安全干货：女巫攻击的影响、部署、以及该如何防范

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导读	本文从概念入手，向您介绍了女巫攻击的影响、部署、以及该如何防范。

不知您是否听说过女巫攻击（Sybil Attack）。其中，“Sybil”一词来自一位名叫 Shirley Ardell Mason（又名 Sybil Dorsett）的艺术家，她曾被诊断出患有多重人格障碍。顾名思义，此类攻击往往发生在当一个用户使用了多个虚假身份（像极了具有多重身份的女巫），去破坏或以其他方式获得对于网络的控制。近年来，有越来越多的在线假身份和分布式拒绝服务（DDoS）类型的攻击在区块链领域日益猖獗。那么，女巫攻击究竟会涉及到哪些方面，我们又该如何保护自己的数字资产呢？

什么是女巫攻击?

作为一种在线安全威胁，女巫攻击也被称为身份或声誉攻击。它是由一个实体创建多个节点、帐户或主机，意在接管某个特定的网络。此类攻击既可能像在社交媒体平台上使用多个帐户那样简单，也可能像是入侵高安全性的网络一样危险和复杂。

不过，它更容易被运用于加密货币的场景中。也就是说，在区块链中，攻击者通过运行多个节点，来达到某些非法的目的。目前，我们常见的有两种类型的女巫攻击：

当诚实节点受到女巫节点的直接影响时，就会发生直接的女巫攻击。

当诚实节点在女巫节点的影响下，受到来自另一个诚实节点的攻击时，则会发生间接的女巫攻击。而那个被利用的诚实节点，实际上已沦为了发起攻击的中间节点。

女巫攻击会如何影响区块链？

女巫攻击会从如下常见方面对区块链造成严重的破坏：

阻碍人们正常地访问或使用网络

一个完备的女巫攻击总会通过生成足够多的身份，使欺诈者能够在投票中击败各个诚实的节点。这将会导致传输的失败、以及无法接收到正确的区块。

执行 51% 攻击

完备的女巫攻击可以为具有访问和控制能力的攻击者，提供超过半数（即 51%）的总计算能力。这足以破坏区块链系统的完整性，并导致潜在的网络干扰。毕竟 51% 攻击足以改变交易的顺序，并通过逆转交易的方式，去支持女巫攻击者，进而阻止交易的确认。有时，这也被称为双花攻击（Double Spending，详见下文解释）。

女巫攻击是被如何部署的？

女巫攻击可以通过多种方式被部署到区块链的场景中，其中最常见的有如下两种形式：

51% 的攻击

攻击者通过控制至少 51% 的网络计算能力（也称为哈希率），实现阻止、逆转或更改某些交易的顺序，以至于产生导致“双花”，甚至无法确认那些合法的交易。此处的“双花”是指：用户通过复制数字货币，并将其副本发送给多个接收者，以实现多次花费相同的资金。可见，如果不采取有效的措施防止这种行为，则可能最终导致数字货币系统的彻底崩溃。

在节点上实现“多数获胜（Out-Voting）”

如果系统中有足够多的假身份节点，那么它们就能以“多数获胜”的方式击败合法节点（或称为诚实节点）。就像日蚀攻击（eclipse attack）那样，如果女巫造成链网络不再传输或接收区块，那么就会直接导致其他诚实的用户被阻止参与。

如何防范针对区块链的女巫攻击

许多区块链都会使用共识算法（Consensus Algorithms）作为防御攻击的一种形式。虽然该算法本身并不能从根本上防范攻击，但是它会使得攻击者的部署成本相当高昂。下面是三种最常用的共识算法：

工作量证明（Proof of Work，PoW）

作为防止双花攻击的最古老、且最主要的算法机制，PoW 旨在使用计算能力，对区块中的数据进行哈希处理，以检查生成的哈希值是否符合某些给定的条件。如果满足的话，您将获得加密硬币，以及开采新的区块所产生的交易费用。当然，您需要为此类计算能力付出一定的代价（如：电力），其中包括多次部署失败的哈希值的尝试，这也就是所谓的“挖矿”的过程。

同时，请记住，用于维护挖矿节点网络的硬件（如，被称为 ASIC 的专用集成电路）往往是非常昂贵的。工作量证明于 2008 年被中本聪引入比特币中，并且目前仍然是所有算法中最安全且最容错的。

权益证明（Proof of Stake，PoS）

您也许注意到了，PoW 的问题在于：用户必须通过大量计算，来证明他们的工作，进而挖到区块。而权益证明机制只需要您通过证明和使用自己所持有的代币。由于它并不依靠计算能力，而是凭借用户持有的代币，因此解决 PoW 的最大问题——挖矿成本。自 2011 年被推出以来，PoS 就被认为是 PoW 最受青睐的替代方案之一。总的说来，在区块链领域，目前虽然仍以 PoW 为主（毕竟它被认为最安全、最可靠），但是 PoS 已是最流行的区块链网络之一。

该机制系统使用权益年龄（Staking Age）、随机化元素（Element of Randomization）和节点财富（Nodal Wealth）作为选择验证者的因素。而验证者必须将一定数量的代币资助到网络中，才能锻造区块（注意：尽管可以互换使用，但是“挖矿，Mine”常被用在 PoW 中，而“锻造，Forge”则是 PoS 的术语）。

在安全性方面，攻击者需要为了获取 51% 的代币，而付出高昂的代价。例如，他们可能需要进行多次失败的尝试。而这等同于巨大的付出（当然，在低市值的区块链中，可能并非如此）。可见，PoS 提高了区块链的安全性。

同时，它也提高了分散性和可扩展性，即每秒交易数量的限制。目前，使用 PoS 的典型网络包括：Avalanche、BNB Chain/Smart Chain、以及 Solana。

委托权益证明（Delegated Proof of Stake，DPoS）

由 Daniel Larimer 于 2014 年推出的委托权益证明，是 PoS 的一种流行替代方案。由于它具有更好的可扩展性，即每秒能够处理更多的交易，因此 DPoS 被认为是 PoS 的更高效的版本。

通过使用投票系统，DPoS 允许用户将他们的工作外包给各个代表（或证人），由他们代表自己维护网络的安全。利益相关者可以根据每个用户所拥有的代币数量，去投票选择代表。被选出来的代表负责确保在挖矿和验证新的区块方面达成共识。当有奖励产生时，代币会在利益相关者和他们的代表之间按比例分成。

由于是基于民主投票系统，因此该算法有效地依赖了代表的声誉，并发挥了积极的作用。如果他们的节点不能生效、或不道德地运作，那么他们就会被驱逐出所在的网络。目前，使用 DPoS 的典型网络示例包括：Ark和Lisk。

小结

为了入侵系统，并导致网络活动的中断，网络攻击者往往会以女巫攻击的方式，创建虚假的身份，并使用这些身份来获取访问权限，进而控制整个网络。为了打击数据盗窃和网络系统的入侵，数字货币爱好者们需要参考上述建议，采用强大的数据安全保护措施。