双花攻击

双花攻击（又称一币多付、双重支付，double-spending）是同一笔数字货币可以被重复花用两次或更多次的情形，是一种数字货币失败模式的构想。因为数字货币是采取电子文件的类型，而电子文件可被复制，所以花用数字货币，能造成不从原持有者扣除已花用的金额，却能支付“购买”商品与服务的消费的现象，这将凭空多出已支付但未扣除的金额，或是使收款者凭空收到多重支付的金额，此现象让整体的数字货币流通量增加，造成“通货膨胀”而导致数字货币贬值，从而不再让人信任并愿意持有及流通。任何数字货币都有防止双重支付的措施。

这是一个货币设计问题：一种良好的货币应具有可验证的稀缺性，而当一个价值单位可以被多次使用时，这种货币的稀缺性属性就会受到挑战。与假币一样，这种双重支付通过创造出之前不存在的复制货币导致了通货膨胀。像所有越来越丰富的资源一样，这会使货币相对于其他货币单位或商品贬值，并削弱用户的信任以及货币的流通和留存。为了在交易中防止双花攻击，同时保留匿名性，基本的密码学技术包括引入权威机构（因此带来中心化）进行盲签名，以及特别是在离线系统中使用秘密分割技术。

中心化数字货币

防止双重支付通常通过一个在线的中心化可信第三方实现，该第三方可以验证某个代币是否已被使用。然而，从可用性和信任的角度来看，这通常构成了一个单点失效的风险。

去中心化数字货币

在去中心化系统中，解决双重支付问题要困难得多。为了避免依赖可信的第三方，许多服务器必须存储一份相同的、实时更新的公共交易账本。但由于交易（花费货币的请求）是广播的，它们到达每台服务器的时间会略有不同。如果两笔交易试图花费同一个代币，每台服务器会将其首先接收到的交易视为有效，而将另一笔交易视为无效。一旦服务器之间出现分歧，由于每台服务器的观察结果被视为同样有效，就无法确定真正的余额。

大多数去中心化系统通过共识算法解决这个问题，这是一种让服务器重新同步的方法。两种重要的共识机制是工作量证明（Proof-of-Work，PoW）和权益证明（Proof-of-Stake，PoS）。

到2007年，已经提出了一些用于防止双重支付的分布式系统。

比特币（Bitcoin）在2009年初实施了一种解决方案。其加密协议采用了工作量证明的共识机制，将交易分批打包成区块，并通过哈希指针链表（区块链）将这些区块连接在一起。任何服务器都可以通过解决一个计算难题（具体来说是找到部分哈希碰撞）来生成一个区块，这个过程被称为“挖矿”。区块记录了比特币交易的整个历史以及新的交易集合。矿工通过解决该难题获得一定数量的比特币作为奖励。

然而，如果两个包含冲突交易的区块在几乎相同的时间被挖出，双重支付问题仍然存在。当服务器对两个区块的顺序不可避免地产生分歧时，它们会暂时保留这两个区块。当新的区块到来时，它们必须选择对一个历史链进行承诺，最终单一链条会继续延续，而其他链条会被舍弃。由于最长的链（更准确地说是“最重的链”）被认为是有效的数据集，矿工们会被激励仅在他们所知的最长链上构建区块，以确保其成为该数据集的一部分（以及他们的奖励有效）。

因此，在该系统中，交易从技术上来说永远不会“最终”确定，因为冲突的区块链总是有可能超过当前的主链。然而，随着一个交易被更多的区块所覆盖，另一条链超越它的成本会变得越来越高，从而使这种情况越来越不可能发生。

受信任的第三方

通常由在线受信任的第三方来验证一个数字token是否被花用过 ，这在金融机构的账户存款、电子票证、游戏点数、数字小额支付的系统中采用。受信任的第三方也会使用密码学与散列运算，防止数字货币出现双重支付的状况。

这在信任和信息安全的角度看都是单点脆弱性。

区块链中的双花攻击案例

在2018年5月，有恶意矿工通过至少51%的全网算力，对当时的全球第26大加密货币比特币黄金（Bitcoin Gold）进行双花攻击（双重支付），造成了千万美元的损失。此次攻击引起了一些对于去中心化以及工作量证明（PoW）机制的质疑。有人因而提出，采用持有量证明（PoS）机制的货币较比特币安全，但同年6月，360公司发声明称EOS链（EOS使用DPOS机制，标榜去中心化）存在一项重大漏洞，正基于区块链网络去中心化的计算特点，一个区块链节点实现上的安全漏洞，可能引发成千上万的节点遭到攻击。

2019年1月5日，ETC 以太坊经典遭受了双花攻击，攻击者总共获取了219,500个ETC，当时价值约合110万美元。

51%攻击

由于去中心化区块链的特性，在缺乏中央权威机构的情况下，交易的正确顺序只能由占主导地位的共识定义。这导致一种可能性，即某个行为者可以获得对决定该共识的实体的多数控制权，从而强迫其自己的交易版本生效，包括替代交易和双重支付交易。由于信息传播的延迟，在局部的子集参与者中，51%攻击暂时也是可能的。

去中心化的工作量证明（Proof-of-Work）系统的总计算能力是所有节点计算能力的总和，而节点计算能力可能因所用硬件的不同而显著差异。更大的计算能力提高了每次挖出新区块获得奖励的机会，这促使矿工聚集节点形成矿池。任何获得51%算力的矿池都可以有效地推翻网络交易，导致双重支付的发生。

比特币的一个分叉币，比特币黄金（Bitcoin Gold），在2018年和2020年都遭受了这样的攻击。

一种加密货币是否容易受到攻击，取决于其网络现有的算力，因为攻击者需要超过这个算力。为了使攻击在经济上可行，货币的市值必须足够大，以证明租用算力的成本是值得的。

2014年，比特币矿池GHash.io获得了比特币网络51%的算力，这引发了关于网络安全性的重大争议。该矿池自愿将其算力限制在39.99%，并请求其他矿池效仿，以恢复对网络的信任。