比特币协议的时间扭曲漏洞及其修复

2025年3月26日，比特币开发者提出了一项名为"大共识清理"的软分叉提案。这一升级旨在修复比特币协议中长期存在的多个漏洞和弱点，其中包括重复交易问题和一个更为严重的"时间扭曲攻击"漏洞。

比特币的时间戳保护机制

比特币目前采用两种主要机制来防止时间戳被操纵：

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

2. 未来区块时间规则：限制区块时间戳不能超前节点对等体的中位时间2小时以上。

这些规则旨在防止区块时间戳过度回溯或前移，但仍存在被利用的可能性。

中本聪的计算误差

比特币的难度调整周期包含2016个区块，约为两周时间。在计算难度调整时，协议比较2016区块窗口中首尾两个区块的时间戳差。然而，中本聪在计算目标时间时犯了一个小错误：他使用了2016而不是2015作为区块间隔数，导致目标时间比实际应有的长0.05%。

这个微小的误差使得比特币的实际目标区块间隔略长于10分钟，为10分钟零0.3秒。虽然这个误差本身影响不大，但它与另一个更严重的问题相关联。

时间扭曲攻击

时间扭曲攻击利用了中本聪在难度计算中的错误。攻击者通过操纵区块时间戳，使其尽可能慢地前进，同时在每个难度调整周期的最后一个区块使用真实时间戳。这种做法可能导致难度大幅下调，使攻击者能够快速生成大量区块并获取超额奖励。

虽然这种攻击在理论上威力巨大，但实施起来面临诸多挑战。它需要控制大部分算力，且容易被发现，给予社区足够时间进行应对。

解决方案

为修复这一漏洞，开发者提出了几种方案：

1. 修改难度调整算法，完全纠正计算误差。
2. 取消MPT规则，改为要求每个区块的时间必须前进。
3. 设置新规则，限制新难度周期首个区块的时间与前一周期最后一个区块的时间差。

目前，最新提案建议将这一时间差限制设为2小时。这一方案能有效缓解时间扭曲攻击，同时最大限度降低意外产生无效区块的风险。

比特币社区正在积极讨论这些方案，以确保网络的长期安全和稳定运行。随着"大共识清理"提案的推进，我们有望看到这一重要漏洞得到修复，进一步增强比特币网络的安全性。