比特幣的時間扭曲漏洞：一個潛在的安全威脅

2025年3月底，比特幣開發社區提出了一項新的軟分叉提案，旨在修復比特幣協議中長期存在的幾個漏洞和弱點。這項被稱爲"大共識清理"的提案不僅涉及我們之前討論過的重復交易問題，還針對一個更爲嚴重的安全隱患——"時間扭曲攻擊"。

比特幣的時間戳保護機制

比特幣網路目前採用兩項主要規則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個區塊時間戳的中位數。

2. 未來區塊時間規則：區塊時間戳不得超過網路節點中位時間2小時以上。節點時間與本地系統時間的最大允許差異爲90分鍾。

這些規則旨在防止區塊時間戳過於偏離實際時間。然而，現有機制並不足以完全防止時間戳被操縱至過去，因爲這可能會影響初始區塊鏈同步過程。

中本聰的微小失誤

比特幣的難度調整周期爲2016個區塊，理論上約爲兩周時間。在計算難度調整時，協議比較2016區塊窗口中首尾兩個區塊的時間戳差。然而，這2016個區塊實際上包含2015個區塊間隔。因此，正確的目標時間應爲60秒 × 10分鍾 × 2015 = 1,209,000秒。但比特幣協議使用了2016這個數字，導致計算結果爲1,209,600秒。

這個0.05%的誤差意味着比特幣的實際目標出塊時間是10分鍾零0.3秒，而非10分鍾整。雖然這個誤差看似微不足道，但它與另一個更嚴重的問題相關聯。

時間扭曲攻擊的原理

時間扭曲攻擊利用了比特幣難度計算中的一個漏洞。在這種攻擊中，惡意礦工可以通過操縱區塊時間戳來影響網路難度。攻擊者會將大多數區塊的時間戳設置爲僅比前一區塊晚一秒，同時遵守MPT規則。在每個難度調整周期的最後一個區塊，時間戳會被設置爲真實時間。

這種操作會導致區塊鏈時間逐漸落後於真實時間，進而影響難度計算。攻擊持續幾個週期後，網路難度會大幅降低，使得攻擊者能夠以極快的速度創建區塊，獲取大量比特幣。

攻擊的實際可行性

盡管理論上這種攻擊可能造成嚴重後果，但實際執行面臨諸多挑戰：

1. 需要控制大部分網路算力。
2. 誠實礦工的存在會增加攻擊難度。
3. MTP規則和誠實時間戳會限制惡意操作的空間。
4. 攻擊過程是公開可見的，可能觸發緊急修復。

解決方案

爲了修復這個漏洞，開發者提出了幾種方案：

1. 完全修正難度調整算法，但這可能需要硬分叉。
2. 取消MTP規則，要求每個區塊的時間必須向前推進，但這可能引發新的問題。
3. 設置新的限制規則，要求新難度週期的第一個區塊時間不早於前一周期最後一個區塊的特定時間。

目前，大共識清理提案建議採用2小時的時間限制。這一方案既能有效防止時間扭曲攻擊，又能最大限度地降低意外產生無效區塊的風險。

通過實施這些改進，比特幣網路將能夠更好地抵御潛在的時間操縱攻擊，進一步提升其安全性和穩定性。