Co to jest atak 51%?

Wstęp

Zanim przyjrzymy się atakowi 51%, ważne jest, aby dobrze zrozumieć systemy wydobywcze i oparte na blockchainie.

Jedną z głównych zalet Bitcoina i blockchaina jest zdecentralizowana natura tworzenia i możliwość umożliwienia każdemu sprawdzenia danych. Decentralizacja węzłów zapewnia przestrzeganie zasad protokołu, a wszyscy uczestnicy zgadzają się co do bieżącego stanu łańcucha bloków. Oznacza to, że większość węzłów musi regularnie znajdować konsensus w zakresie eksploracji: wersji używanego oprogramowania, ważności transakcji itp.

Algorytm konsensusu Bitcoin (Proof of Work) zapewnia, że ​​górnicy mogą zweryfikować nowy blok transakcji tylko wtedy, gdy węzły sieci wspólnie zgodzą się, że hash bloku dostarczony przez górnika jest dokładny (hash bloku udowadnia, że ​​górnik zrobił wystarczająco dużo pracowałem i znalazłem rozwiązanie problemu blokowego).

Infrastruktura blockchain, jako duży, działający, zdecentralizowany i rozproszony system, uniemożliwia jakiemukolwiek scentralizowanemu podmiotowi korzystanie z sieci do własnych celów. Z tego właśnie powodu w sieci Bitcoin nie ma jednego organu.

Wydobywanie (w systemach PoW) wymaga ogromnych ilości energii elektrycznej i zasobów obliczeniowych. Rzeczywiście, wydajność koparki opiera się na ilości posiadanej mocy obliczeniowej: szybkości mieszania. Istnieje wiele węzłów wydobywczych, zlokalizowanych w wielu lokalizacjach na całym świecie, rywalizujących o to, aby jako następny znaleźć hash, który sprawi, że następny blok będzie ważny i tym samym otrzymać nagrodę w postaci nowo wygenerowanych Bitcoinów.

W takim kontekście szybkość mieszania jest rozłożona na różne węzły na świecie: szybkość ta nie jest kontrolowana przez pojedynczy podmiot. Przynajmniej w teorii.

Ale co się stanie, gdy szybkość mieszania nie będzie już dystrybuowana tak, jak powinna? Na przykład, co by się stało, gdyby podmiotowi lub organizacji udało się uzyskać więcej niż 50% współczynnika mieszania? Jedną z możliwych konsekwencji jest to, co nazywamy atakiem 51% lub atakiem większości.

Co to jest atak 51%?

Atak 51% to potencjalny atak na blockchain, w którym jeden podmiot/organizacja uzyskuje większość szybkości mieszania sieci, co prowadzi do zakłóceń w sieci. W takim scenariuszu osoba atakująca miałaby wystarczającą szybkość mieszania, aby wykluczyć lub zmodyfikować transakcje. Mógłby także anulować już dokonane transakcje i tym samym dokonać podwójnego wydatku.

Udany atak większościowy umożliwiłby również atakującemu uniemożliwienie walidacji wszystkich transakcji (odmowa usług lub transakcji) lub uniemożliwienie górnikom udziału w wydobyciu, co doprowadziłoby do monopolu mocy obliczeniowej.

Jednak atak większościowy nie pozwoliłby atakującemu na cofnięcie transakcji innych użytkowników ani uniemożliwiłby tworzenie i rozpowszechnianie transakcji w sieci. Zmiana nagród za bloki, tworzenie monet od zera lub kradzież monet, które nie należą do atakującego, również są uważane za niemożliwe.

Jakie jest prawdopodobieństwo ataku 51%?

Ponieważ blockchain jest utrzymywany przez rozproszoną sieć węzłów, w efekcie wszyscy uczestnicy współpracują w procesie osiągania konsensusu. Dlatego poziom bezpieczeństwa w blockchainie jest tak wysoki. Im większa sieć, tym większa ochrona przed atakami i uszkodzeniem danych.

Jeśli chodzi o łańcuchy bloków Proof of Work, im większą moc obliczeniową posiada górnik, tym większe są jego szanse na znalezienie rozwiązania dla następnego bloku. Jest to prawdą, ponieważ eksploracja wiąże się z dużą liczbą prób mieszania, a większa moc obliczeniowa oznacza więcej prób na sekundę. Kilku wczesnych górników dołączyło 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 nagrody blokowe (obecnie ustalane na poziomie 6,25 BTC za blok). Ta ciągła konkurencja jest jednym z powodów bezpieczeństwa sieci Bitcoin. Górnicy nie mają żadnej motywacji do inwestowania dużych ilości zasobów poza uczciwym postępowaniem i próbą otrzymania nagrody za blok.

Zatem atak 51% na Bitcoin jest raczej mało prawdopodobny ze względu na skalę sieci. Gdy łańcuch bloków będzie wystarczająco duży, prawdopodobieństwo, że jeden podmiot lub organizacja uzyska wystarczającą moc obliczeniową, aby zmiażdżyć wszystkich pozostałych uczestników, jest bardzo, bardzo niskie.

Ponadto modyfikowanie wcześniej potwierdzonych bloków staje się coraz trudniejsze w miarę rozrastania się łańcucha, a wszystkie bloki są połączone dowodami kryptograficznymi. Z tego samego powodu im więcej potwierdzeń ma blokada, tym wyższe są koszty modyfikacji lub anulowania transakcji. Dlatego też udany atak prawdopodobnie zmodyfikowałby jedynie transakcje kilku ostatnich bloków na krótki okres czasu.

Idąc o krok dalej, wyobraźmy sobie scenariusz, w którym złośliwy podmiot nie jest motywowany zyskiem i postanawia zaatakować sieć Bitcoin jedynie w celu jej zniszczenia, 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. Wymagałoby to od innych węzłów w sieci osiągnięcia konsensusu i zaakceptowania tych zmian, ale w sytuacji awaryjnej prawdopodobnie nastąpi to bardzo szybko. Bitcoin jest wysoce odporny na ataki i jest uważany za najbezpieczniejszą i najbardziej zaufaną dostępną kryptowalutę.

Chociaż atakującemu dość trudno jest uzyskać większą moc obliczeniową niż reszta sieci Bitcoin, nie jest to takie trudne do osiągnięcia w przypadku kryptowalut o niższej kapitalizacji. W porównaniu z bitcoinem, altcoiny mają stosunkowo niską moc mieszania, aby zabezpieczyć swój łańcuch bloków, na tyle niską, że możliwe są ataki na poziomie 51%. Godne uwagi przykłady kryptowalut, które stały się ofiarami ataków większości, obejmują Monacoin, Bitcoin Gold i ZenCash.