Zanim przejdziemy do ataku 51%, istotne jest, aby mieć dobrą wiedzę na temat wydobywania i systemów opartych na blockchainie.
Jedną z kluczowych mocnych stron Bitcoina i jego podstawowej technologii blockchain jest rozproszony charakter budowania i weryfikowania danych. Zdecentralizowana praca węzłów zapewnia, że zasady protokołu są przestrzegane i że wszyscy uczestnicy sieci zgadzają się co do aktualnego stanu blockchaina. Oznacza to, że większość węzłów musi regularnie osiągać konsensus w odniesieniu do procesu wydobywania, wersji oprogramowania, które jest używane, ważności transakcji i tak dalej.
Algorytm konsensusu Bitcoin (Proof of Work) to to, co zapewnia, że górnicy mogą zatwierdzać nowy blok transakcji tylko wtedy, gdy węzły sieci wspólnie zgadzają się, że hasz bloku dostarczony przez górnika jest dokładny (tzn. hasz bloku dowodzi, że górnik wykonał wystarczająco dużo pracy i znalazł ważne rozwiązanie dla problemu tego bloku).
Infrastruktura blockchain - jako zdecentralizowany rejestr i system rozproszony - zapobiega jakiejkolwiek scentralizowanej jednostce wykorzystywaniu sieci do własnych celów, co jest powodem, dla którego nie ma jednej władzy w sieci Bitcoin.
Ponieważ proces wydobycia (w systemach opartych na PoW) wiąże się z inwestycją ogromnych ilości energii elektrycznej i zasobów obliczeniowych, wydajność górnika opiera się na ilości posiadanej mocy obliczeniowej, a to zazwyczaj nazywa się mocą haszującą lub wskaźnikiem haszowania. Istnieje wiele węzłów wydobywczych w różnych lokalizacjach, które konkurują o to, aby jako następni znaleźć ważny hasz bloku i otrzymać nagrody w postaci nowo wygenerowanych bitcoinów.
W takim kontekście moc wydobywcza jest rozproszona po różnych węzłach na całym świecie, co oznacza, że moc haszująca nie jest w rękach jednej jednostki. Przynajmniej nie powinna być.
Ale co się dzieje, gdy moc haszująca nie jest już wystarczająco dobrze rozdzielona? Co się stanie, jeśli na przykład jedna pojedyncza jednostka lub organizacja będzie w stanie uzyskać więcej niż 50% mocy haszującej? Jedną z możliwych konsekwencji tego jest to, co nazywamy atakiem 51%, znanym również jako atak większościowy.
Co to jest atak 51%?
Atak 51% to potencjalny atak na sieć blockchain, w którym jedna jednostka lub organizacja jest w stanie kontrolować większość mocy haszującej, co potencjalnie powoduje zakłócenia w sieci. W takim scenariuszu atakujący miałby wystarczającą moc wydobywczą, aby celowo wykluczyć lub zmodyfikować kolejność transakcji. Mogliby również odwrócić transakcje, które dokonali, będąc u władzy - prowadząc do problemu podwójnego wydawania.
Sukces ataku większościowego umożliwiłby również atakującemu zapobieżenie potwierdzeniu niektórych lub wszystkich transakcji (odmowa usługi transakcji) lub zapobieżenie niektórym lub wszystkim innym górnikom w wydobywaniu, co prowadzi do znanego jako monopol wydobywczy.
Z drugiej strony, atak większościowy nie pozwoliłby atakującemu na odwrócenie transakcji od innych użytkowników ani na zapobieżenie tworzeniu i nadawaniu transakcji do sieci. Zmiana nagrody za blok, tworzenie monet z niczego lub kradzież monet, które nigdy nie należały do atakującego, również uznawane są za niemożliwe zdarzenia.
Jak prawdopodobny jest atak 51%?
Ponieważ blockchain jest utrzymywany przez rozproszoną sieć węzłów, wszyscy uczestnicy współpracują w procesie osiągania konsensusu. To jeden z powodów, dla których są one zazwyczaj bardzo bezpieczne. Im większa sieć, tym silniejsza ochrona przed atakami i korupcją danych.
Jeśli chodzi o blockchainy oparte na dowodzie pracy, im więcej mocy haszującej ma górnik, tym większe szanse na znalezienie ważnego rozwiązania dla następnego bloku. Jest to prawda, ponieważ wydobycie polega na niezliczonych próbach haszowania, a więcej mocy obliczeniowej oznacza więcej prób na sekundę. Kilku wczesnych górników dołączyło do sieci Bitcoin, aby przyczynić się do jej wzrostu i bezpieczeństwa. Wraz ze wzrostem ceny Bitcoina jako waluty, liczne nowe górnicy weszli do systemu, mając na celu rywalizację o nagrody blokowe (aktualnie ustalone na 6,25 BTC za blok). Taki konkurencyjny scenariusz jest jednym z powodów, dla których Bitcoin jest bezpieczny. Górnicy nie mają zachęty do inwestowania dużych ilości zasobów, jeśli nie działają uczciwie i nie dążą do otrzymania nagrody za blok.
Dlatego atak 51% na Bitcoin jest raczej mało prawdopodobny z powodu wielkości sieci. Gdy blockchain staje się wystarczająco duży, prawdopodobieństwo, że jedna osoba lub grupa zdobędzie 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 wzrostu łańcucha, ponieważ bloki są wszystkie połączone przez dowody kryptograficzne. Z tego samego powodu, im więcej potwierdzeń ma blok, tym wyższe są koszty zmiany lub odwrócenia transakcji w nim. Dlatego udany atak prawdopodobnie mógłby zmodyfikować transakcje tylko kilku ostatnich bloków, przez krótki okres czasu.
Idąc dalej, wyobraźmy sobie scenariusz, w którym złośliwa jednostka nie jest motywowana zyskiem i decyduje się zaatakować sieć Bitcoin tylko po to, aby ją zniszczyć, bez względu na koszty. Nawet jeśli atakujący uda się zakłócić sieć, oprogramowanie i protokół Bitcoin szybko zostaną zmodyfikowane i dostosowane w odpowiedzi na ten atak. To wymagałoby, aby inne węzły sieci osiągnęły konsensus i zgodziły się na te zmiany, ale prawdopodobnie stałoby się to bardzo szybko w sytuacji kryzysowej. Bitcoin jest bardzo odporny na ataki i uważany jest za najbezpieczniejszą i najbardziej niezawodną kryptowalutę na świecie.
Chociaż dla atakującego dość trudno jest uzyskać więcej mocy obliczeniowej niż reszta sieci Bitcoin, to nie jest to tak trudne do osiągnięcia w przypadku mniejszych kryptowalut. W porównaniu do Bitcoina, altcoiny mają stosunkowo niską ilość mocy haszującej zabezpieczającej ich blockchain. Na tyle niską, aby umożliwić faktyczne wystąpienie ataków 51%. Kilka znaczących przykładów kryptowalut, które były ofiarami ataków większościowych, to Monacoin, Bitcoin Gold i ZenCash.
