比特幣時間扭曲攻擊漏洞解析

2025年3月26日，比特幣開發者提出了一項"大共識清理"軟分叉提案，旨在修復比特幣協議中長期存在的幾個漏洞和弱點。其中最引人注目的是"時間扭曲攻擊"漏洞。

比特幣區塊時間戳保護機制

比特幣目前採用兩種機制來防止時間戳被操縱：

1. 中位過去時間(MPT)規則：新區塊的時間戳必須晚於前11個區塊的中位時間。

2. 未來區塊時間規則：新區塊的時間戳不能比網路節點的中位時間提前超過2小時。

這兩條規則分別防止區塊時間戳過於落後或超前。然而，時間扭曲攻擊利用的正是這些規則的漏洞，通過僞造時間戳將區塊時間大幅回退。

中本聰的"差一"錯誤

比特幣的難度調整周期爲2016個區塊，約14天。在計算難度調整時，協議比較2016區塊窗口首尾兩個區塊的時間戳差。理論上應該使用2015個區塊間隔（2016-1），即1,209,000秒作爲目標時間。但實際代碼中使用了2016作爲乘數，導致目標時間多出600秒。

這個微小的差錯使得比特幣的實際目標出塊時間爲10分鍾零0.3秒。雖然這個誤差看似微不足道，但卻爲時間扭曲攻擊創造了可能。

時間扭曲攻擊原理

時間扭曲攻擊約在2011年被發現。攻擊者通過操縱區塊時間戳，使得區塊鏈時間逐漸落後於真實時間，從而影響難度調整機制。

具體步驟如下：

1. 對大多數區塊，將時間戳設爲比前一區塊僅前進1秒。
2. 每6個區塊才將時間戳前進1秒，以滿足MPT規則。
3. 在每個難度週期的最後一個區塊，將時間戳設爲真實時間。
4. 新週期第一個區塊再次將時間戳回退到上一周期倒數第二個區塊後1秒。

這種操作會導致難度計算週期被人爲縮短，從而觸發難度下調。攻擊持續進行幾個週期後，難度可能大幅下降，使得區塊生成速度異常加快。

攻擊影響與可行性

理論上，這種攻擊可以使難度每個週期下調接近2.8倍。持續攻擊一段時間後，區塊生成速度可能達到每秒10個以上。

然而，實施這種攻擊面臨諸多挑戰：

1. 需要控制大部分算力。
2. 誠實礦工的存在會幹擾時間戳操縱。
3. 攻擊過程完全公開可見，可能觸發緊急修復。

解決方案

爲防止時間扭曲攻擊，最簡單的方法是設置新難度週期首個區塊的時間戳下限。最新提案建議將這一限制設爲2小時，即新週期首個區塊的時間戳不得早於上一周期最後區塊2小時以前。

這一修復措施既簡單有效，又能最大限度降低意外產生無效區塊的風險。2小時的時間窗口僅佔難度調整周期的0.6%左右，可有效遏制難度被人爲操縱的可能性。