Was ist ein 51 %-Angriff?

Einführung

Bevor wir uns den 51-Prozent-Angriff ansehen, ist es wichtig, ein gutes Verständnis von Mining und Blockchain-basierten Systemen zu haben.

Eine der Hauptstärken von Bitcoin und Blockchain, der zugrunde liegenden Technologie, ist die dezentrale Natur der Erstellung und ihre Fähigkeit, es jedem zu ermöglichen, die Daten zu überprüfen. Durch die Dezentralisierung der Knoten wird sichergestellt, dass Protokollregeln eingehalten werden und sich alle Teilnehmer über den aktuellen Status der Blockchain einig sind. Dies bedeutet, dass die Mehrheit der Knoten regelmäßig einen Konsens über das Mining finden muss: die Version der verwendeten Software, die Gültigkeit von Transaktionen usw.

Der Bitcoin-Konsensalgorithmus (Proof of Work) stellt sicher, dass Miner nur dann einen neuen Transaktionsblock validieren können, wenn sich die Netzwerkknoten gemeinsam darauf einigen, dass der vom Miner bereitgestellte Hash des Blocks korrekt ist (der Hash des Blocks beweist, dass der Miner genug getan hat). Arbeit und habe die Lösung für das Blockproblem gefunden). 

Die Blockchain-Infrastruktur als großes dezentrales und verteiltes Live-System verhindert, dass eine zentralisierte Einheit das Netzwerk für ihre eigenen Zwecke nutzt. Genau aus diesem Grund gibt es im Bitcoin-Netzwerk keine einzige Autorität.

Der Bergbau (in PoW-Systemen) erfordert enorme Mengen an Strom und Rechenressourcen. Tatsächlich basiert die Leistung eines Miners auf der Menge seiner Rechenleistung: der Hash-Rate. Es gibt viele Mining-Knoten an vielen Orten auf der ganzen Welt, die darum konkurrieren, als Nächster den Hash zu finden, der den nächsten Block gültig macht, und so eine Belohnung aus neu generierten Bitcoins zu erhalten.

In einem solchen Kontext ist die Hash-Rate auf verschiedene Knoten auf der Welt verteilt: Diese Rate wird nicht von einer einzelnen Entität kontrolliert. Zumindest in der Theorie.

Aber was passiert, wenn die Hash-Rate nicht mehr so ​​verteilt wird, wie sie sein sollte? Was würde beispielsweise passieren, wenn es einem Unternehmen oder einer Organisation gelingen würde, mehr als 50 % der Hash-Rate zu erreichen? Eine mögliche Konsequenz ist das, was wir den 51-Prozent-Angriff oder den Mehrheitsangriff nennen.

Was ist ein 51 %-Angriff?

Ein 51-Prozent-Angriff ist ein potenzieller Angriff auf die Blockchain, bei dem eine Entität/Organisation den Großteil der Hash-Rate des Netzwerks erhält, was zu einer Störung des Netzwerks führt. In einem solchen Szenario hätte der Angreifer eine ausreichende Hash-Rate, um Transaktionen auszuschließen oder zu ändern. Er könnte auch bereits getätigte Transaktionen stornieren und so eine doppelte Ausgabe tätigen.

Ein erfolgreicher Mehrheitsangriff würde es dem Angreifer auch ermöglichen, die Validierung aller Transaktionen zu verhindern (Denial of Services oder Transaktionen) oder die Teilnahme von Minern am Mining zu verhindern, was zu einem Monopol auf Rechenleistung führen würde.

Ein Mehrheitsangriff würde es dem Angreifer jedoch nicht ermöglichen, die Transaktionen anderer Benutzer abzubrechen oder zu verhindern, dass Transaktionen erstellt und im Netzwerk verteilt werden. Auch das Ändern von Blockbelohnungen, das Erschaffen von Münzen von Grund auf oder das Stehlen von Münzen, die nicht dem Angreifer gehören, gelten als unmöglich.

Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit eines 51-Prozent-Angriffs? 

Da eine Blockchain von einem verteilten Netzwerk von Knoten verwaltet wird, kooperieren praktisch alle Teilnehmer bei der Konsensfindung. Aus diesem Grund ist das Sicherheitsniveau der Blockchain so hoch. Je größer das Netzwerk, desto größer ist der Schutz vor Angriffen und Datenkorruption.

Bei Proof-of-Work-Blockchains gilt: Je mehr Rechenleistung ein Miner hat, desto größer sind seine Chancen, die 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. Mehrere frühe Miner schlossen sich dem Bitcoin-Netzwerk an, um zu dessen Wachstum und Sicherheit beizutragen. Mit dem Anstieg des Bitcoin-Preises als Währung sind viele neue Miner dem System beigetreten, um um Blockbelohnungen zu konkurrieren (derzeit auf 6,25 BTC pro Block festgelegt). Dieser ständige Wettbewerb ist einer der Gründe für die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks. Miner haben keinen Anreiz, große Mengen an Ressourcen zu investieren, außer ehrlich zu handeln und zu versuchen, die Blockbelohnung zu erhalten.

Somit ist ein 51-prozentiger Angriff auf Bitcoin aufgrund der Größe des Netzwerks eher unwahrscheinlich. Sobald eine Blockchain groß genug ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Entität oder Organisation über genügend Rechenleistung verfügt, um alle anderen Teilnehmer zu vernichten, sehr, sehr gering.

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 Stornierung von Transaktionen. Daher würde ein erfolgreicher Angriff wahrscheinlich nur für kurze Zeit die Transaktionen einiger weniger aktueller Blöcke verändern.

Um noch einen Schritt weiter zu gehen, 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, würden die Bitcoin-Software und das Bitcoin-Protokoll als Reaktion auf diesen Angriff schnell geändert und angepasst. Dies würde erfordern, dass andere Knoten im Netzwerk einen Konsens erzielen und diese Änderungen akzeptieren. Dies würde jedoch in einer Notfallsituation wahrscheinlich sehr schnell geschehen. Bitcoin ist äußerst resistent gegen Angriffe und gilt als die sicherste und vertrauenswürdigste verfügbare Kryptowährung. 

Obwohl es für einen Angreifer ziemlich schwierig ist, mehr Rechenleistung als der Rest des Bitcoin-Netzwerks zu erhalten, ist dies bei Kryptowährungen mit geringerer Kapitalisierung nicht so schwierig. Im Vergleich zu Bitcoin verfügen Altcoins über eine relativ geringe Hashing-Leistung zur Sicherung ihrer Blockchain, die niedrig genug ist, dass 51 % Angriffe möglich sind. Bemerkenswerte Beispiele für Kryptowährungen, die Opfer von Mehrheitsangriffen wurden, sind Monacoin, Bitcoin Gold und ZenCash.