要点总结
当单一实体或团体获得对某条区块链网络超过一半的计算能力控制时，就会发生 51% 攻击，这可能使交易操控成为可能。
拥有多数算力的攻击者可能会进行双重支付、审查交易，或阻止其他矿工生成有效区块，但他们无法从其他地址窃取资金，也不能在协议规则之外创建新币。
由于巨大的硬件成本、能源需求，以及对矿工的博弈论层面不利激励，比特币这类大型网络被认为对 51% 攻击具有很强的抵抗力。
较小的工作量证明（PoW）区块链更容易受到攻击，因为攻击者可以以相对较低的成本从交易平台租到足够的算力。
简介
比特币这类工作量证明（PoW）区块链的一项关键优势，是其构建与验证数据的分布式特性。网络节点的去中心化协作确保遵守协议规则，并让所有参与者对账本的当前状态达成一致。
这意味着大多数节点必须定期就挖矿流程、正在使用的软件版本以及交易的有效性达成共识。
然而，这种安全模型依赖于一个前提：不存在任何单一主体控制网络的多数计算资源。当这一前提被打破时，网络就会面临所谓的 51% 攻击（也称为多数攻击）的风险。了解这一威胁对于任何与基于 PoW 的数字资产交互的人都很重要。
什么是 51% 攻击？
51% 攻击是一种针对区块链网络的潜在攻击方式，其中单一实体或组织控制了大部分哈希算力，从而可能导致网络中断。在这种情况下，攻击者会拥有足够的挖矿能力，能够有意排除或修改交易的排序。
他们也可以在控制期间撤销自己发起的交易，从而引发双重支付问题。成功的多数攻击还可能允许攻击者阻止部分或全部交易被确认（交易拒绝服务），或阻止其他矿工进行挖矿，进而形成所谓的“挖矿垄断”。
51% 攻击无法做到什么
多数攻击不允许攻击者撤销其他用户发起的交易，或阻止交易被创建并广播到网络。通过 51% 攻击也无法修改区块奖励、凭空创建新币，或窃取那些从未属于攻击者的币。攻击者只能操控自己最近的交易。
51% 攻击是如何运作的
在 PoW 系统中，矿工竞争来为每一个新区块求解计算难题。首先找到有效解的矿工会将区块广播给网络，并获得区块奖励。所有节点都将“最长链”（更准确地说，是累积工作量最多的那条链）视为有效链。
拥有多数哈希算力的攻击者可以在其他网络节点挖掘公共链的同时，秘密挖掘一条替代区块链。由于攻击者拥有更多的计算能力，他们的私有链增长会更快。当攻击者构建出一条更长的链后，就会将其发布到网络中，从而引发重组。公共链中包含但攻击者链未包含的所有交易都会被反转。
这使得双重支付成为可能：攻击者可以向公共链上的商家发送币，获取商品或服务，然后发布更长的私有链——这些币在该私有链中从未被发送——从而实际上收回了资金。
51% 攻击有多可能发生？
由于区块链由由多个节点构成的分布式网络来维护，所有参与者都会在达成共识的过程中协作。这也是为什么更大型网络往往更安全的原因之一。网络越大，对攻击与数据破坏的防护就越强。
在 PoW 区块链中，矿工的算力越高，找到下一个区块有效解的概率就越高。挖矿涉及大量哈希尝试，而更多的计算能力意味着每秒更多尝试次数。
一些早期矿工加入比特币网络，为其增长与安全贡献算力。随着比特币价值上升，许多新的矿工进入系统竞争区块奖励（截至 2024 年 4 月减半之后，每个区块当前奖励为 3.125 BTC）。
这种竞争格局也是为什么比特币被认为足够安全的原因之一。除非矿工是出于诚信挖矿并努力获取区块奖励，否则他们没有动力投入大量资源。
由于网络规模巨大，通常认为针对比特币的 51% 攻击在经济上不太可能发生。截至 2025-2026 年，比特币的算力运行在每秒数百艾哈希（exahashes）的水平，主要由专用 ASIC 硬件产生。
对比特币发起 51% 攻击的预计成本，仅硬件资本开支就会达到数十亿美元（以美元计）的量级，此外还伴随巨额且持续的能源成本。市场上没有足够流动的渠道去租用大量 SHA-256 算力来实现对比特币的多数控制。
此外，成功的攻击很可能会打击比特币价格，从而使攻击者自身的持仓和挖矿基础设施贬值。一旦某条区块链增长到足够规模，想要有单个个人或团体获得足以压制所有其他参与者的算力，其可能性会迅速下降。
随着链条增长，篡改先前已确认的区块会变得更困难，因为这些区块都通过加密证明彼此关联。一个区块拥有的确认数越多，想要修改或撤销其中交易所需的成本就越高。一次成功的攻击，可能也只能在短时间内修改少数几个较新的区块的交易。
对更小型区块链的 51% 攻击
尽管想在比特币上实现多数算力极其困难，但对较小的加密货币网络并非如此。与比特币相比，山寨币用于保障其区块链安全的算力相对较低，有时以每秒的兆哈希（megahashes）或拍哈希（petahashes）而不是艾哈希（exahashes）来衡量。
这种较低的安全预算使得 51% 攻击在运营上变得可行。攻击者可以从交易平台类服务租用算力，并将其定向指向一条存在漏洞的链，所需时间短至数小时。如果在短暂期间租到足够算力的成本低于在交易所进行潜在的双重支付获利，那么该攻击在经济上就会更具吸引力。
一些成功的 51% 攻击的著名历史案例包括：比特币黄金（Bitcoin Gold，2018、2020）、以太坊经典（Ethereum Classic，2020 年多次攻击）以及 Monacoin。在每个案例中，攻击者都能够执行深度链重组，并实现对大量资金的双重支付。到 2025-2026 年，这一模式仍在延续：较小的 PoW 链持续暴露在风险之中，而交易所则通过提高确认要求或下架（delist）易受攻击资产来进行应对。
抵御 51% 攻击的防御
多种策略可以帮助降低对 PoW 区块链的 51% 攻击风险：
增加确认深度：对于高价值转账，等待更多区块确认可以缩小链重组反转该交易的窗口。
算力监控：网络与交易所可以检测算力的突然飙升、矿池集中过度的异常情况，或可疑的重组尝试，并触发保护性措施。
混合共识与检查点：一些链通过将 PoW 与权益证明（PoS）要素结合、设置最终性检查点（finality checkpoints），或对恶意验证者行为添加惩罚来降低风险。
合并挖矿（Merge mining）：较小的 PoW 链可以通过合并挖矿借用更大链的算力（例如比特币），从而显著提高发起攻击的成本。
自适应交易所策略：当某种币的算力下降时，交易所可能会提高确认要求；或者当对其发起攻击的成本长期持续低于日常交易量时，交易所可能会下架相关资产。
常见问题解答（FAQ）
51% 攻击能摧毁比特币吗？
由于需要数十亿美元的硬件投资以及博弈论层面的不利激励，一次持续的 51% 攻击被认为极其不可能。即便攻击者暂时扰乱了网络，协议也可能会根据情况做出修改。不过，这类事件很可能会显著损害市场信心。
发起对比特币的 51% 攻击要花多少钱？
截至 2025-2026 年，估计显示，仅用于专用 ASIC 的资本开支就将达到数十亿美元级别，此外还需要巨额能源成本。市场上也没有足够大的租赁渠道来提供所需的 SHA-256 算力。攻击还可能导致比特币价格崩盘，使其变得不具备盈利性。
51% 攻击和双重支付之间有什么区别？
51% 攻击是指获取多数算力并挖出一条秘密链的方法；而双重支付是可能出现的结果之一。攻击者发送币、回收价值，然后发布一条更长的链来反转该笔支付。并非所有 51% 攻击都会导致双重支付；有些攻击可能主要针对交易审查。
权益证明（PoS）区块链会受到 51% 攻击的影响吗？
权益证明网络面临类似的概念：攻击者需要控制大部分质押代币，而不是控制算力。不过经济机制不同：获取多数权益在链上是可见的，惩罚性“削减”（slashing）可能会摧毁攻击者的资本，而且许多 PoS 链还会实现额外的最终性机制。
曾经有大型区块链成功遭受 51% 攻击吗？
以太坊经典在 2020 年遭受多次 51% 攻击，攻击者执行了深度链重组并完成了价值数百万美元的双重支付。比特币黄金也在 2018 年和 2020 年遭到攻击。由于比特币拥有巨大的算力安全性，比特币本身从未成功发生过 51% 攻击。
收尾思考
51% 攻击体现了在工作量证明（PoW）区块链设计中最基础的安全考量之一。虽然像比特币这样的庞大网络会因算力规模带来的巨大影响以及经济层面的不利激励而有效地将该类攻击“定价”到极难实现的程度，但较小的 PoW 链仍可能暴露在风险之下，尤其容易受到短时间租赁算力的突发攻击。
理解这一威胁有助于用户与开发者在确认要求、将高价值交易信任给哪些网络，以及共识设计选择如何影响安全性等方面做出更明智的决策。随着区块链技术持续演进，经济威慑、监控工具与混合共识模型的结合也将持续加强对多数攻击的防御。
延伸阅读
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