Multichain 对 ETC 51%攻击的解决方案
Ethereum Classic(ETC)，是在2016年中期的DAO攻击事件中，由坚持区块链去中心化的特性，不向硬分叉妥协的社区力量发展而来，是区块链领域多链化发展的重要生态。
受POW算力在链间分配悬殊的影响，ETC在历史上曾发生过多次51%攻击，主要是针对的是交易所，在当时产生了大约500万美元的损失。在当前ETH由POW切换POS的背景下，原POW算力必然存在大规模迁移，从而可能对ETC带来51%攻击，该风险不得不引起重视。
Multichain作为与ETC合作中的官方跨链桥，仔细审视了整个过程中的安全性，制定了相应的安全措施，将保障用户资产安全视为首要任务。
(1) 什么是51%攻击？
自比特币而来，区块链共识机制是一个依赖大多数矿工诚实非作恶的概率模型，来达到对链上数据的一致性。相对应的，如果51%以上的矿工认同恶意数据，该数据在此模型下也是能够成功上链的。
51%攻击可以看做是攻击者对受害者的欺诈。具体是，攻击者在收到交易对手的付款后，通过有目的地在分叉链上出块（分叉链不包含攻击者交易，但包含受害者的付款交易），在其算力超过当前链全网算力51%的情况下，会使原本正常链的最新片段无效，从而分叉链成为主链，这样，攻击者原本的交易没有上链，而受害者的付款交易上链，达到欺诈获利的目的。51%攻击的示意图见上图。
(2) 为什么ETC容易受到51%攻击？
ETC在历史上曾发生过3次51%攻击，受害者大多数是中心化交易所，在当时累计损失大约为500万美元，攻击者通过Nicehash.com平台获取算力，从而成功实施攻击，其详细攻击信息如下。
ETC容易遭受51%攻击的技术背景是，ETH与ETC使用相同的挖矿算法Dagger-Hashimoto，矿工可以无差别的在两条链间任选一条进行挖矿。
更重要的一点，算力在链间分配悬殊，截止2020年9月10日，ETH上的算力约在873.1Th/s，而ETC上的算力仅为50.7Th/s，两者相差近16倍，这意味着，最多只需要1/16的ETH算力切换到ETC，就可以成功发起51%攻击。
同时，ETH上的POW算力相对集中，大部分被几个头部矿池掌握，这意味着仅依靠矿池自身的能力，就可以对ETC发起51%攻击，而这样的矿池有5个之多，具体信息见下图。
在ETH由POW切换POS的背景下，POW算力会有大规模迁移，此时间节点更像是51%攻击的契机，不能不引起重视。
(3) 制衡51%攻击的措施，MESS协议
MESS协议全称是Modified Exponential Subjective Scoring，最初设置思路来源于Vitalik，由Luke Williams与Isaac Ardis改进实施，是为了解决已发生多次的51%攻击而提出。
MESS协议是本着“小分叉有益，而大分叉可疑”的原则，通过与分叉链长度成比例的惩罚机制，来增加实施攻击的成本，这样在攻击获利与成本不成比例的情况下，让作恶者知难而退。
MESS协议的核心是TD（total difficulity）惩罚函数，该函数的曲线形状如下图所示，其中横坐标是当前区块时间与公共祖先区块时间的距离，即分叉链的长度，纵坐标是TD惩罚倍数，函数最小值是1，最大值是31。分叉链算力需要满足给定惩罚倍数，才有可能被节点接受。
这样，节点在本地链与分叉链之间选择时，会更重视本地链，而谨慎选择分叉链。有关MESS协议的更多信息可以参考ECIP-1100规范。ETC在采用了MESS协议之后，51%攻击的作恶成本明显提高，且该成本随着分叉链的长度显著增大。
(4) Multichain作为跨链桥，对ETC 51%攻击的思考
Multichain作为与ETC合作中的官方跨链桥，以保障用户资产安全为首要任务，安全风控团队经过了详细研究考证，针对ETC容易遭受51%攻击的现状，制定了对应的安全模型，可以简要概述为：ETC相关跨链交易的到账时延，在对应ETC TVL的MESS协议安全范围内。
不同于中心化交易所的是，跨链桥交易具有隐私性高、快捷、高效的特点，不需要对用户进行KYC（know your custom），跨链的个体对象是一个个独立地址，这样很难通过单笔交易限制来保障安全，且一笔跨链交易所包含的源链与目标链交易，通常在2–5分钟之内完成。在如此短的时间内，攻击者可以轻易的将资金分散在不同地址进行跨链，MESS协议的惩罚机制很难发挥作用。
为此，安全风控团队经过细致研究后，决定所有与ETC相关的跨链交易，设置一定的到账时延，该时延的大小在对应ETC TVL的MESS协议安全范围内，即保证资金绝对安全后跨链交易到账，详细到账时延信息可以参考下表所示。
必须要指出的是，该到账时延的设置，必然会从一定程度上损失用户跨链的便捷性。但相对于用户资金的安全性，我们认为这是可以妥协的，同时考虑到该到账时延是针对所有用户设置的，即所有ETC相关跨链用户都处于同一起跑线时，该影响不大。
(5) 总结
多链世界的跨链桥安全，是一个复杂且有挑战性的系统课题，与系统中的每条链、每个代币、每个社区息息相关，且每一环中的安全薄弱因素，容易传导到其他部分，导致整体资金的安全风险。
Multichain对于ETC容易遭受51%攻击的解决方案，是本着用户资金安全为首位的原则，不断建立健全跨链桥安全防范机制，在保证资金安全的前提下，努力构建多链世界的终极路由器。
References
- ETC / 51, https://meowsbits.github.io/51-percent-docs/#section-what-a-51-percent-attack-is
- ecip-1100, https://github.com/ethereumclassic/ECIPs/blob/master/_specs/ecip-1100.md
- Cost of a 51% Attack for Different Cryptocurrencies, https://www.crypto51.app/
