此，如果有心怀不轨的矿工团队运用这种方式操纵比特币挖掘的话，他们获得比特币的份额就会变多。Eyal 和 Sirer指出，“这种策略使矿工组织能够获得超过其计算力理应获得的回报”（也就是说，矿工组织的计算力不再是其获得回报的唯一的决定性因素。）

一旦这样的策略开始执行，矿工组织之间就会有优劣之分，实施这种策略的矿工组织能挖掘到更多的比特币。矿工们看见这样的现象，当然会想加入能够赚更多的组织。最终，比特币运行系统达到某个临界值，比特币的挖掘就会被某个矿工组织所主宰，而这个矿工组织可以控制比特币历史交易的记录。

当然，可以实行这种策略的矿工组织也是有制约条件的，矿工组织结构的大小有严格限制，过小的矿组织无法进行这种策略操作。

更重要的是，Eyal 和 Sirer 计算出的变化临界值趋于零，也就是说任何一个矿工组织都可以运用这样的策略去操纵比特币的运行机制。

Eyal 和 Sirer 也提出了解决方案，改变比特币运行系统机制，在遇到分支时，由原来的选择长分支改变为随即选择。这样就更加大了矿工组织操纵运行机制的难度。

不过，即使是随机选择，也并没有从根本上解决问题。Eyal 和 Sirer计算表明，通过随机选择的机制可以将变化临界值提高到25％，也就是说一个矿工组织对于整个比特币的挖掘贡献约为25％。Eyal 和 Sirer在论文中提到，“即便我们打算修复漏洞，把临界值提高到25％，但是前景并不乐观，目前已经对整个比特币挖掘贡献超过25％的矿工组织存在。“

还有一个可行的方法是，矿工组织自行控制组织架构的大小，矿工们停止加入成员多的矿工团队。Eyal 和 Sirer建议，“矿工们应推出组织架构过大的矿池，直至所有矿工组织都降至在变化临界值以下。这样就没有任何组织有机会操作比特币的挖掘了。”

如果矿工们都本能遵守比特币挖掘机制，这样的操纵是可以被避免的。但是否会有这样自私的矿工出现，企图操纵比特币的挖掘，这一切都还是未知。

不管怎样，前方将会是一场恶战。

原文标题：Bitcoin Vulnerability Could Allow Malicious Miners to Seize Control
作者联系方式：KentuckyFC @ arxivblog.com
原文发表时间：2013年11月8日
原文地址：http://www.technologyreview.com/ ... e-control/#comments

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翻译者：Daison

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如有兴趣的同学可以读Eyal 和 Sirer写的关于比特币系统漏洞的论文：http://arxiv.org/abs/1311.0243