針對工作量證明區塊鏈中對共識和激勵系統攻擊的審查：系統性文獻回顧

核心概念

本文探討針對工作量證明區塊鏈共識和激勵機制的攻擊，分析其運作機制、獲利能力，以及多種攻擊組合的影響，並提出未來研究方向。

摘要

標題： 針對工作量證明區塊鏈中對共識和激勵系統攻擊的審查：系統性文獻回顧
作者： Dinitha Wijewardhanaa, Sugandima Vidanagamachchia, Nalin Arachchilageb
發表日期： 2024 年 11 月 4 日

本篇系統性文獻回顧 (SLR) 旨在探討針對工作量證明 (PoW) 區塊鏈共識和激勵機制的攻擊。

從以下內容提煉的關鍵洞見

Examining Attacks on Consensus and Incentive Systems in Proof-of-Work Blockchains: A Systematic Literature Review

by Dinitha Wije... 於 arxiv.org 11-04-2024

https://arxiv.org/pdf/2411.00349.pdf

深入探究

除了本文討論的攻擊之外，還有哪些其他新興威脅可能會影響 PoW 區塊鏈的安全性？

除了文中提到的攻擊之外，以下是一些可能會影響 PoW 區塊鏈安全性的新興威脅：

進階 51% 攻擊: 傳統的 51% 攻擊成本高昂，但攻擊者正開發更複雜的變種攻擊，例如租用算力或利用區塊鏈之間的漏洞發動攻擊。
基於人工智慧的攻擊: 人工智慧和機器學習技術可以被用於優化現有攻擊策略，例如更有效地進行自私挖礦或預測區塊鏈的發展方向。
針對挖礦硬體的攻擊: 隨著挖礦硬體變得更加專業化，攻擊者可能會開發針對特定硬體或韌體的攻擊，從而控制或破壞挖礦設備。
區塊鏈生態系統攻擊: 攻擊者可能會針對交易所、錢包或其他區塊鏈服務發動攻擊，這些攻擊雖然不直接針對區塊鏈本身，但會損害整個生態系統的安全性。
量子計算: 量子計算的發展對 PoW 區塊鏈構成潛在威脅，因為它可以被用於破解當前使用的加密演算法，從而危及區塊鏈的安全。

PoW 區塊鏈本身的設計是否存在缺陷，使其容易受到這些攻擊？

PoW 區塊鏈的設計本身就存在一些缺陷，使其容易受到攻擊：

51% 攻擊的可能性: PoW 機制依賴於算力多數的假設。如果單個實體或組織控制了超過 50% 的算力，他們就能夠控制區塊鏈並發動攻擊。
自私挖礦和其他挖礦攻擊: PoW 機制容易受到自私挖礦、頑固挖礦等攻擊，這些攻擊利用了區塊鏈協議中的漏洞，讓攻擊者獲得不成比例的收益。
能源消耗: PoW 機制需要大量的能源來進行挖礦，這不僅對環境造成負擔，也使得攻擊者更容易通過控制算力來發動攻擊。

量子計算的進步將如何影響 PoW 區塊鏈的安全性，以及如何應對這些挑戰？

量子計算的進步對 PoW 區塊鏈的安全性構成重大威脅，主要體現在以下兩個方面：

破解加密演算法: 量子電腦能夠破解當前 PoW 區塊鏈使用的加密演算法，例如 SHA-256，這將使得攻擊者可以偽造交易、篡改區塊鏈歷史記錄。
加速挖礦: 量子電腦在解決 PoW 謎題方面可能比傳統電腦快得多，這將讓攻擊者更容易獲得區塊鏈的控制權，從而發動 51% 攻擊。
為了應對量子計算帶來的挑戰，區塊鏈社群正在探索以下解決方案：

後量子密碼學: 開發和部署能夠抵抗量子電腦攻擊的新型加密演算法，例如基於格密碼學、編碼理論和多變量密碼學的演算法。
混合共識機制: 將 PoW 與其他共識機制（例如 PoS）相結合，以降低量子電腦攻擊的風險。
量子抗性區塊鏈: 設計和開發全新的區塊鏈架構，這些架構從一開始就考慮到量子計算的威脅，並採用能夠抵抗量子電腦攻擊的技術。
總之，量子計算的發展對 PoW 區塊鏈的安全性構成重大挑戰，但區塊鏈社群正在積極應對這些挑戰，並開發新的技術和解決方案來確保區塊鏈的安全性和可持續性。