Sybil attack是一種計算機網絡服務中的攻擊方式，攻擊者通過創建大量的偽造身份來破壞服務的信譽系統，從而獲得不成比例的影響力。這種攻擊的名稱來源于一本書Sybil，該書講述了一位被診斷為多重人格障礙的女性的案例。這個術語最早是在2002年或之前由微軟研究院的Brian Zill提出的。在此之前，L. Detweiler在Cypherpunks郵件列表上曾經提出過一個相同類別的攻擊的術語pseudospoofing，但這個術語沒有像“Sybil attack”那樣廣泛流傳。

什么是Sybil attack

Sybil attack在計算機安全領域是一種利用創建多個身份來破壞信譽系統的攻擊。一個信譽系統對Sybil attack的脆弱性取決于身份生成的成本有多低，信譽系統接受來自沒有與可信實體鏈接的信任鏈的實體的輸入的程度，以及信譽系統是否對所有實體一視同仁。截至2012年，有證據表明，在現實中存在的諸如BitTorrent Mainline DHT之類的系統中，可以以非常便宜和高效的方式進行大規模的Sybil attack 。

在點對點網絡中，一個實體是一個可以訪問本地資源的軟件。一個實體通過呈現一個身份來在點對點網絡上宣傳自己。一個身份可以對應一個實體，也可以對應多個實體。換句話說，身份到實體的映射是多對一的。點對點網絡中的實體使用多個身份來實現冗余、資源共享、可靠性和完整性等目的。在點對點網絡中，身份被用作一個抽象，使得遠程實體可以知道身份而不一定知道身份到本地實體的對應關系。默認情況下，每個不同的身份通常被假定為對應一個不同的本地實體。但事實上，許多身份可能對應同一個本地實體。一個敵手可能向點對點網絡呈現多個身份，以便作為多個不同的節點出現和運行。敵手因此可能能夠獲得對網絡的不成比例的控制，例如影響投票結果。在（人類）在線社區的背景下，這種多重身份有時被稱為sockpuppets。

Sybil attack可能會導致以下一些問題：

• 阻止用戶訪問網絡——如果Sybil attack創建了足夠多的身份，攻擊者就可以壓倒誠實節點，并拒絕傳輸或接收區塊。
• 實施51%攻擊——如果Sybil attack使得一個攻擊者控制了網絡總哈希率或計算能力的一半以上（51%或更多），這種攻擊就會破壞區塊鏈系統的完整性，并可能導致網絡中斷。51%攻擊可以修改交易順序，撤銷攻擊者自己的交易以實現雙重支付，并阻止交易確認。
• 降低網絡性能和效率——如果Sybil attack產生了大量無效或惡意數據，那么網絡就需要花費更多時間和資源來處理這些數據，并且可能無法及時響應有效請求。

針對區塊鏈網絡進行Sybil attack的主要目標是通過創建和控制多個別名來獲得網絡決策中不成比例的影響力。攻擊者利用這種影響力來實現非法或不正當的行為。下面是兩個針對區塊鏈網絡進行Sybil attack的場景：

防止Sybil attack的方法

要防止Sybil attack，需要增加創建身份和加入網絡的成本和難度，以及減少偽造身份對網絡影響力和權威性的貢獻。下面是一些常見的防止Sybil attack的方法：

• 資源測試（resource testing）——這種方法要求每個節點證明它擁有一定數量或類型的資源，如計算能力、存儲空間、帶寬等。這樣可以使得創建大量身份變得昂貴或不劃算。例如，在比特幣網絡中，每個節點需要通過解決一個數學難題來證明它擁有足夠的計算能力，這被稱為工作量證明（proof-of-work）。
• 信任度評估（trust evaluation）——這種方法要求每個節點根據其歷史行為、聲譽、推薦等因素來評估其信任度，并根據信任度來分配權重或優先級。這樣可以使得新建或偽造身份難以獲得高信任度，并降低其對網絡決策或共識的影響力。例如，在Eigentrust算法中，每個節點根據其與其他節點交互時提供有效或無效數據的頻率來計算其信任值，并根據信任值來選擇合作伙伴。
• 身份驗證（identity verification）——這種方法要求每個節點通過提供一些可以證明其唯一性或真實性的信息來驗證其身份，如數字簽名、公鑰、證書等。這樣可以使得創建或偽造身份變得困難或不可能。例如，在公鑰基礎設施（public key infrastructure，PKI）中，每個節點需要通過一個可信的第三方機構來頒發和驗證其公鑰證書，從而確保其身份的合法性和有效性。

Sybil attack是一種常見的網絡安全威脅，需要通過各種技術和機制來防范和抵御。Sybil attack的研究仍然是一個活躍的領域，有許多潛在的應用和挑戰。

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Sybil attack對比特幣網絡的影響

在比特幣網絡中，許多影響運營的決定都是通過投票來進行的。通過投票，礦工和維護網絡節點的人可以同意或拒絕一個提議。如果攻擊者在網絡中創建了多個身份，他們就可以為他們控制的每個身份投票。Sybil attack還可以控制網絡中信息的流動。例如，一個針對比特幣的Sybil attack可以用來獲取連接到網絡的用戶的IP地址信息，從而損害網絡用戶的安全性、隱私性和匿名性。攻擊者所要做的就是控制網絡中的節點，從這些節點收集信息，并創建偽造身份的假節點。一旦他們在網絡中占據了主導地位，攻擊者就可以實施審查——阻止其他用戶合法地使用網絡。

Sybil attack對Tor網絡的影響 Tor網絡是基于點對點模型運行的，允許節點在互聯網上匿名瀏覽。Tor網絡使用一種稱為洋蔥路由（onion routing）的技術，將用戶的流量通過多個隨機選擇的中繼節點（relay nodes）轉發，從而隱藏用戶的真實IP地址和目標網站。然而，如果攻擊者能夠控制Tor網絡中的一部分或全部出口中繼（exit relay），那么他們就可以監視或篡改用戶與目標網站之間的通信。例如，在2014年，有一個顯著的Sybil attack結合了流量確認攻擊（traffic confirmation attack），針對Tor匿名網絡持續了幾個月 。還有其他一些針對Tor網絡用戶進行Sybil attack的例子。這包括2020年比特幣地址重寫攻擊（Bitcoin address rewrite attacks）。攻擊者控制了所有Tor出口中繼的四分之一，并使用SSL剝離（SSL stripping）來降級安全連接，并將資金轉移到被稱為BTCMITM20的威脅行為者的錢包1。