【深度】比特币网络是一群做比赛的同学

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这可能就是我们的真实世界——我们不断受到路由的攻击，但我们自己却不知道。

你和年级的所有学生坐在一起，竞争参加奥林匹克竞赛。 校长中本聪规定：第一个解决的学生会得到奖品，但是去中心化的学校是没有老师的。 坐在你旁边告诉其他同学。

你很聪明，秒给出答案，并告诉前后左右的同学。 他们验证之后，再传给十个，或者十个传给一百个。 十分钟后，全班同学都会给你竖起大拇指，承认你是优等生。

中本校长看到这种情况，赶紧给你扔了12.5个硬币作为奖励，并且把你精彩的答案发了一份给全年级。 然后所有同学必须根据你的问题解决下一道题，否则你将得不到奖励。

以上就是比特币的挖矿奖励模型。 解决问题的努力相当于工作证明，全年级坐在一起比赛的风景照片相当于比特币网络。

1.什么是比特币网络？

比特币网络是指所有可以广播交易信息的节点。

有两种类型的节点：普通钱包和矿工。 普通钱包只报告或验证交易，属于普通用户。 矿工负责记账和工作量证明，是专业的账本维护者。

如果你是矿工不属于比特币风险的是，你辛辛苦苦做出来的难题是藏不住的，一定要第一时间广播到全网，否则分红就是别人的了。

网络中的其他矿工收到你的广播后，他们只验证三项：

1. 是否所有交易输入≥交易输出？

2. 所有的交易都没有发生过吗？

3. 使用您的随机数对块进行哈希处理。 哈希值的前缀是否有足够的“0”？

如果一切正常，其他节点将识别您的帐户。 认账不是说说而已，而是记录了你的区块之后的所有后续账户，于是这些区块像珍珠一样连在一起，越来越长，形成一条珍珠项链（区块链）。 矿工必须跟踪最长的链，否则没有奖励。

中本聪在白皮书中说：

新的交易广播不一定需要到达所有节点。 只要他们到达很多节点，他们很快就会进入一个区块。 块广播也可以容忍丢失的消息。

对于要广播的新交易，不一定要到达所有节点，只要到达足够多的节点，它们很快就会被整合到一个区块中。 同时，块广播对丢弃的信息具有容错性。

中本聪为我们设计了：如果某个节点没有收到某个区块，节点会发现自己缺少某个区块，可以自己发起下载该区块的请求。

这就是比特币的网络广播机制。 看似平静祥和，但只要将镜头往前推，就能看到波涛汹涌的波涛。

2. 典型的攻击方式

虽然你是优等生，但如果你身边都是一群喜欢惹事的渣男，即使你很快解决了问题，校长也不会奖励你，因为渣男不会帮你传播答案，他们是恶意节点，将您与网络隔离。

如果你是矿工，一旦被恶意节点包围，即使你计算了工作量证明，你也无法广播，那你就白白浪费CPU资源和电费，没有奖励，你也不会能够入不敷出。

你可能觉得网上条条大路通罗马，总能杀出一条血路。 但是你可能需要配备一个概念：路由攻击（Routing Attacks）。

什么是路由攻击？

“路由”一词为进口产品，原文为route[ru:t]。 中文没有相应的概念，所以很难翻译。 英英词典是这样解释的：

[名词] 从起点到终点所采取的方式或过程。

从起点到终点的方式或路线。

[动词] 沿着指定的路线发送或引导。

发送或指向指定路由。

如果译为“路线”，显然不妥，因为省略了“方向”的意思。 后译为“路线”，初听陌生，实为经典。

路：线路、道路，寓意连接、传递；

因：起点、终点，代表方向和选择；

就两个字，既有路又有方向，既可作名词也可作动词。 其实，直到路由器的普及，我们才对“路由”这个词习以为常，而忘记了它本来的含义。

解释完“路由”，再来看“路由攻击”。

任何区块信息从起点到目标节点都在经历一个迷宫，迷宫中的每个节点都是一个标志。 路由攻击就是故意指向错误的路径，使数据包在迷宫中迷失，最终消失在网络中。

比如我拿了一个包裹从上海到北京。 本来是先去南京再转北京的，结果到了南京就有人攻击交通系统。 打人的人在南京贴个牌子告诉我：北京南下深圳，我到深圳的时候又贴个牌子告诉我：去北京先去上海。

所以我只能在上海、南京和深圳之间兜兜转转，永远到不了北京。 但是北京永远收不到上海的包裹，已经分裂攻击了。

分段攻击利用了边界网关协议（BGP：Border Gateway Protocol）的漏洞——IP地址列表没有加密，可以随意更改。 这就好比从上海发过来的包都有相同的IP地址前缀，攻击者根据前缀把这些包定向到深圳，不让它们去北京，所以也叫BGP劫持。

更可怕的是延迟攻击：比特币节点的网络流量可以被拦截得无影无踪，区块更新可以延迟20分钟。 比特币系统一般每10分钟可以出一个区块，延迟20分钟相当于阉割了矿工挖矿获利的能力； 而普通钱包节点将无法及时更新区块，可能面临双重支付的风险。

以上两次攻击导致大量比特币交易流量被劫持。 事实上，每个月都会发生数千次路由攻击，影响 30,000 个 IP 前缀。

但是比特币是一个去中心化的网络，难道不应该像流水一样被割断吗？ 这个漏洞只有一个原因：节点分布不均。

3.去中心化系统中的中心化之痛

任何用户都可以成为比特币网络中的一个节点，但这些节点并不是像芝麻一样均匀地散落在地球表面，而是有的地方十万平方公里内没有黑点，而有的地方则有芝麻不是。 他们堆积成山。

13家互联网服务提供商（占比不到3‰）托管了整个比特币网络30%的节点（下图左，互联网服务提供商简称ISP，Internet Service Providers，全球有5000家，中国有电信、移动和联通）。

而且，比特币节点间的绝大部分流量只经过少数互联网服务提供商，前三名的ISP可以查看全球60%的比特币交易流量（下图右）。

打蛇需要七寸，只需要攻击三大ISP打比特币就能对这个9岁的孩子造成伤害——这就是全球最大的去中心化网络的中心化之痛，但它是也是成长的痛。 现在是青春期，它会马上发育给你看。

结语

BGP劫持是攻击比特币网络的基本方式。 它会形成一个黑洞，所有的信息都不会流入，降低网络效率。

当黑洞太多时，就会形成茧房。 每个茧房里，每个人都在挖自己的币，直到有一天世界变得清晰起来，那些只顾挖币而忘了抬头看路的人不属于比特币风险的是，就会发现外面的世界是有路的。 如果原来的挖矿奖励在链条变长的情况下瞬间消失，他们会作何感想？

这可能就是我们的真实世界——我们不断受到路由的攻击，只是我们自己不知道。

有一种简单的方法可以测试你是否生活在茧中：你会谷歌吗？

如果你做不到，不要惊慌，但要仔细想想你在哪里。 另外，每月花20块钱买一个代理，是解决你无法接触到世界上最好的智力资源的最便宜方案——科学上网很重要。

不过可以的话也不要高兴，你可能只是在一个稍微大一点的茧里。世界之所以大，是因为它从来没有大过我们每个人的想象

结尾

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