Вступ

Перш ніж поглибитися в тему атаки 51%, необхідно уважно ознайомитися з процесом майнінгу та системами на основі блокчейну.

Однією з основних переваг біткоїна та його базових технологій блокчейну є розподілена природа створення та перевірки даних. Децентралізована робота вузлів забезпечує дотримання правил протоколу та гарантує, що всі учасники мережі погоджуються з поточним станом блокчейну. Це означає, що більшість вузлів повинні регулярно досягати консенсусу щодо процесу майнінгу, версії програмного забезпечення, дійсності транзакцій тощо.

Алгоритм консенсусу біткоїна (доказ роботи) забезпечує, що майнери можуть підтверджувати нові транзакційні блоки лише в тому випадку, якщо всі вузли мережі одноголосно погоджуються, що надане ними значення хешу блоку є точним (тобто значення хешу блоку доводить, що робота майнера була достатньою і знайшла дійсне рішення для проблеми блоку).

Як децентралізований реєстр і розподілена система, інфраструктура блокчейн запобігає будь-яким централізованим сутностям використати мережу для своїх цілей, саме тому в мережі біткоїна немає єдиного авторитету.

Оскільки процес майнінгу (в системах на основі PoW) вимагає значних витрат електричної енергії та обчислювальних ресурсів, продуктивність майнерів залежить від їхньої обчислювальної потужності, що зазвичай називається хеш-потужністю або хеш-рейтом. Є багато вузлів, які беруть участь у майнінгу, і вони розподілені в різних місцях, ці вузли змагаються між собою, оскільки всі хочуть стати наступним, хто знайде дійсний хеш блоку і отримає новостворену винагороду у біткоїнах.

Таким чином, потужність майнінгу розподілена по різних вузлах у світі, що означає, що хеш-рейт не контролюється якою-небудь однією сутністю. Принаймні, не повинен контролюватися.

Але що станеться, якщо розподіл хеш-рейту буде несприятливим? Наприклад, що буде, якщо якась сутність або організація зможе отримати понад 50% хеш-потужності? Одним із можливих наслідків є так званий напад 51%, також відомий як атака більшості.

Що таке атака 51%?

Атака 51% є потенційною атакою на блокчейн-мережу, де одна особа або організація може контролювати більшість хеш-рейту, тим самим потенційно порушуючи роботу мережі. У цьому випадку атакуючий матиме достатню потужність для свідомого виключення чи зміни порядку транзакцій. Вони також можуть скасувати вже здійснені транзакції, контролюючи мережу, що призводить до проблеми подвійної витрати.

Успішна атака більшості також може дозволити атакуючому заблокувати підтвердження частини або всіх транзакцій (відмова у наданні послуг транзакцій) або завадити частині або всім іншим майнерам проводити майнінг, що призводить до так званої монополії майнінгу.

З іншого боку, атака більшості не може дозволити атакуючому скасувати транзакції інших користувачів, або завадити іншим створювати транзакції та транслювати їх у мережу. Змінити винагороди за блоки, створити токени з повітря або вкрасти токени, які не належать атакуючому, також неможливо.

Яка ймовірність виникнення атаки 51%?

Оскільки блокчейн підтримується мережею розподілених вузлів, усі учасники співпрацюють у процесі досягнення консенсусу. Це одна з причин, чому безпека блокчейну зазвичай є досить високою. Чим більша мережа, тим сильніша її здатність захищатися від атак і пошкодження даних.

Щодо блокчейнів, заснованих на доказі роботи, чим вища хеш-потужність, якою володіє майнер, тим більше шансів знайти дійсне рішення для наступного блоку. Це правда, оскільки майнінг передбачає безліч спроб хешування, а вища обчислювальна потужність означає, що можна спробувати більше разів за секунду. Деякі ранні майнери приєдналися до мережі біткоїна, зробивши внесок у її розвиток і безпеку. З ростом ціни біткоїна як валюти багато нових майнерів увійшли в цю систему, прагнучи отримати винагороду за блок (в даний час встановлена винагорода складає 12,5 біткоїнів за блок). Існування такої конкуренції є однією з причин безпеки біткоїна. Якщо б не бажання чесно працювати і старатися отримати винагороду за блок, майнери не мали б мотивації вкладати великі ресурси.

Таким чином, через великий розмір мережі біткоїна ймовірність атаки 51% є низькою. Як тільки блокчейн стає досить великим, ймовірність того, що одна особа чи група отримає достатню обчислювальну потужність, щоб переважити всіх інших учасників, швидко знижується до дуже низького рівня.

Крім того, зі збільшенням ланцюга змінювати вже підтверджені блоки стає все важче, оскільки ці блоки зв’язані між собою через криптографічні підтвердження. З тієї ж причини чим більше підтверджень має блок, тим вищою стає вартість зміни чи скасування транзакцій у ньому. Отже, успішна атака може дозволити змінити лише транзакції декількох останніх блоків за короткий проміжок часу.

Тепер уявіть, що зловмисна сутність атакує мережу біткоїна не з метою отримання прибутку, а лише для знищення її, не рахуючи витрат. У такому випадку, навіть якщо атакуючий успішно зруйнує мережу, програмне забезпечення та протокол біткоїна реагують на цю атаку, швидко вносячи зміни та корективи. Це потребує досягнення консенсусу серед інших вузлів мережі щодо цих змін, але якщо ситуація термінова, цей процес може бути досить швидким. Біткоїн має сильну здатність протистояти атакам і вважається найнадійнішою та найбезпечнішою криптовалютою, що існує.

Хоча отримати більше обчислювальної потужності, ніж решта мережі біткоїна, для атакуючого досить складно, в разі менших криптовалют це значно легше. У порівнянні з біткоїном, альткоїни мають відносно низьку хеш-потужність, яка захищає їх блокчейн. Досить низьку, щоб атака 51% могла реально відбутися. Декілька відомих прикладів криптовалют, які піддавалися атакам більшості, включають Monacoin, Bitcoin Gold та ZenCash.