Einführung

Bevor wir uns mit 51 %-Angriffen befassen, lohnt es sich, einen genaueren Blick auf Mining- und Blockchain-basierte Systeme zu werfen.

Einer der Hauptvorteile von Bitcoin und der zugrunde liegenden Blockchain-Technologie ist die verteilte Natur der Datenerstellung und -verifizierung. Die dezentrale Arbeit der Knoten stellt die Einhaltung der Protokollregeln sicher und sorgt dafür, dass sich alle Netzwerkteilnehmer über den aktuellen Zustand der Blockchain einig sind. Dies bedeutet, dass sich die Mehrheit der Knoten regelmäßig auf den Mining-Prozess, die verwendete Softwareversion, die Gültigkeit von Transaktionen usw. einigen muss.

Der Konsensalgorithmus (Proof of Work) von Bitcoin stellt sicher, dass Miner den Block nur dann beanspruchen können, wenn sich die Netzwerkknoten einstimmig darüber einig sind, dass der von ihnen bereitgestellte Block-Hash-Wert korrekt ist (d. h. der Block-Hash-Wert beweist, dass die Arbeitslast des Miners ausreichend ist und). Der Block-Hash-Wert ist korrekt. Erst wenn eine wirksame Lösung für das Problem gefunden wird, kann der neue Transaktionsblock überprüft werden.​

Als dezentrales Hauptbuch und verteiltes System verhindert die Blockchain-Infrastruktur, dass eine zentralisierte Einheit das Netzwerk für ihre eigenen Zwecke nutzt, weshalb es im Bitcoin-Netzwerk keine einzige Autorität gibt.

Da der Mining-Prozess (in PoW-basierten Systemen) mit der Investition großer Mengen an Strom und Rechenressourcen verbunden ist, hängt die Leistung eines Miners von der Rechenleistung ab, über die er verfügt, die oft als Hash-Leistung oder Hash-Rate bezeichnet wird. Es gibt viele Knoten, die an Mining-Aktivitäten teilnehmen, und sie sind an verschiedenen Standorten verteilt. Diese Knoten konkurrieren miteinander, weil sie alle der nächste Knoten sein wollen, der einen gültigen Block-Hash-Wert findet und die neu generierte Bitcoin-Belohnung erhält.

Infolgedessen wird die Mining-Leistung auf verschiedene Knoten auf der ganzen Welt verteilt, was bedeutet, dass die Hash-Rate nicht von einer einzelnen Entität gehalten wird. Zumindest sollte es nicht sein.

Aber was passiert, wenn die Hash-Rate schlecht verteilt ist? Was wäre beispielsweise, wenn eine Entität oder Organisation Zugriff auf mehr als 50 % der Hashing-Leistung hätte? Eine der möglichen Folgen ist ein sogenannter 51-Prozent-Angriff, auch Mehrheitsangriff genannt.


Was ist ein 51 %-Angriff?

Ein 51-Prozent-Angriff ist ein potenzieller Angriff auf ein Blockchain-Netzwerk, bei dem eine einzelne Entität oder Organisation in der Lage ist, einen Großteil der Hash-Rate zu kontrollieren und so das Netzwerk möglicherweise zu stören. Zu diesem Zeitpunkt verfügt der Angreifer über genügend Mining-Power, um die Reihenfolge von Transaktionen absichtlich auszuschließen oder zu ändern. Sie können auch Transaktionen rückgängig machen, die ohne Kontrolle über das Netzwerk durchgeführt wurden, was zu einem Problem der doppelten Ausgaben führt.

Ein erfolgreicher Mehrheitsangriff könnte es dem Angreifer auch ermöglichen, die Bestätigung einiger oder aller Transaktionen zu verhindern (Transaction Denial of Service) oder einige oder alle anderen Miner am Mining zu hindern, was zu einem sogenannten Mining-Monopol führt.

Andererseits gestatten die meisten Angriffe einem Angreifer weder, die Transaktionen anderer Benutzer rückgängig zu machen, noch erlauben sie einem Angreifer, andere daran zu hindern, Transaktionen zu erstellen und an das Netzwerk zu senden. Es ist auch unmöglich, Blockbelohnungen zu ändern, Token aus dem Nichts zu erstellen oder Token zu stehlen, die nicht dem Angreifer gehören.


Wie wahrscheinlich ist ein 51-Prozent-Angriff?​

Da die Blockchain von einem verteilten Netzwerk von Knoten verwaltet wird, arbeiten alle Teilnehmer bei der Konsensfindung zusammen. Dies ist einer der Gründe, warum Blockchain im Allgemeinen sicherer ist. Je größer das Netzwerk, desto besser sind seine Abwehrkräfte gegen Angriffe und Datenkorruption.

Und wenn es um Proof-of-Work-Blockchains geht, ist die Chance, eine effiziente Lösung für den nächsten Block zu finden, umso größer, je höher die Hash-Rate eines Miners ist. Dies ist wahr, da beim Mining unzählige Hashing-Versuche erforderlich sind und eine höhere Rechenleistung bedeutet, dass mehr Versuche pro Sekunde durchgeführt werden können. Einige der ersten Miner schlossen sich dem Bitcoin-Netzwerk an und trugen zu dessen Wachstum und Sicherheit bei. Da der Preis von Bitcoin als Währung weiter steigt, treten viele neue Miner dem System bei, mit der Absicht, um Blockbelohnungen zu konkurrieren (derzeit auf 12,5 Bitcoins pro Block festgelegt). Die Existenz dieser Konkurrenz ist einer der Gründe, warum Bitcoin sicher ist. Miner hätten keinen Anreiz, erhebliche Ressourcen zu investieren, wenn sie nicht ehrlich handeln und sich um Blockbelohnungen bemühen würden.

Daher ist es aufgrund der größeren Größe des Bitcoin-Netzwerks unwahrscheinlich, dass es zu einem 51-Prozent-Angriff kommt. Sobald eine Blockchain groß genug ist, sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass eine einzelne Person oder Gruppe genug Rechenleistung erhält, um alle anderen Teilnehmer zu überfordern, schnell auf ein extrem niedriges Niveau.

Darüber hinaus wird es mit zunehmender Kette immer schwieriger, zuvor bestätigte Blöcke zu ändern, da sie alle 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 Umkehrung von Transaktionen darin. Daher kann es sein, dass ein erfolgreicher Angriff die Transaktionen der letzten Blöcke nur für kurze Zeit verändert.

Stellen Sie sich als nächstes vor, dass ein böswilliges Unternehmen das Bitcoin-Netzwerk nicht angreifen würde, um Profit zu machen, sondern einfach, um es zu zerstören, koste es, was es wolle. Selbst wenn es einem Angreifer gelingt, das Netzwerk zu kompromittieren, werden sich die Bitcoin-Software und das Bitcoin-Protokoll als Reaktion auf den Angriff schnell ändern und anpassen. Dies erfordert einen Konsens anderer Netzwerkknoten, um diesen Änderungen zuzustimmen. Wenn die Situation jedoch dringend ist, kann der Prozess schnell abgeschlossen werden. Bitcoin ist äußerst resistent gegen Angriffe und gilt als die sicherste und zuverlässigste Kryptowährung, die es gibt.​

Während es für einen Angreifer ziemlich schwierig wäre, mehr Rechenleistung als der Rest des Bitcoin-Netzwerks zu erlangen, ist dies bei kleineren Kryptowährungen weitaus weniger herausfordernd. Im Vergleich zu Bitcoin verfügen Altcoins über eine relativ geringere Hash-Leistung, um ihre Blockchains zu sichern. Niedrig genug, damit tatsächlich ein 51-Prozent-Angriff auftritt. Einige berühmte Beispiele für Kryptowährungen, die den meisten Angriffen ausgesetzt waren, sind Monacoin, Bitcoin Gold und ZenCash.