Autor: Hacken. Compiler: Cointime.com QDD
Was ist ein 51 %-Angriff?
Ein 51 %-Angriff bezieht sich auf einen Angriff, bei dem eine Entität mehr als die Hälfte (51 %) des Eigenkapitals oder der Rechenleistung im Blockchain-Netzwerk kontrolliert. Diese unverhältnismäßige Kontrolle ermöglicht es Angreifern, erhebliche Änderungen vorzunehmen und damit gegen die Dezentralisierungsprinzipien der Blockchain zu verstoßen. Mit anderen Worten: Ein 51-Prozent-Angriff ermöglicht es einem Angreifer, den Transaktionsverlauf neu zu schreiben, den Abschluss von Transaktionen zu verhindern, Validator-Belohnungen zu stoppen und doppelte Ausgaben zu tätigen.
Es ist zu beachten, dass 51 %-Angriffe eine der größten Bedrohungen für die Blockchain-Sicherheit darstellen, insbesondere für diejenigen, die Proof-of-Work- und Delegated Proof-of-Stake-Konsensalgorithmen verwenden. Eine besorgniserregende Folge dieses Angriffs sind doppelte Ausgaben, bei denen dieselbe digitale Währung mehrmals ausgegeben wird, was das Vertrauen und die Zuverlässigkeit der Blockchain gefährdet.
Wie funktioniert ein 51 %-Angriff?
Wir befassen uns eingehender mit den Mechanismen eines 51 %-Angriffs und betrachten Schritt für Schritt die Schritte, die ein Angreifer befolgt, um die Kontrolle über ein Blockchain-Netzwerk zu erlangen und auszunutzen. Während die spezifischen Details eines Angriffs aufgrund verschiedener Faktoren variieren können, ist das Folgende eine vereinfachte Version eines allgemeinen Angriffsprozesses im Allgemeinen:
1. Leistung ansammeln: Der erste Schritt besteht darin, dass der Angreifer mehr als die Hälfte (51 %) der Rechen- oder Hashing-Leistung des Netzwerks ansammelt. Dies kann durch den Erwerb großer Mengen an Hardware-Ressourcen oder durch die Überzeugung einer großen Anzahl von Minern erreicht werden, sich von Angreifern kontrollierten Mining-Pools anzuschließen.
2. Partitionierung: Angreifer kontrollieren jetzt einen großen Teil der Hashing-Leistung des Netzwerks, wodurch ihre Gruppe effektiv vom Hauptnetzwerk isoliert wird, die interne Kommunikation jedoch weiterhin aufrechterhalten wird. Trotz dieser Trennung setzt die Hackergruppe ihre Mining-Operationen fort, teilt ihre Fortschritte jedoch nicht mit dem Hauptnetzwerk und erhält keine Updates. Infolgedessen begannen sich zwei parallele Versionen der Blockchain unabhängig voneinander zu entwickeln.
3. Fast Mining: Aufgrund ihrer überlegenen Hashing-Leistung ist die Gruppe des Angreifers in der Lage, Blöcke schneller als der Rest des Netzwerks zu ihrer Version der Blockchain hinzuzufügen. Im Laufe der Zeit ist der Längenunterschied zwischen zwei Kettenversionen statistisch proportional zum Unterschied in der Hashing-Leistung zwischen den beiden Gruppen.
4. Wiedereingliederung und Dominanz: Sobald die Hackergruppe wieder dem Netzwerk beitritt, verbreiten sich zwei konkurrierende Blockchain-Versionen im gesamten Netzwerk. Gemäß den Regeln des Konsensprotokolls behalten Knoten die längste Blockchain und kürzere Blockchains werden verworfen. Dies bedeutet, dass alle vom Hauptnetzwerk während der Trennungsperiode hinzugefügten Blöcke verwaist sind und ihre Transaktionen wieder an den Mempool freigegeben werden.
5. Potenzielle Bedrohungen: Die erfolgreiche Ausführung eines 51 %-Angriffs kann eine Reihe von Bedrohungen auslösen, die ernsthafte Auswirkungen auf das Blockchain-Netzwerk und seine Teilnehmer haben. Diese Bedrohungen reichen von Finanzbetrug (z. B. Doppelausgaben) bis hin zu vollständigen Denial-of-Service-Angriffen, die die Netzwerkfunktionalität lahmlegen.
Die hohen Kosten von 51 %-Angriffen
Es ist erwähnenswert, dass ein 51-Prozent-Angriff nicht einfach ist und viel Ressourcen und Zeit erfordert. Diese enorme finanzielle und technische Belastung ist für die allermeisten Menschen unerträglich.
Ein Großteil der Kosten entfällt auf die erforderliche Bergbauausrüstung. Die Kontrolle der Hashing-Leistung von mehr als der Hälfte des Netzwerks erfordert enorme Mengen an Hochleistungshardware, und für eine große Blockchain wie Bitcoin können die Kosten mehrere Milliarden Dollar betragen.
Aber es ist nicht nur ein Hardwareproblem. Bergbau verbraucht viel Energie. Der Bitcoin-Mining verbraucht bis zu 95,58 Terawattstunden pro Jahr, was dem jährlichen Energieverbrauch der 5,5 Millionen Einwohner Finnlands entspricht. Daher sind auch erhebliche Strom- und Wartungskosten zu berücksichtigen.
Neben den hohen Kosten ist auch der Zeitpunkt eines Angriffsplans für die Hackergruppe, die das Netzwerk angreift, sehr wichtig. Sie müssen mehr als die Hälfte des Netzwerks kontrollieren und zum richtigen Zeitpunkt modifizierte Blockchains einführen. Wenn der Angriff fehlschlägt, erhält der Hacker möglicherweise nichts.
Darüber hinaus gibt es in einer dezentralen Umgebung keine zentrale Autorität, die die Verwendung einer kompromittierten Kette durchsetzen kann. Validatoren und Clients können vereinbaren, die Kette zu einem Zeitpunkt vor dem Angriff neu zu starten, obwohl dies sehr chaotisch und unerwünscht sein kann.
Die mit solchen Angriffen verbundenen hohen Kosten und Risiken wirken insbesondere für größere Netzwerke wie Bitcoin oder Ethereum stark abschreckend. Andererseits verfügen kleinere Blockchains über eine geringere Mining-Leistung, was sie anfälliger für Angriffe macht. Diese kleineren Netzwerke können jedoch angegriffen werden, indem über Dienste wie Nicehash für einige Stunden Mining-Leistung gemietet wird, was den Angriff deutlich kostengünstiger macht.
Risiken und Folgen eines 51 %-Angriffs
Ein erfolgreicher Angriff hätte erhebliche Auswirkungen auf das Blockchain-Netzwerk und seine Benutzer. Folgendes passiert:
1. Doppelte Ausgaben: Dies ist die besorgniserregendste Konsequenz. Ein Angreifer könnte sein Geld zweimal ausgeben – zuerst als normale Transaktion und dann die Blockchain ändern, um zu zeigen, dass er das Geld nie verwendet hat.
2. Denial-of-Service-Angriff (DoS): Hacker übernehmen die Adressen anderer Miner und blockieren sie für einen bestimmten Zeitraum. Dadurch wird verhindert, dass ehrliche Miner die Kontrolle über das Netzwerk wiedererlangen. Dadurch kann die Kette gefälschter Transaktionen des Angreifers dauerhaft werden.
3. Transaktionsumkehr: Ein Angreifer kann Zahlungen zwischen einigen oder allen Benutzern blockieren. Dies stört den normalen Betrieb des Netzwerks und kann zu Verzögerungen bei der Transaktionsbestätigung führen, was das Vertrauen in die Zuverlässigkeit des Netzwerks untergräbt.
4. Reputationsschaden: Darüber hinaus können Angriffe den Ruf einer Blockchain erheblich schädigen. Dies könnte zu einem Vertrauensverlust bei aktuellen und potenziellen Nutzern führen, was zu einem erheblichen Wertverlust der betreffenden Kryptowährung führen und neue Nutzer oder Investoren daran hindern könnte, dem Netzwerk beizutreten.
Tatsächliche Fälle von 51 % Angriffen
In der Geschichte der Blockchain gibt es einige bemerkenswerte Fälle:
1. Bitcoin Gold (BTG): Im Mai 2018 erlitt Bitcoin Gold einen 51-Prozent-Angriff und der Angreifer führte erfolgreich einen Double-Spend im Wert von etwa 18 Millionen US-Dollar durch. Der Vorfall hat dem Ruf und der Marktkapitalisierung der Währung erheblichen Schaden zugefügt.
2. Ethereum Classic (ETC): Als am häufigsten angegriffene Blockchain erlitt Ethereum Classic im August 2020 einen massiven Angriff, bei dem Angreifer erfolgreich einen Double Spend im Wert von 5,6 Millionen US-Dollar durchführten.
3. Vertcoin (VTC): Obwohl relativ unbekannt, erlebte Vertcoin im Dezember 2018 einen 51-prozentigen Angriff. Der Angreifer tätigte doppelte Ausgaben im Wert von etwa 100.000 US-Dollar.
Diese Angriffe weisen erhebliche Schwachstellen und Konsequenzen auf und unterstreichen die Notwendigkeit wirksamer Sicherheitsmaßnahmen.
Vorbeugende Maßnahmen gegen 51 %-Angriffe
Die Minderung dieser Risiken kann eine Herausforderung sein, es wurden jedoch verschiedene Ansätze vorgeschlagen:
Ändern Sie den Konsensalgorithmus
Der Wechsel zu einem anderen Konsensalgorithmus ist eine Möglichkeit, die Möglichkeit eines 51-Prozent-Angriffs zu verringern. Proof of Work (PoW), der ursprünglich von vielen Blockchains verwendete Konsensmechanismus, ist aufgrund der Gefahr einer Mining-Konzentration anfällig für solche Angriffe.
Im Gegensatz dazu sind Proof-of-Stake (PoS)-Konsensmechanismen weniger anfällig für diese Art von Angriffen, da ein Angreifer einen Mehrheitsanteil am Gesamtanteil an der Blockchain besitzen müsste, was normalerweise ein kostspieliges Unterfangen ist.
Verzögerte Blockchain-Bestätigungen
Eine weitere wirksame Abschreckung ist die Verzögerung von Blockchain-Bestätigungen. Dieser Ansatz gibt dem Netzwerk Zeit, einen 51-Prozent-Angriff zu erkennen und möglicherweise zu verhindern. Durch die Verlängerung der Transaktionsbestätigungszeit müssen Angreifer kontinuierlich mehr als 51 % des Netzwerks über einen längeren Zeitraum kontrollieren, was die Kosten und Schwierigkeit solcher Angriffe erheblich erhöht.
Bestrafungssystem
Die Einrichtung eines Strafsystems ist eine weitere mögliche Verteidigungsstrategie. Wenn sich beispielsweise herausstellt, dass ein böswilliger Akteur gegen die Regeln des Netzwerks verstoßen hat, würde die Implementierung von Cut-Bedingungen in einer Proof-of-Stake-Blockchain dazu führen, dass einige oder alle der eingesetzten Token beschlagnahmt werden. Diese Strafmaßnahme erhöht das Risiko für jeden potenziellen Angreifer erheblich und kann als wirksame Abschreckung dienen.
Prüfung des Blockchain-Protokolls
Schließlich ist die Durchführung regelmäßiger Blockchain-Protokollprüfungen ein wesentlicher Bestandteil einer umfassenden Sicherheitsstrategie. Diese Audits führen umfassende Untersuchungen von Protokollen durch, um Schwachstellen zu identifizieren, einschließlich möglicher Wege für 51 % der Angriffe. Durch die proaktive Identifizierung und Behebung dieser Schwachstellen können Blockchain-Entwickler die Abwehrkräfte ihres Netzwerks erheblich stärken.
Zusammenfassen
Auch wenn das Risiko eines 51-Prozent-Angriffs gewaltig ist, ist es wichtig zu verstehen, dass ein solcher Angriff aufgrund der Kosten und der Komplexität selten auftritt. Die potenziellen Auswirkungen und historischen Präzedenzfälle unterstreichen jedoch die Bedeutung proaktiver Vorsichtsmaßnahmen und kontinuierlicher Bemühungen, die Blockchain-Technologie sicherer und widerstandsfähiger zu machen.
Die Zukunft von Web3 hängt von unserer Fähigkeit ab, diese Herausforderungen zu lösen, Schwachstellen in Stärken umzuwandeln und eine robustere und sicherere digitale Zukunft für alle zu schaffen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein 51 %-Angriff?
Der 51-Prozent-Angriff ist eines der wichtigsten Sicherheitsprobleme für Blockchains, insbesondere für Blockchains, die den Proof-of-Work-Konsensalgorithmus verwenden. Dieser Angriff erfolgt, wenn jemand mehr als die Hälfte (51 %) der Mining-Leistung eines Blockchain-Netzwerks kontrolliert. Diese Kontrolle ermöglicht es ihnen, wichtige Entscheidungen zu treffen, was das dezentrale Konzept der Blockchain untergräbt.
Was kann ein 51 %-Angriff bewirken?
Bei einem 51-Prozent-Angriff kann das Unternehmen, das die Mehrheit kontrolliert, die Blockchain auf verschiedene Weise manipulieren. Sie können Transaktionen stoppen und deren Bestätigung verhindern, Transaktionen rückgängig machen, um Double-Spend-Angriffe durchzuführen, und andere Miner daran hindern, neue Blöcke abzubauen.
Wie viel kostet ein 51 %-Angriff?
Die Kosten eines 51-Prozent-Angriffs variieren je nach beteiligtem Blockchain-Netzwerk. Um beispielsweise einen 51-Prozent-Angriff auf die Bitcoin-Blockchain zu starten, müsste ein Angreifer die Kontrolle über die leistungsstärkste ASIC-Mining-Ausrüstung übernehmen. Allein die Kosten für die Ausrüstung belaufen sich auf über 7,9 Milliarden US-Dollar. In dieser Schätzung sind die laufenden Kosten für Strom und Wartung nicht enthalten.