Bevor man sich auf den 51-Prozent-Angriff einlässt, ist es wichtig, ein gutes Verständnis von Mining und Blockchain-basierten Systemen zu haben.
Eine der Hauptstärken von Bitcoin und der zugrunde liegenden Blockchain-Technologie ist die verteilte Natur der Datenkonstruktion und -verifizierung. Durch die dezentrale Arbeit der Knoten wird sichergestellt, dass die Protokollregeln eingehalten werden und alle Netzwerkteilnehmer mit dem aktuellen Zustand der Blockchain einverstanden sind. Dies bedeutet, dass die Mehrheit der Knoten einen regelmäßigen Konsens über den Mining-Prozess, die Version der verwendeten Software, die Gültigkeit der Transaktionen usw. erzielen muss.
Der Konsensalgorithmus (Proof of Work) von Bitcoin stellt sicher, dass Miner einen neuen Transaktionsblock nur dann validieren können, wenn die Knoten im Netzwerk gemeinsam zustimmen, dass der vom Miner bereitgestellte Block-Hash korrekt ist (d. h. der Block-Hash zeigt, dass der Miner gearbeitet hat). (ich habe genug darüber gelesen und eine gültige Lösung für das Problem dieses Blocks gefunden).
Die Blockchain-Infrastruktur, wie ein dezentrales Hauptbuch und ein verteiltes System, verhindert, dass eine zentralisierte Einheit das Netzwerk für ihre eigenen Zwecke kooptiert, sodass es im Bitcoin-Netzwerk keine einzige Autorität gibt.
Da der Mining-Prozess (in PoW-basierten Systemen) die Investition enormer Mengen an Strom und Rechenressourcen erfordert, basiert die Leistung eines Miners auf der Menge seiner Rechenleistung, die im Allgemeinen als Mining-Hash bezeichnet wird oder Hash-Rate. Es gibt viele Mining-Knoten an verschiedenen Standorten und sie konkurrieren darum, als Nächster einen gültigen Block-Hash zu finden und mit den neu generierten Bitcoins belohnt zu werden.
In einem solchen Kontext ist die Mining-Leistung auf verschiedene Knoten auf der ganzen Welt verteilt, was bedeutet, dass die Hash-Rate nicht in den Händen einer einzelnen Entität liegt. Zumindest soll es nicht sein.
Doch was passiert, wenn die Hash-Rate nicht mehr gut genug verteilt ist? Was passiert, wenn beispielsweise eine einzelne Entität oder Organisation mehr als 50 % der Hashing-Leistung erhalten kann? Eine mögliche Folge davon ist ein sogenannter 51-Prozent-Angriff, auch Mehrheitsangriff genannt.
Was ist ein 51 %-Angriff?
Ein 51-Prozent-Angriff ist ein potenzieller Angriff auf Bitcoin (oder ein anderes Blockchain-Netzwerk), bei dem eine einzelne Entität oder Organisation den Großteil der Hash-Rate kontrollieren kann, was zu einem Netzwerkausfall führen könnte. Mit anderen Worten: Der 51-Prozent-Angreifer verfügt über genügend Mining-Power, um die Reihenfolge von Transaktionen absichtlich auszuschließen oder zu ändern.
Ein solcher Angriff würde es dem böswilligen Unternehmen ermöglichen, zu versuchen, Transaktionen rückgängig zu machen, während es die Kontrolle hatte, was wahrscheinlich zu einem Problem mit doppelten Ausgaben führen würde. Ein erfolgreicher Mehrheitsangriff würde es dem Angreifer auch ermöglichen, die Bestätigung einiger oder aller Transaktionen zu verhindern (auch als Denial-of-Service pro Transaktion bekannt) oder einige oder alle anderen Miner am Mining zu hindern, was zu einem sogenannten Mining-Monopol führen würde.
Andererseits würde es ein Mehrheitsangriff dem Angreifer nicht ermöglichen, die Transaktionen anderer Personen rückgängig zu machen oder die Übertragung von Transaktionen an das Netzwerk zu verhindern. Auch das Ändern der Blockbelohnung, das Erstellen von Coins aus dem Nichts oder der Diebstahl von Coins, die nie dem Angreifer gehörten, sind sehr unwahrscheinliche Szenarien.
Wie wahrscheinlich ist ein 51-Prozent-Angriff?
Da ein Blockchain-Netzwerk durch ein verteiltes Netzwerk von Knoten aufrechterhalten wird, arbeiten alle Teilnehmer bei der Konsensfindung zusammen. Dies ist einer der Hauptgründe, warum Blockchain-Netzwerke in der Regel sicher sind. Größere Netzwerke sind besser vor Angriffen und Datenkorruption geschützt.
Bei Proof-of-Work-Blockchains gilt: Je mehr Hash-Rate ein Miner hat, desto besser sind die Chancen, eine gültige Lösung für den nächsten Block zu finden. Dies ist wahr, da beim Mining eine große Anzahl von Hashing-Versuchen erforderlich ist und mehr Rechenleistung mehr Versuche pro Sekunde bedeutet. Viele der ersten Miner traten dem Bitcoin-Netzwerk bei, um zum Wachstum und zur Sicherheit der Netzwerke beizutragen. Mit dem Preisanstieg von Bitcoin als Währung haben sich zahlreiche neue Miner dem Netzwerk angeschlossen, mit dem Ziel, um Blockbelohnungen zu konkurrieren (derzeit auf 12,5 BTC pro Block festgelegt). Eine solche Wettbewerbsszene ist einer der Gründe, warum das Bitcoin-Netzwerk sicher ist. Bergleute haben keinen Grund, große Mengen an Ressourcen zu investieren, wenn sie nicht ehrlich handeln und danach streben, die Gesamtbelohnung zu erhalten.
Daher ist ein 51-prozentiger Angriff auf Bitcoin aufgrund der Größe des Netzwerks recht unwahrscheinlich. Sobald eine Blockchain groß genug wird, wächst die Wahrscheinlichkeit, dass eine einzelne Person oder Gruppe genug Rechenleistung erhält, um alle anderen Teilnehmer zu überfordern, schnell in ein unerreichbares Ausmaß.
Darüber hinaus wird es mit zunehmender Kette immer schwieriger, zuvor bestätigte Blöcke zu ändern, da alle Blöcke durch kryptografische Beweise verknüpft sind. Aus dem gleichen Grund gilt: Je mehr Bestätigungen ein Block hat, desto höher sind die Kosten für die Änderung oder Stornierung von Transaktionen in diesem Block. Daher könnte ein erfolgreicher Angriff wahrscheinlich nur für kurze Zeit die Transaktionen einiger weniger aktueller Blöcke stören.
Gehen wir weiter und stellen wir uns 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 dem Angreifer gelingt, das Netzwerk zu stören, werden die Bitcoin-Software und das Bitcoin-Protokoll als Reaktion auf diesen Angriff schnell geändert und angepasst. Dies würde erfordern, dass die anderen Knoten im Netzwerk zu einem Konsens kommen und diesen Änderungen zustimmen, aber das würde in einer Notfallsituation wahrscheinlich sehr schnell passieren. Bitcoin ist äußerst resistent gegen Angriffe und gilt als die sicherste und vertrauenswürdigste Kryptowährung auf dem Markt.
Obwohl es für einen Angreifer ziemlich schwierig ist, mehr Rechenleistung als der Rest des Bitcoin-Netzwerks zu erlangen, ist dies bei kleineren Kryptowährungen nicht so schwierig. Im Vergleich zu Bitcoin verfügen Altcoins über eine relativ geringe Hash-Leistung zur Sicherung ihrer Blockchain. Niedrig genug, um tatsächlich 51 % der Angriffe zu ermöglichen. Einige bemerkenswerte Beispiele für Kryptowährungen, die Opfer Mainstream-Angriffen wurden, sind Monacoin, Bitcoin Gold und ZenCash.
