比特币时间扭曲攻击漏洞解析

2025年3月26日，比特币开发者提出了一项"大共识清理"软分叉提案，旨在修复比特币协议中长期存在的几个漏洞和弱点。其中最引人注目的是"时间扭曲攻击"漏洞。

比特币区块时间戳保护机制

比特币目前采用两种机制来防止时间戳被操纵：

1. 中位过去时间(MPT)规则：新区块的时间戳必须晚于前11个区块的中位时间。

2. 未来区块时间规则：新区块的时间戳不能比网络节点的中位时间提前超过2小时。

这两条规则分别防止区块时间戳过于落后或超前。然而，时间扭曲攻击利用的正是这些规则的漏洞，通过伪造时间戳将区块时间大幅回退。

中本聪的"差一"错误

比特币的难度调整周期为2016个区块，约14天。在计算难度调整时，协议比较2016区块窗口首尾两个区块的时间戳差。理论上应该使用2015个区块间隔（2016-1），即1,209,000秒作为目标时间。但实际代码中使用了2016作为乘数，导致目标时间多出600秒。

这个微小的差错使得比特币的实际目标出块时间为10分钟零0.3秒。虽然这个误差看似微不足道，但却为时间扭曲攻击创造了可能。

时间扭曲攻击原理

时间扭曲攻击约在2011年被发现。攻击者通过操纵区块时间戳，使得区块链时间逐渐落后于真实时间，从而影响难度调整机制。

具体步骤如下：

1. 对大多数区块，将时间戳设为比前一区块仅前进1秒。
2. 每6个区块才将时间戳前进1秒，以满足MPT规则。
3. 在每个难度周期的最后一个区块，将时间戳设为真实时间。
4. 新周期第一个区块再次将时间戳回退到上一周期倒数第二个区块后1秒。

这种操作会导致难度计算周期被人为缩短，从而触发难度下调。攻击持续进行几个周期后，难度可能大幅下降，使得区块生成速度异常加快。

攻击影响与可行性

理论上，这种攻击可以使难度每个周期下调接近2.8倍。持续攻击一段时间后，区块生成速度可能达到每秒10个以上。

然而，实施这种攻击面临诸多挑战：

1. 需要控制大部分算力。
2. 诚实矿工的存在会干扰时间戳操纵。
3. 攻击过程完全公开可见，可能触发紧急修复。

解决方案

为防止时间扭曲攻击，最简单的方法是设置新难度周期首个区块的时间戳下限。最新提案建议将这一限制设为2小时，即新周期首个区块的时间戳不得早于上一周期最后区块2小时以前。

这一修复措施既简单有效，又能最大限度降低意外产生无效区块的风险。2小时的时间窗口仅占难度调整周期的0.6%左右，可有效遏制难度被人为操纵的可能性。