Wstęp
Aby zrozumieć zjawisko ataku 51%, należy najpierw pamiętać o strukturze systemów wydobywczych i blockchain.
Jedną z najważniejszych zalet Bitcoina i jego blockchainu jest rozproszony charakter systemu tworzenia i weryfikacji danych. Zdecentralizowana praca węzłów gwarantuje zgodność z zasadami protokołu i zgodność wszystkich uczestników sieci z aktualnym stanem blockchainu. Oznacza to, że większość węzłów musi osiągnąć konsensus co do procesu wydobywania, wersji oprogramowania, ważności transakcji i tak dalej.
Algorytm konsensusu Bitcoina (Proof of Work) gwarantuje zatwierdzenie bloku z transakcjami tylko pod warunkiem, że węzły sieci zbiorowo potwierdzą ważność dostarczonego hasha (tj. hash bloku dowodzi, że górnik wykonał wystarczająco dużo pracy i znalazł dla bloku właściwe rozwiązanie).
Infrastruktura blockchaina jako zdecentralizowanego rejestru i rozproszonego systemu zapobiega wykorzystywaniu sieci w celach egoistycznych, dlatego w Bitcoinie nie ma jednego organu zarządzającego.
Ponieważ proces wydobywania (w systemach z algorytmem PoW) wymaga ogromnych ilości energii elektrycznej i zasobów obliczeniowych, wydajność górnika będzie zależeć od jego mocy obliczeniowej, którą nazywa się mocą haszującą lub hashratem. Węzły zajmują się wydobywaniem i konkurują ze sobą w poszukiwaniu ważnego hasha bloku w celu uzyskania nagrody w nowych bitcoinach.
Dzięki temu moc wydobywcza jest równomiernie rozłożona pomiędzy węzłami na całym świecie, a tym samym częstotliwość haszowania nie trafia w ręce jednego podmiotu. Przynajmniej tak nie powinno być.
Ale co, jeśli hashrate nie jest rozłożony wystarczająco równomiernie? Co się stanie, jeśli jeden podmiot lub organizacja zdobędzie ponad 50% mocy obliczeniowej? Takie rozwój wydarzeń nazywa się atakiem 51%, znanym również jako atak większości.
Co to jest atak 51%
Atak 51% to atak na blockchain, w którym jeden podmiot lub organizacja przejmuje największą część hashrate, co może prowadzić do zakłóceń w działaniu sieci. W takiej sytuacji atakujący będzie miał wystarczającą moc wydobywczą, aby celowo wykluczać transakcje lub zmieniać ich kolejność, a także anulować własne transakcje, wywołując problem podwójnego wydawania.
Udany atak większości pozwala atakującym uniemożliwić potwierdzenie transakcji (odmówić obsługi transakcji) lub procesu wydobywania dla konkretnych osób, co prowadzi do zjawiska znanego jako monopol wydobycia.
Z drugiej strony, atak większości nie pozwala atakującemu na anulowanie transakcji innych użytkowników ani na zapobieganie tworzeniu i transmisji transakcji. Uważa się również, że niemożliwe jest zmienienie wielkości nagrody za blok, tworzenie monet z niczego lub kradzież monet innych użytkowników.
Czy istnieje zagrożenie atakiem 51%
Wsparcie dla blockchaina zapewnia rozproszona sieć węzłów, z których każdy uczestniczy w procesie osiągania konsensusu, co zapewnia bezpieczeństwo blockchaina. Im większa sieć, tym lepiej jest chroniona przed atakami i uszkodzeniem danych.
W przypadku blockchainów z algorytmem Proof of Work szanse na znalezienie poprawnego rozwiązania dla nowego bloku są tak wysokie, jak wysoki jest hashrate górnika. Wydobycie zakłada wiele prób haszowania, a większa moc obliczeniowa oznacza więcej prób na sekundę. Kilku pierwszych górników dołączyło do sieci Bitcoin, aby wspierać jej rozwój i bezpieczeństwo. Wraz ze wzrostem ceny bitcoina jako waluty w sieci pojawiało się coraz więcej górników zainteresowanych nagrodami za bloki (obecnie nagroda wynosi 12,5 BTC za blok). To właśnie konkurencyjność zapewnia bezpieczeństwo Bitcoina. Żaden górnik nie zainwestuje tylu zasobów w oszustwa i nie zaryzykuje swoimi monetami.
W związku z tym, z powodu rozmiaru sieci, atak 51% na Bitcoina jest ekstremalnie mało prawdopodobny. W miarę wzrostu blockchaina prawdopodobieństwo przejęcia mocy obliczeniowej przez jedną osobę lub grupę ludzi nadal maleje.
Co więcej, zmiana wcześniej potwierdzonych bloków staje się coraz trudniejsza, ponieważ wszystkie bloki są ze sobą powiązane za pomocą dowodów kryptograficznych: im więcej potwierdzeń ma blok, tym wyższe będą koszty zmiany lub anulowania transakcji w nim. Z tego powodu udany atak będzie mógł zmienić tylko transakcje ostatnich bloków i tylko na krótki okres czasu.
Załóżmy, że atakującego nie interesuje zysk i chce zaatakować sieć Bitcoin tylko po to, aby ją zniszczyć, kosztując wszelkich wydatków. Nawet jeśli uda mu się zakłócić działanie sieci, oprogramowanie i protokół Bitcoina zostaną szybko zmienione i dostosowane w odpowiedzi na ten atak. W tym celu konieczne jest, aby inne węzły sieci osiągnęły konsensus i zgodziły się na te zmiany, co w sytuacji awaryjnej działo się wystarczająco szybko. Bitcoin jest bardzo odporny na ataki i uważany jest za najbezpieczniejszą i najbardziej niezawodną z istniejących kryptowalut.
Chociaż w przypadku Bitcoina atakującemu będzie trudno uzyskać taką moc obliczeniową, która przewyższałaby resztę mocy sieci, jest to całkiem możliwe do zrealizowania w przypadku mniejszych kryptowalut. W porównaniu z bitcoinem, altcoiny mają wystarczająco niski hashrate, aby chronić blockchain, dlatego w ich sieci mogą rzeczywiście wystąpić ataki 51%. Wśród wyraźnych przykładów kryptowalut, które stały się ofiarami ataku większości, można wymienić Monacoin, Bitcoin Gold i ZenCash.
