Einführen
Bevor wir uns mit dem Konzept eines 51 %-Angriffs befassen, müssen wir uns mit dem Kryptowährungs-Mining-Prozess und den Blockchain-Systemen vertraut machen.
Eine der Hauptstärken der Bitcoin- und Blockchain-Technologie ist die dezentrale Natur der Datenkonstruktion und -verifizierung. Dezentrale Knoten stellen stets sicher, dass die Protokollregeln eingehalten werden und alle Teilnehmer sich über den aktuellen Status der Blockchain einig sind. Das bedeutet, dass die Mehrheit der Knoten regelmäßig einen Konsens über den Mining-Prozess, die verwendete Softwareversion, die Gültigkeit von Transaktionen usw. erzielen muss.
Der Konsensalgorithmus (Proof of Work – Proof of Work) von Bitcoin ist dafür verantwortlich, dass Miner einen neuen Block, der Transaktionen enthält, nur dann bestätigen dürfen, wenn sie von der Mehrheit der Knoten im Blocksystem einen Konsens über die Genauigkeit der Hash-Kette dieses Blocks erhalten (Die Hash-Kette beweist beispielsweise, dass der Miner genug Arbeit geleistet und eine geeignete Lösung für das Problem dieses Blocks gefunden hat.)
Die Infrastruktur der Blockchain – beispielsweise ein verteiltes Hauptbuch und ein verteiltes System – verhindert, dass zentralisierte Einheiten dem Netzwerk beitreten, um Arbeiten für ihre eigenen Zwecke auszuführen. Denn im Bitcoin-System gibt es kein Individuum mit höherer Entscheidungsbefugnis als andere Mitglieder.
Der Mining-/Kryptowährungsprozess (in Systemen, die den PoW-Konsensmechanismus verwenden) erfordert eine recht große Investition in Strom und Rechenleistung. Daher basiert die Leistung eines Miners auf der Rechenleistung, die er oder sie besitzt, auch bekannt als Hash-Leistung oder Hash-Rate. In einem solchen System gibt es viele Miner-Knoten aus vielen verschiedenen Regionen. Diese Knoten konkurrieren miteinander bei der Suche nach gültigen Hash-Ketten, um Belohnungen in Form neu geborener Bitcoin-Einheiten zu erhalten.
Unter solchen Bedingungen wird die Rechenenergie ziemlich gleichmäßig auf die Knoten verteilt und nicht auf eine einzelne Einheit konzentriert. Zumindest soll es so sein.
Die Frage ist jedoch, was passieren wird, wenn die Hash-Rate nicht mehr dezentralisiert ist. Was wäre, wenn eine einzelne Entität oder Organisation mehr als 50 % der Rechenleistung des gesamten Systems auf sich vereinen könnte? Das nennen wir einen 51 %-Angriff oder auch Mehrheitsangriff.
Was ist ein 51 %-Angriff?
Ein 51-Prozent-Angriff ist ein potenzieller Angriff auf ein Blockchain-Netzwerk, bei dem eine Entität oder Organisation den Großteil der Hash-Rate kontrollieren kann, was möglicherweise zu Netzwerkstörungen führt. In einem solchen Fall hätte der Angreifer genügend Mining-Power, um die Reihenfolge von Transaktionen absichtlich auszuschließen oder zu ändern. Dieser Angriff ermöglicht es Angreifern, Transaktionen rückgängig zu machen und doppelte Ausgaben zu verursachen.
Wenn der Angriff erfolgreich ist, kann der Angreifer die Bestätigung einiger oder aller Transaktionen verhindern (auch als Denial-of-Service von Transaktionen bekannt) oder andere Miner an der Arbeit hindern, was zu einer Form der Monopolausbeutung führt.
Diese Angriffsform ermöglicht es dem Angreifer jedoch nicht, Transaktionen anderer Benutzer rückgängig zu machen oder Transaktionen zu verhindern, die im Netzwerk deklariert wurden. Darüber hinaus ist es für einen Angreifer nahezu unmöglich, Blockbelohnungen zu ändern, nach Belieben neue gefälschte Münzen zu erstellen oder Münzen zu stehlen, die er nicht besitzt.
Wie kommt es zu einem 51 %-Angriff?
Da eine Blockchain von einem verteilten Netzwerk von Knoten verwaltet wird, arbeiten alle Teilnehmer bei der Konsensfindung zusammen. Dies ist einer der Gründe, warum Blockchain eine hohe Sicherheit schafft. Je größer das Netzwerk, desto stärker ist der Schutz vor Angriffen und Datenkorruption.
Bei Proof-of-Work-Blockchains gilt: Je mehr Hashrate ein Miner hat, desto höher ist die Chance, eine gültige Lösung für den nächsten Block zu finden. Dies ist wahr, da beim Kryptowährungs-Mining im Wesentlichen unzählige Male eine Hash-Kette ausprobiert wird und mehr Rechenleistung mehr Versuche pro Sekunde bedeutet. Einige der ersten Miner traten dem Bitcoin-Netzwerk bei, um zu seiner Entwicklung und Sicherheit beizutragen. Mit dem Anstieg des Preises von Bitcoin als Währung sind viele neue Miner dem System beigetreten, um um die Blockbelohnung zu konkurrieren (derzeit auf 12,5 BTC pro Block festgelegt). Solche Wettbewerbstendenzen sind einer der Gründe, warum Bitcoin sicher ist. Miner haben keinen Anreiz, große Mengen an Ressourcen zu investieren, wenn dies nicht ein Akt der Ehrlichkeit und des Strebens nach Blockbelohnungen ist.
Daher ist ein 51-prozentiger Angriff auf Bitcoin aufgrund der Größe des Netzwerks recht unwahrscheinlich. Wenn eine Blockchain groß genug wird, sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person oder Gruppe über genügend Rechenleistung verfügt, um alle anderen Teilnehmer zu überfordern, schnell auf ein sehr niedriges Niveau.
Darüber hinaus wird es mit zunehmender Kette immer schwieriger, zuvor bestätigte Blöcke zu ändern, da alle Blöcke durch kryptografische Beweise verbunden sind. Aus dem gleichen Grund gilt: Je mehr Bestätigungen ein Block hat, desto höher sind die Kosten für die Änderung oder Rückgängigmachung der darin enthaltenen Transaktionen. Daher kann ein erfolgreicher Angriff innerhalb eines kurzen Zeitraums nur die Transaktionen einiger weniger aktueller Blöcke ändern.
Stellen Sie sich darüber hinaus ein Szenario vor, in dem ein böswilliges Unternehmen nicht aus Profitgründen beschließt, das Bitcoin-Netzwerk anzugreifen, nur um es zu zerstören, unabhängig von den Kosten. Selbst wenn es einem Angreifer gelingt, das Netzwerk zu stören, werden die Bitcoin-Software und das Bitcoin-Protokoll als Reaktion auf diesen Angriff schnell geändert und angepasst. Dies erfordert, dass andere Netzwerkknoten einen Konsens erzielen und sich auf diese Änderungen einigen. Dies kann jedoch in einer Notsituation sehr schnell passieren. Bitcoin ist sehr widerstandsfähig gegenüber Angriffen und gilt heute als die sicherste und vertrauenswürdigste Kryptowährung.
Während es für einen Angreifer recht schwierig ist, an mehr Rechenleistung als der Rest des Bitcoin-Netzwerks zu gelangen, ist dies bei kleineren Kryptowährungen nicht allzu schwierig. Im Vergleich zu Bitcoin verfügen Altcoins über eine relativ geringe Hashing-Leistung zur Sicherung ihrer Blockchain. Diese Rate ist so niedrig, dass tatsächlich 51 % Angriffe möglich sind. Einige bemerkenswerte Beispiele für Opfer von Mehrheitsangriffen sind Monacoin, Bitcoin Gold und ZenCash.
