一、51%攻擊

51%攻擊指的是，有人掌握了全網一半以上的算力，就可以和全網其他算力進行對抗，更改區(qū)塊鏈記錄了。最根本的原因是比特幣區(qū)塊鏈采取的是最長鏈原則，即當前最長的鏈被認為是主鏈，是正確的鏈。51%具體能做什么呢？

1. 假設51%算力仍然是遵循比特幣的規(guī)則

這個時候，仍然需要簽名才能進行轉賬交易等，那么51%攻擊，不能修改別人的賬戶下的金額，不能將別人賬戶金額轉到自己的賬戶下，只能對自己的賬戶進行操作，比如雙重支付(雙重支付可以有兩種方式：要么是在交易被確認之前，要么攻擊者通過塊鏈分叉來完成)、阻止確認其他交易。

2. 假設51%算力不遵循比特幣的規(guī)則

這個時候，51%算力可以修改區(qū)塊鏈規(guī)則，比如，放棄非對稱加密的簽名機制，轉賬不需要簽名也可以進行，51%算力就可以將其他賬戶下的金額轉到自己名下，因為他掌握了一半以上的算力，所有規(guī)則都可以修改，不需要其他算力的參與(因為長遠來看，他總是能跑贏其他算力)。

二、6個確認數

為啥掌握51%的算力就能破壞比特幣網絡呢？從直觀感覺上確實如此，將攻擊節(jié)點算力和誠實節(jié)點算力當作兩個人，挖礦行為就像賽跑一樣，當然是速度快的人最終贏得比賽。其實中本聰在論文中做了數學上的分析。另外，現(xiàn)在比特幣轉賬，都建議等待6個確認數之后，資金才認為是安全的，在他的論文中也做了解釋。

首先，所有推導都有一個前提，就是區(qū)塊隨著時間按照大致恒定的速度產生，也就是說，每間隔T0(10分鐘)產生且只產生一個區(qū)塊。

假設當前網絡算力是H，誠實節(jié)點算力是pH，攻擊節(jié)點算力是qH，p + q = 1。因為算力本身就是指每個固定時間間隔內能計算Hash的次數，在比特幣中，每10分鐘產生一個區(qū)塊，我們可以將10分鐘當做一個最小的時間間隔，那么誠實節(jié)點算力和攻擊節(jié)點算力是說：每10分鐘發(fā)起一次計算的比賽，在這10分鐘內，誠實節(jié)點能計算k * p次，攻擊節(jié)點能計算k * q次(k只是一個系數而已，并不重要，重要的是比值)，由前提可知：平均意義上，不存在誠實節(jié)點和攻擊節(jié)點都沒挖出區(qū)塊(某個10分鐘存在這個情況的話，那么下一個10分鐘會降低挖礦難度)，也不存在誠實節(jié)點和攻擊節(jié)點都挖出區(qū)塊(某個10分鐘存在這個情況的話，那么下一個10分鐘會增加挖礦難度)。所以可以這樣認為：誠實節(jié)點有概率p挖出一個區(qū)塊(此時，攻擊節(jié)點沒有挖出區(qū)塊)，攻擊節(jié)點有概率q挖出一個區(qū)塊(此時，誠實節(jié)點沒有挖出區(qū)塊)！即使誠實節(jié)點和攻擊節(jié)點在兩條分叉鏈上互不影響的挖礦，整個區(qū)塊鏈網絡也符合這個速度上的特點，這點是理解后面公式的關鍵。

關于某個交易得到多少個確認數之后資金才是安全的這個問題，在中本聰的論文中，將這個問題，分為兩步(假設是n個確認數之后)：

1) n是指，在該交易之后，誠實節(jié)點已經挖出了n塊，也就是誠實節(jié)點對這個交易做了n次確認，因為攻擊節(jié)點的目的是破壞這個交易，不會浪費自己丁點兒的算力對這個交易做任何確認。這個時候，攻擊節(jié)點挖出了多少塊？(可以理解為，該交易之后，攻擊節(jié)點就在暗地里將區(qū)塊鏈條分叉了，并且不將自己分叉之后的工作放到區(qū)塊上，而是一直在自己的鏈條上單獨挖礦，等到合適的時機，才會公開自己的工作)

2) 假設這個時候，攻擊節(jié)點挖出了m塊，和誠實節(jié)點差距是z = n – m，攻擊節(jié)點彌補這個差距，追上誠實節(jié)點的可能性是多大？

先看第一個問題，中本聰從固定時間間隔的角度出發(fā)，他認為，誠實節(jié)點T0內挖出一個區(qū)塊的概率是p，那么平均而言，T0 / p 的時間間隔肯定能挖出一個區(qū)塊，那么誠實節(jié)點挖出n塊，共消耗了To * n / p的時間間隔。攻擊節(jié)點T0內挖出一個區(qū)塊的概率是q，那么T0 * n / p的時間間隔內，平均而言肯定能挖出q * n / p塊，而且每個T0 * n / p的時間間隔內，挖出的塊數差不多。將T0 * n / p當做一個單位時間間隔，那么求解的問題是：單位時間內隨機事件發(fā)生的次數的概率分布。而泊松分布就是描述這個概率的工具?？梢詤⒁姡壕S基百科-泊松分布。λ 表示單位時間間隔內發(fā)生的次數，即為q * n / p。

而Analysis of hashrate-based double-spending這篇論文認為，不應該從固定時間間隔的角度進行估算，認為中本聰的計算只是一個簡化模型。該論文認為，依然從塊數出發(fā)，相當于：攻擊節(jié)點在經歷至少n次失敗(誠實節(jié)點挖出了n塊)，能挖出的塊數，而負二項分布就是描述這個問題的工具，可以參見：維基百科-負二項分布。這個概率公式很簡單，不做解釋，可以參見論文。該論文最后得出的概率值，和中本聰的模型的概率值大致相當，只是略有差別。

接著看第二個問題，這里再次說一下推導的前提，就是區(qū)塊隨著時間按照大致恒定的速度產生，也就是說，每間隔T0(10分鐘)產生且只產生一個區(qū)塊。明確了這個前提，就能發(fā)現(xiàn)，其實誠實節(jié)點和攻擊節(jié)點是互斥的，每10分鐘只能有其中之一節(jié)點發(fā)現(xiàn)一個區(qū)塊，即使他們可能在兩個分叉上。那么這個問題就像中本聰在論文中說的，可以等同于賭徒破產問題，可以參見：維基百科-賭徒破產問題或者賭徒破產問題。其中的遞推公式

Pa= pPa+1+ q Pa-1,a=1,2,…,N-1

是說，假設初始有a個，如果以概率p獲得一個金幣，那么就等同于初始有a + 1個金幣，如果以概率q失去一個金幣，那么就等同于初始只有a – 1個金幣。應用到比特幣中，可以從誠實節(jié)點的角度出發(fā)，理解為，初始的時候，誠實節(jié)點有z個金幣，怎么賭博而失去了所有z個金幣或者財富一直增加。具體請參照中本聰的論文。

下面是Analysis of hashrate-based double-spending中列出的，不同攻擊節(jié)點q概率和等待確認數n的情況下，攻擊節(jié)點追趕上的概率(因為該論文提出的模型和中本聰提出的模型計算結果相差不大，并且提供的數據比較全，所以使用這個表格)

6個確認數是怎么得到的呢？是假設攻擊節(jié)點算力在10%左右，發(fā)起攻擊成功概率小于0.1%的確認數，從上表中可以看出是6。