Wstęp
Zanim zagłębimy się w ataki 51%, warto przyjrzeć się bliżej systemom wydobywczym i opartym na blockchainie.
Jedną z głównych zalet Bitcoina i leżącej u jego podstaw technologii blockchain jest rozproszony charakter budowania i weryfikowania danych. Zdecentralizowana praca węzłów zapewnia zgodność z zasadami protokołu i gwarantuje, że wszyscy uczestnicy sieci będą zgodni co do aktualnego stanu blockchainu. Oznacza to, że większość węzłów musi regularnie uzgadniać proces wydobycia, używaną wersję oprogramowania, ważność transakcji itp.
Algorytm konsensusu Bitcoina (dowód pracy) gwarantuje, że górnicy będą mogli zabezpieczyć blok tylko wtedy, gdy węzły sieci jednomyślnie zgodzą się, że podana przez nich wartość skrótu bloku jest dokładna (tj. wartość skrótu bloku dowodzi, że obciążenie pracą górnika jest wystarczające, a blok wartość hash jest dokładna. Dopiero po znalezieniu skutecznego rozwiązania problemu) można zweryfikować nowy blok transakcji.
Jako zdecentralizowana księga i system rozproszony, infrastruktura blockchain uniemożliwia scentralizowanemu podmiotowi korzystanie z sieci do własnych celów, dlatego w sieci Bitcoin nie ma jednego organu.
Ponieważ proces wydobycia (w systemach opartych na PoW) wiąże się z inwestowaniem dużych ilości energii elektrycznej i zasobów obliczeniowych, wydajność koparki zależy od posiadanej przez nią mocy obliczeniowej, która często nazywana jest mocą mieszania lub szybkością mieszania. W działalności wydobywczej uczestniczy wiele węzłów, które są rozproszone w różnych lokalizacjach. Węzły te konkurują ze sobą, ponieważ wszystkie chcą być kolejnym węzłem, który znajdzie prawidłową wartość skrótu bloku i otrzyma nowo wygenerowaną nagrodę w postaci Bitcoinów.
W rezultacie moc wydobywcza jest rozdzielona pomiędzy różne węzły na całym świecie, co oznacza, że współczynnik mieszania nie jest utrzymywany przez jeden podmiot. Przynajmniej nie powinno tak być.
Ale co się stanie, jeśli szybkość mieszania będzie słabo dystrybuowana? Na przykład, co by było, gdyby jeden podmiot lub organizacja miała dostęp do ponad 50% mocy mieszającej? Jedną z możliwych konsekwencji jest tak zwany atak 51%, znany również jako atak większości.
Co to jest atak 51%?
Atak 51% to potencjalny atak na sieć blockchain, w którym pojedynczy podmiot lub organizacja jest w stanie kontrolować większość szybkości mieszania, potencjalnie zakłócając działanie sieci. W tym momencie atakujący będzie miał wystarczającą moc wydobywczą, aby celowo wykluczyć lub zmodyfikować kolejność transakcji. Mogą także cofnąć transakcje dokonane bez kontrolowania sieci, co prowadzi do problemu podwójnych wydatków.
Udany atak większościowy może również pozwolić atakującemu na uniemożliwienie potwierdzenia niektórych lub wszystkich transakcji (odmowa usługi transakcji) lub uniemożliwienie niektórym lub wszystkim innym górnikom wydobycia, co prowadzi do tak zwanego monopolu wydobywczego.
Z drugiej strony większość ataków nie pozwala osobie atakującej na cofnięcie transakcji innych użytkowników ani uniemożliwienie innym tworzenia i rozpowszechniania transakcji w sieci. Niemożliwa jest również zmiana nagród za bloki, tworzenie tokenów z powietrza lub kradzież tokenów, które nie należą do atakującego.
Jakie jest prawdopodobieństwo 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 jest ogólnie bezpieczniejszy. Im większa sieć, tym lepsza jest jej ochrona przed atakami i uszkodzeniem danych.
A jeśli chodzi o łańcuchy bloków typu proof-of-work, im wyższy współczynnik mieszania ma górnik, tym większa szansa na znalezienie skutecznego rozwiązania dla następnego bloku. Jest to prawdą, ponieważ eksploracja wymaga niezliczonych prób mieszania, a większa moc obliczeniowa oznacza, że można wykonać więcej prób na sekundę. Niektórzy pierwsi górnicy dołączyli do sieci Bitcoin i przyczynili się do jej rozwoju i bezpieczeństwa. Ponieważ cena Bitcoina jako waluty stale rośnie, wielu nowych górników wchodzi do systemu z zamiarem rywalizacji o nagrody za bloki (obecnie ustalane na 12,5 Bitcoinów za blok). Istnienie tej konkurencji jest jednym z powodów, dla których Bitcoin jest bezpieczny. Górnicy nie mieliby motywacji do inwestowania znacznych zasobów, gdyby nie postępowali uczciwie i nie starali się otrzymywać nagród za bloki.
Dlatego też atak 51% jest mało prawdopodobny ze względu na większy rozmiar sieci Bitcoin. Gdy łańcuch bloków stanie się wystarczająco duży, prawdopodobieństwo, że pojedyncza osoba lub grupa zdobędzie wystarczającą moc obliczeniową, aby przytłoczyć wszystkich innych uczestników, szybko spada do niezwykle niskiego poziomu.
Dodatkowo w miarę rozwoju sieci zmiana wcześniej potwierdzonych bloków staje się coraz trudniejsza, ponieważ wszystkie są połączone dowodami kryptograficznymi. Z tego samego powodu im więcej potwierdzeń zawiera blok, tym wyższy jest koszt zmiany lub cofnięcia transakcji w nim zawartych. Dlatego udany atak może jedynie na krótki czas zmodyfikować transakcje kilku ostatnich bloków.
Następnie wyobraźmy sobie, że złośliwy podmiot zaatakował sieć Bitcoin nie w celu osiągnięcia zysku, ale po prostu, aby ją zniszczyć, bez względu na koszty. Nawet jeśli atakującemu uda się złamać zabezpieczenia sieci, oprogramowanie i protokół Bitcoin szybko zmodyfikują się i dostosują w odpowiedzi na atak. Wymaga to konsensusu innych węzłów sieci, aby zgodzić się na te zmiany, ale jeśli sytuacja jest pilna, proces można zakończyć szybko. Bitcoin jest wysoce odporny na ataki i jest uważany za najbezpieczniejszą i najbardziej niezawodną kryptowalutę na rynku.
Chociaż atakującemu byłoby dość trudno zdobyć większą moc obliczeniową niż reszta sieci Bitcoin, w przypadku mniejszych kryptowalut jest to znacznie łatwiejsze. W porównaniu do Bitcoina, altcoiny mają stosunkowo mniejszą moc mieszania, aby zabezpieczyć swoje łańcuchy bloków. Wystarczająco niski, aby faktycznie nastąpił atak 51%. Kilka znanych przykładów kryptowalut, które padły ofiarą większości ataków, to Monacoin, Bitcoin Gold i ZenCash.
