Введение

Прежде чем мы углубимся в атаки 51%, необходимо поближе взглянуть на системы майнинга и блокчейна.

Одним из основных преимуществ Биткойна и лежащей в его основе технологии блокчейна является распределенный характер создания и проверки данных. Децентрализованная работа узлов обеспечивает соблюдение правил протокола и гарантирует, что все участники сети согласны с текущим состоянием блокчейна. Это означает, что большинству узлов необходимо регулярно согласовывать процесс майнинга, используемую версию программного обеспечения, достоверность транзакций и т. д.

Алгоритм консенсуса Биткойна (доказательство работы) гарантирует, что майнеры смогут претендовать на блок только в том случае, если узлы сети единогласно согласятся с тем, что хеш-значение блока, которое они предоставляют, является точным (то есть, хеш-значение блока доказывает, что рабочая нагрузка майнера достаточна и хэш-значение блока является точным). Только когда найдено эффективное решение проблемы) можно проверить новый блок транзакции.​

Будучи децентрализованным реестром и распределенной системой, инфраструктура блокчейна не позволяет любому централизованному субъекту использовать сеть в своих целях, поэтому в сети Биткойн нет единого органа власти.

Поскольку процесс майнинга (в системах на основе PoW) предполагает вложение большого количества электроэнергии и вычислительных ресурсов, производительность майнера зависит от вычислительной мощности, которой он обладает, которую часто называют хеш-мощностью или хэш-рейтом. В майнинге участвует множество узлов, и они распределены в разных местах. Эти узлы конкурируют друг с другом, потому что все они хотят стать следующим узлом, который найдет действительное значение хэш-кода блока и получит вновь сгенерированное вознаграждение в биткойнах.

В результате мощность майнинга распределяется между различными узлами по всему миру, а это означает, что скорость хеширования не принадлежит одному объекту. По крайней мере, этого не должно быть.

Но что произойдет, если скорость хэширования будет плохо распределена? Например, что, если одна организация или организация имела доступ к более чем 50% мощности хеширования? Одним из возможных последствий является то, что мы называем атакой 51%, также известной как атака большинства.


Что такое атака 51%?

Атака 51% — это потенциальная атака на сеть блокчейнов, в которой один объект или организация может контролировать большую часть скорости хэширования, что потенциально может нарушить работу сети. На этом этапе у злоумышленника будет достаточно мощности майнинга, чтобы намеренно исключить или изменить порядок транзакций. Они также могут отменить транзакции, совершенные без контроля над сетью, что приводит к проблеме двойных расходов.

Успешная мажоритарная атака может также позволить злоумышленнику предотвратить подтверждение некоторых или всех транзакций (отказ в обслуживании транзакций) или предотвратить майнинг некоторых или всех других майнеров, что приведет к так называемой монополии на майнинг.

С другой стороны, большинство атак не позволяют злоумышленнику отменить транзакции других пользователей, а также не позволяют злоумышленнику помешать другим создавать и транслировать транзакции в сеть. Также невозможно изменить вознаграждение за блок, создать токены из воздуха или украсть токены, не принадлежащие злоумышленнику.


Насколько вероятна атака 51%?​

Поскольку блокчейн поддерживается распределенной сетью узлов, все участники сотрудничают в процессе достижения консенсуса. Это одна из причин, почему блокчейн в целом более безопасен. Чем больше сеть, тем выше ее защита от атак и повреждения данных.

А что касается блокчейнов с доказательством работы, то чем выше скорость хэширования у майнера, тем больше шансов найти эффективное решение для следующего блока. Это правда, поскольку майнинг предполагает бесчисленное количество попыток хеширования, а более высокая вычислительная мощность означает, что в секунду можно делать больше попыток. Некоторые первые майнеры присоединились к сети Биткойн и внесли свой вклад в ее рост и безопасность. Поскольку цена биткойна как валюты продолжает расти, многие новые майнеры входят в систему с намерением побороться за вознаграждение за блок (в настоящее время оно составляет 12,5 биткойнов за блок). Существование этой конкуренции является одной из причин, почему Биткойн безопасен. У майнеров не было бы стимула инвестировать значительные ресурсы, если бы они не действовали честно и не стремились получить вознаграждение за блок.

Таким образом, атака 51% маловероятна из-за большего размера сети Биткойн. Как только блокчейн становится достаточно большим, вероятность того, что один человек или группа получит достаточную вычислительную мощность, чтобы сокрушить всех остальных участников, быстро падает до чрезвычайно низкого уровня.

Кроме того, по мере роста цепочки становится все труднее менять ранее подтвержденные блоки, поскольку все они связаны криптографическими доказательствами. Аналогично, чем больше подтверждений имеет блок, тем выше стоимость изменения или отмены транзакций внутри него. Таким образом, успешная атака может изменить транзакции последних нескольких блоков только на короткий период времени.

Далее, представьте, что злоумышленник атаковал сеть Биткойн не для получения прибыли, а просто для того, чтобы уничтожить ее, чего бы это ни стоило. Даже если злоумышленнику удастся скомпрометировать сеть, программное обеспечение и протокол Биткойн быстро изменятся и адаптируются в ответ на атаку. Для этого требуется консенсус других узлов сети, чтобы согласиться на эти изменения, но если ситуация неотложная, процесс можно завершить быстро. Биткойн обладает высокой устойчивостью к атакам и считается самой безопасной и надежной криптовалютой из существующих.​

Хотя злоумышленнику будет довольно сложно получить большую вычислительную мощность, чем остальная часть сети Биткойн, с меньшими криптовалютами это гораздо проще. По сравнению с биткойнами, альткойны имеют относительно меньшую хеш-мощность для защиты своих цепочек блоков. Достаточно низкий, чтобы действительно произошла атака 51%. Несколько известных примеров криптовалют, которые подвергались большинству атак, — это Monacoin, Bitcoin Gold и ZenCash.