以太坊EIP1559实施后，51%攻击更难了吗？

写在前面：对于以太坊来说，EIP-1559无疑将是一个非常重要的改进提议，然而也有人对潜在针对EIP-1559的51%攻击表示担心，那我们需要为此担忧吗？

作者Micah Zoltu认为，针对EIP-1559的51%攻击其实威胁并不是很大，相比现有的51%攻击方式，对EIP-1559发起51%攻击的实际要求更高，并且潜在的收益更少，而不参与攻击，反而能获得更多的收益。

 

“太长不看”版回答：

是的，你应该对51%攻击感到担心，但不是因为EIP-1559。今天存在的51%挖矿攻击是自我强化的，这意味着一旦有人开始攻击，加入攻击者的行列就是有利可图的。

但针对EIP-1559的 51%攻击并非如此，实际是脱离攻击者的联盟，总是要比加入他们更有利可图。

 

EIP-1559概要

如果你知道EIP-1559是什么，请跳过本节。

EIP-1559是以太坊处理gas定价方式的一个提议变更，以使每个区块都有固定的区块范围gas费用（基础费用-base fee），这个费用可根据区块空间需求自动向上/向下调整。如果区块已满，则基础费用会增加，而如果区块未满，则基础费用就会减少。

为了防止矿工通过提高基础费用来伪造整个区块（纳入自己的垃圾交易）来增加未来收入，这个基础费用会被燃烧掉，而不是给予矿工。然后，为了激励矿工实际纳入交易（这给矿工带来了机会成本），而不是仅仅挖取空块以获得区块奖励，交易还会有单独给矿工的费用（称为矿工tip费）。

我们预计，基础费用（base fee）将占到正常情况下相关费用的大部分，而矿工的tip费用可能略高于机会成本，即大约1 gwei/gas 。这里有一个小例外，即预期参与区块gas价格竞拍的抢跑者和其他人，将以贿赂矿工的形式出现。

 

针对PoW的51%攻击

（本节与EIP-1559无关，但了解针对工作量证明（PoW）的51%攻击，以及它们在今天可能造成的损害，对于我们在评估是否需要担心针对EIP-1559的51%攻击时，是非常重要的。）

如果你是一位控制某种PoW币51%算力的矿工，那么你可以执行一次双花攻击，通过这种攻击，基本上可以让你通过挖取侧链来重写历史记录，然后在将来某个时候将其揭露。这是我们最常讨论的51%攻击，但这种攻击在现实中执行起来相当困难，因为你需要有足够的可用资本将链上资产转换为链外资产，你需要一个或多个愿意进行这种交易的供应商。考虑到攻击一些较大体量区块链的51%攻击成本，这种尝试被证明是不值得的，因为你根本无法覆盖掉成本。但是，对于较小的区块链，我们已经看到这种攻击被执行多次了，因为相对于攻击区块链的成本，你可获得的收入是值得的。

另一种很少被讨论的51%攻击是审查攻击（又名自私挖矿）。在这种攻击中，你拥有51%的挖矿算力，但是你拒绝在任何没有被你的挖矿联盟开采的区块上工作。由于你拥有超过51%的算力，这意味着你的链将是最长链，任何不属于你联盟的区块都将被忽略。最终的结果是，你将获得100%的区块奖励，而不是51%的区块奖励，这意味着你的收入会翻倍，但你的工作量却没有。

这种51%审查攻击，只要矿工能够联合起来形成一个联盟，并控制至少51%的挖矿算力，他们就可以实施这种攻击。这些攻击对用户没有直接的负面影响（除了一段时间的难度调整，而它最终会过去）。而这种挖矿联盟不需要非常信任对方，任何联盟成员都可以看到是否有另一个联盟成员叛变，并将其踢出联盟（或者，如果有足够多的成员出现叛变，则有可能联盟就会解散。）

51%算力联盟对PoW区块链执行审查攻击，就可以导致成员收入增加约2倍，值得注意的是，类似于上述审查攻击的自私挖矿策略，可以大约33%的算力实现盈利，但这确实有点复杂，超出了本文的范围，因为我们在这里所关心的只是针对EIP-1559的 51%攻击。

针对EIP-1559的 51%攻击

而针对EIP-1559的51%攻击，最常见的版本是这样的：

1. 创建一个同意挖取空块的51%算力矿工联盟，将基础费用（base fee）降低到0；
2. 一旦基础费用（base fee）降低到0，就会出现永久性的拥堵状态，这意味着矿工贿赂（tip费用）将成为决定交易是否纳入区块的决定因素，这将使得我们回到目前的状态，即贿赂矿工是唯一的纳入因素；
3. 矿工从更高的tip费用中获利；

值得一提的是，最坏的情况下，我们最终会回到现在的状态，那么EIP-1559实际就相当于不存在。

 

100%攻击

为了更好地理解这种攻击，让我们看看如果有矿工联盟控制100%的算力，并且他们决定这样做，会导致什么情况发生。

首先，他们将需要开采一段时间的空块，以便将基础费用（base fee）从原来的水平降到接近于零的水平。在这段时间内，他们将获得区块奖励，但不会收取到任何交易费用。基础费用（base fee）每个区块只能更改大约12.5％，这意味着如果所有区块都为空块，则基础费用（base fee）可每5个区块减少一半，每17个区块减少90%。也就是说，将基础费用（base fee）降低到接近于零的水平，大约连续1个小时的空块就足以完成这种攻击。

一旦基础费用（base fee）足够低，挖矿联盟希望将其保持在这个水平，实现这一目的最简单的方法，是将算力分成两个部分，其中一半挖取空块，另一半则是挖双倍的满区块（这意味着这些区块的大小是当前gas上限允许的2倍）。在这种情况下，联盟挖到的空块仍然不收取任何交易费用，但挖到的双倍满区块则可以获得一堆交易费用，而不必担心基础费用（base fee）会侵蚀其交易费用利润！这就是有利可图的攻击。

 

99%攻击

假设矿工联盟控制了99%的算力，而不是100%的算力。攻击的效果基本相同，除了在攻击的初始阶段，当你用99%的算力挖取空块时，1%的脱离算力会赚取到费用，而且这些算力也会稍微减慢你降低基础费用（base fee）的速率，因此你需要更长的时间来达到接近0的基础费用目标。

一旦你达到了你的目标，你仍然需要50%的算力来挖取空块，而另外50%则用来挖取双倍满区块。由于有1%的算力不是挖矿联盟的一部分，他们几乎肯定会挖取双倍满区块，这意味着联盟算力只有49.5%将获得丰厚的手续费奖励。总体来说，这对你来说仍然是有利可图的。而对于非联盟的矿工成员来说，你的攻击是伟大的，因为这使得他们变得富有，但他们不可能加入你的队伍，因为加入联盟赚取的钱要比不加入要更少。

 

51%攻击

假设你的联盟只控制了51%的算力，如上所述，49%的敌对算力几乎会肯定挖取双倍满区块，这对挖矿联盟来说当然不是什么好事。首先，将基础费用（base fee）降低到0，会花取联盟非常长的时间，因为这需要每51个区块才能将基础费用降低12.5%，然后又有每49个区块会将基础费用提高12.5%，当然，你最终会达到目的地，但这意味着需要数天或数周的时间来进行攻击，而敌对矿工则可以享受到交易费用。

一旦基础费用（base fee）被充分压低，你将开始执行分割挖矿策略，并且像以前一样，50%的算力挖取空块，另外50%挖取双倍满区块。由于你只控制了51%的算力，这意味着挖矿联盟有98%的算力在挖空块（没有交易费用），而只有2%的算力在挖取双倍满区块。与此同时，所有没有加入联盟的矿工都在挖取双倍满区块，并从交易费用中赚得盆满钵满 ……

 

??%攻击

另外，存在一定程度的算力，其中联盟从可能盈利（>50%）变为可盈利（≤100％）。该阈值取决于用户愿意为gas平均支付的金额（例如1 gwei VS 100 gwei）。然而，攻击者联盟在攻击中赚取的钱，要比非联盟成员赚到的要少，因此，在联盟继续攻击的同时，叛逃总是更有利可图的（换句话说，假装参与联盟，但实际并没有参与是更有利可图的）。

 

那我需要担心吗？

针对PoW加密货币的51%攻击确实是一个严重的问题。如果挖矿联盟开始审查非联盟矿工，那么他们可以赚取到巨额利润（2倍）。而权益证明（PoS）共识机制的好处是，它通过创建一种协议外机制来解决这个特定问题，以严厉惩罚任何尝试进行此类攻击的人（值得为这个话题写一篇文章）。

如果EIP-1559确实被采用了，则51%的挖矿联盟可以为非联盟成员带来可观的利润，但他们自己会蒙受损失，因此从这个角度来看，发动攻击是不理智的。而如果挖矿联盟控制了99%的算力，则其可以为自己带来利润，但对非联盟矿工来说，利润会是更多的。

如果有人掌握了51%算力，那么其最好只进行审查攻击，那么他获得的利润会更高，更简单，完成后再对EIP-1559进行攻击。

因此，是的，你应该对51%攻击感到敬畏，但对于EIP-1559的51%攻击，你不需要感到担心，因为由此产生的好处远远低于执行审查攻击，即使在理论上也是如此。