Wprowadzić

Zanim zagłębimy się w koncepcję ataku 51%, musimy poznać proces wydobywania kryptowalut i systemy blockchain.

Jedną z głównych zalet Bitcoina i technologii blockchain jest zdecentralizowany charakter konstruowania i weryfikacji danych. Zdecentralizowane węzły zawsze zapewniają przestrzeganie zasad protokołu, a wszyscy uczestnicy zgadzają się co do bieżącego stanu łańcucha bloków. Oznacza to, że większość węzłów musi regularnie osiągać konsensus dotyczący procesu wydobycia, używanej wersji oprogramowania, ważności transakcji itp.

Algorytm konsensusu Bitcoina (Proof of Work – Proof of Work) jest odpowiedzialny za zapewnienie, że górnicy będą mogli potwierdzić nowy blok zawierający transakcje tylko wtedy, gdy otrzymają konsensus od większości węzłów w systemie blokowym co do dokładności łańcucha mieszającego tego bloku (na przykład łańcuch mieszający dowodzi, że górnik wykonał wystarczającą pracę, znajdując odpowiednie rozwiązanie problemu tego bloku). 

Infrastruktura Blockchain – taka jak rozproszona księga i rozproszony system – uniemożliwia scentralizowanym podmiotom przyłączanie się do sieci w celu wykonywania pracy na własne potrzeby. Ponieważ w systemie Bitcoin nie ma osoby o większej mocy decyzyjnej niż pozostali członkowie.

Proces wydobywania/kryptowaluty (w systemach korzystających z mechanizmu konsensusu PoW) wymaga dość dużych inwestycji w energię elektryczną i moc obliczeniową. Dlatego też wydajność górnika będzie opierać się na posiadanej przez niego mocy obliczeniowej, znanej również jako moc mieszania lub szybkość mieszania. W takim systemie istnieje wiele węzłów górniczych z wielu różnych regionów, węzły te konkurują ze sobą w znalezieniu prawidłowych łańcuchów haszujących, aby otrzymać nagrody w postaci nowo narodzonych jednostek Bitcoin.

W takich warunkach energia obliczeniowa będzie rozłożona w miarę równomiernie pomiędzy węzłami, a nie skupiona na żadnym pojedynczym obiekcie. Przynajmniej tak właśnie powinno być.

Pytanie jednak brzmi, co się stanie, gdy szybkość mieszania nie będzie już zdecentralizowana? A co jeśli pojedynczy podmiot lub organizacja będzie w stanie zgromadzić ponad 50% mocy obliczeniowej całego systemu? Nazywamy to atakiem 51% lub atakiem większości.


Co to jest atak 51%?

Atak 51% to potencjalny atak na sieć blockchain, w którym jeden podmiot lub organizacja może kontrolować większość szybkości mieszania, co może spowodować zakłócenia w sieci. W takim przypadku atakujący miałby wystarczającą moc wydobywczą, aby celowo wykluczyć lub zmodyfikować kolejność transakcji. Atak ten umożliwia atakującym cofnięcie transakcji i spowodowanie podwójnych wydatków.

Jeśli atak się powiedzie, atakujący może uniemożliwić potwierdzenie niektórych lub wszystkich transakcji (tzw. odmowa obsługi transakcji) lub uniemożliwić pracę innym górnikom, co doprowadzi do formy wyzysku monopolistycznego.

Jednak ta forma ataku nie pozwala atakującemu na cofnięcie transakcji innych użytkowników ani uniemożliwienie transakcji, które zostały zadeklarowane w sieci. Ponadto prawie niemożliwe jest, aby atakujący zmienił nagrody za bloki, stworzył według własnego uznania nowe fałszywe monety lub ukradł monety, których nie jest właścicielem.


Jak dochodzi do ataku 51%? 

Ponieważ blockchain jest utrzymywany przez rozproszoną sieć węzłów, wszyscy uczestnicy współpracują w procesie osiągania konsensusu. Jest to jeden z powodów, dla których blockchain zapewnia wysokie bezpieczeństwo. Im większa sieć, tym silniejsza ochrona przed atakami i uszkodzeniem danych.

Jeśli chodzi o łańcuchy bloków Proof of Work, im większy hashrate ma górnik, tym większa szansa na znalezienie prawidłowego rozwiązania dla następnego bloku. Jest to prawdą, ponieważ wydobywanie kryptowaluty zasadniczo polega na niezliczonej liczbie prób łańcucha mieszającego, a większa moc obliczeniowa oznacza więcej prób na sekundę. Niektórzy z pierwszych górników dołączyły do ​​sieci Bitcoin, aby przyczynić się do jej rozwoju i bezpieczeństwa. Wraz ze wzrostem ceny Bitcoina jako waluty, wielu nowych górników weszło do systemu, aby konkurować o nagrodę za blok (obecnie ustaloną na 12,5 BTC za blok). Takie tendencje konkurencyjne są jednym z powodów, dla których Bitcoin jest bezpieczny. Górnicy nie mają motywacji do inwestowania dużych ilości zasobów, jeśli nie działają uczciwie i nie dążą do otrzymania nagród za bloki.

Dlatego atak 51% na Bitcoin jest dość mało prawdopodobny ze względu na wielkość sieci. Kiedy łańcuch bloków stanie się wystarczająco duży, prawdopodobieństwo, że jedna osoba lub grupa będzie miała wystarczającą moc obliczeniową, aby przytłoczyć wszystkich innych uczestników, szybko spada do bardzo niskiego poziomu.

Co więcej, zmiana wcześniej potwierdzonych bloków staje się coraz trudniejsza w miarę rozrastania się łańcucha, ponieważ wszystkie bloki są połączone za pomocą dowodów kryptograficznych. Z tego samego powodu im więcej potwierdzeń ma blok, tym wyższy jest koszt zmiany lub cofnięcia zawartych w nim transakcji. Dlatego udany atak może jedynie zmodyfikować transakcje kilku ostatnich bloków w krótkim czasie.

Idąc dalej, wyobraźmy sobie scenariusz, w którym złośliwy podmiot nie jest motywowany zyskiem i postanawia zaatakować sieć Bitcoin po prostu, aby ją zniszczyć, bez względu na koszty. Nawet jeśli atakującemu uda się zakłócić działanie sieci, oprogramowanie i protokół Bitcoin zostaną szybko zmodyfikowane i dostosowane w odpowiedzi na ten atak. Będzie to wymagało od innych węzłów sieci osiągnięcia konsensusu i uzgodnienia tych zmian, ale w sytuacji awaryjnej może to nastąpić bardzo szybko. Bitcoin jest bardzo odporny na ataki i jest obecnie uważany za najbezpieczniejszą i najbardziej godną zaufania kryptowalutę. 

Chociaż atakującemu dość trudno jest uzyskać większą moc obliczeniową niż reszta sieci Bitcoin, nie jest to zbyt trudne w przypadku mniejszych kryptowalut. W porównaniu z Bitcoinem, altcoiny mają stosunkowo niską moc mieszania, aby zabezpieczyć swój łańcuch bloków. Wskaźnik ten jest na tyle niski, że w rzeczywistości możliwych jest 51% ataków. Kilka godnych uwagi przykładów ofiar ataków większościowych to Monacoin, Bitcoin Gold i ZenCash.