Что такое атака 51% на блокчейн?

- По сути, "атака 51%" происходит, когда один майнер или группа майнеров контролирует большую часть мощности в блокчейне с алгоритмом Proof of Work.

- Атака 51%, вероятно, является самой большой угрозой для блокчейна в целом.

- Атака 51% атака происходит, когда один майнер или группа майнинговых компаний получают или покупают достаточно хэш-мощности, чтобы получить контроль над 51% или более блокчейн-сети, что приводит к различным уязвимостям.

- 51%-ная атака на биткоин не увенчалась успехом, но это было возможно в других сетях альткоинов с меньшей мощностью хэша и плохой сетевой безопасностью.

Ключевые слова: атака 51%, биткоин, блокчейн, атака, ETH.

SwissBorg

Блокчейны — это системы учета, которые записывают и хранят данные. Блокчейн - это, по сути, список постоянно обновляемых и проверяемых транзакций. Ключевой особенностью блокчейна является то, что он состоит из децентрализованной сети узлов (важнейший компонент обеспечения децентрализации и безопасности криптовалюты).

Децентрализованная блокчейн-сеть — это сеть, в которой ни один человек или группа не контролирует ее. Блокчейн должен быть децентрализован, потому что все участники должны согласиться с его текущим состоянием. Действительность состояния блока может быть гарантирована путем требования согласия всей сети распределенных участников.

Вы можете думать об этом как о запросе рекомендаций для фильмов. Кто-то может сказать "да" на вопрос, хорош ли тот или иной фильм, в то время как фильм все равно может быть ужасным. Если бы вы спросили 1000 человек о фильме, и все они сказали "да", тогда было бы больше шансов, что фильм хорош, поскольку он был бы одобрен единогласно. Блокчейн с алгороитмом Proof of Work, такой как биткойн, использует консенсус для обеспечения того, чтобы майнеры могли проверять новый блок транзакций только в том случае, если все узлы сети согласны с действительностью блока. Алгоритмы консенсуса блокчейна подобны придирчивым кинокритикам: они будут смотреть фильм только в том случае, если есть консенсус в том, что он хорош. Но алгоритм консенсуса запрашивает только "всех", независимо от количества людей. Алгоритм согласится, если большинство согласится с тем, что фильм был хорошим.

Что происходит во время майнинга

Как упоминалось выше, "все" в блокчейне PoW относятся ко всем узлам майнинга, или "майнерам". Майнер конкурирует с другим майнером, используя машины для создания хэша с равным количеством нулей в качестве целевого хэша (код, который майнер должен обойти). В обмен на бесплатную криптовалюту и комиссию за транзакции победитель конкурса должен быть в целевом хэше, чтобы заполнить новый блок данными транзакции.

Майнинговые машины с большей вероятностью превзойдут целевой хэш, если они имеют более высокую скорость хэширования (способны обрабатывать больше хэшей в секунду). Это происходит потому, что они производят больше хэшей в секунду, чем целевой хэш. Система похожа на лотерею в том смысле, что у того, у кого 10 000 билетов, больше шансов на выигрыш, чем у того, у кого всего пять билетов.

Но что произойдет, если вредоносному агенту удастся получить контроль над хэшрейтом?

При атаке 51% одна сторона контролирует большую часть хэшрейта, что потенциально приводит к нарушению работы блокчейн-сети. Если бы это произошло, злоумышленник обладал бы достаточной мощностью майнинга, чтобы намеренно изменять или исключать транзакции. Кроме того, аннулирование транзакций, совершенных в то время, когда они находились под контролем, также может привести к двойным расходам.

Злоумышленник, который преуспевает в атаке, может предотвратить подтверждение некоторых или всех транзакций (отказ в обслуживании транзакций) или предотвратить майнинг любого или всех других майнеров, что приведет к монополии майнинга.

Однако злоумышленник не сможет отменить транзакцию от другого пользователя или предотвратить трансляцию транзакций в сеть с помощью мажоритарной атаки. Вознаграждение за блок также может быть изменено в будущем. Кроме того, монеты могут быть созданы из воздуха или украдены, которые изначально не принадлежали злоумышленнику.

Immunebytes

Какова вероятность атаки 51%?

Поскольку распределенная сеть узлов поддерживает блокчейн, для достижения консенсуса требуется сотрудничество всех участников. Как следствие, они часто считаются высокозащищенными. В результате данные с большей вероятностью будут защищены от атак и повреждения при использовании большой сети.

Чем выше хэшрейт майнера, тем больше вероятность того, что он найдет правильное решение для следующего блока. Причина в том, что майнинг требует большого количества хэширования, а увеличение вычислительной мощности означает больше попыток в секунду. Несколько первых майнеров внесли свой вклад в рост и безопасность сети Биткойн. По мере роста стоимости Биткоина в систему входило множество новых майнеров, пытающихся претендовать на вознаграждение за блок (в настоящее время 6,25 BTC за блок). Безопасность Биткойна во многом обусловлена этой конкуренцией. Новички не мотивированы вкладывать большие суммы ресурсов, не действуя честно и не стремясь получить вознаграждение за блок.

Это делает маловероятным, что 51%-ная атака будет направлена на биткойн из-за размера сети. Кроме того, риск того, что один человек или группа получат достаточную вычислительную мощность, чтобы подавить всех остальных участников, быстро снижается, как только блокчейн достигает большого размера.

По мере роста цепочки изменение ранее подтвержденных блоков становится все более трудным, поскольку все они связаны криптографическими доказательствами. Чем больше количество подтверждений в блоке, тем выше стоимость изменения или отмены транзакций в этом блоке. Таким образом, успешная атака, вероятно, сможет повлиять на транзакции нескольких недавно завершенных блоков только на короткое время.

Давайте представим себе сценарий, в котором злоумышленник не мотивирован прибылью и пытается уничтожить сеть Биткойн любой ценой. Независимо от того, нарушит ли злоумышленник работу сети, программное обеспечение и протокол биткойна будут изменены и адаптированы в течение нескольких секунд. Если возникнет чрезвычайная ситуация, другие узлы в сети, вероятно, придут к консенсусу и очень быстро согласуют эти изменения. Биткойн является одной из самых безопасных и надежных криптовалют и считается очень устойчивым к атакам.

Хотя злоумышленнику трудно получить больше вычислительной мощности, чем остальная часть сети Биткойн, это не так сложно для небольших криптовалют. Объем вычислительной мощности, обеспечивающей безопасность блокчейна альткоинов, относительно невелик по сравнению с биткоином. Атака 51% возможна,, когда порог достаточно низок. Monacoin, Bitcoin Gold и ZenCash — вот несколько примеров криптовалют, которые подверглись таким атакам.

Примеры атак 51%

Поскольку приобретение такой мощности хеширования обходится непомерно дорого, основные криптовалюты, такие как биткоин или Эфириум, вряд ли пострадают от атаки 51%. Вот почему атака 51% могут быть успешными только на небольших криптовалютах с меньшим количеством узлов майнинга.

Другим фактором является тип оборудования для майнинга: сети, защищенные ASIC, менее уязвимы, чем те, которые могут майнить графические процессоры. С NiceHash атаки 51% возможны только при арендованной мощности хэша, особенно в небольших сетях, работающих исключительно на графическом процессоре.

В качестве примера, Bitcoin Gold, 26-я по популярности криптовалюта на тот момент, подверглась 51%-ной атаке в мае 2018 года. Несмотря на то, что Bitcoin Gold неоднократно пытался повысить пороговые значения обмена, злоумышленникам удалось удвоить мощность в течение нескольких дней, похитив более 18 миллионов долларов в Bitcoin Gold. Bitcoin Gold снова был взломан в 2020 году.

В том же году Ethereum Classic, уменьшенная версия блокчейна смарт-контрактов, подверглась трем отдельным атакам с 51%-ной атакой. Виталик Бутерин, основатель Ethereum, отметил это как недостаток сетей PoW, предположив, что сети Proof-of-Stake будут менее уязвимы.

Инцидент GHash.IO

В конце июня 2014 года майнинг-пул GHash.IO достиг уровня хэшрейта около 55% от биткойна в течение 24-часового периода. Угроза 51%-ной атаки до этого момента была чисто гипотетической, особенно когда речь шла о биткойне. Но внезапно это стало реальностью. Через месяц, пока доля GHash.IOв хэшрейте сети оставалась более 38%, при этом сохранялся риск перехода контроля к одному майнеру или майнинговому пулу. В результате этого GHash.IO согласилась вести себя сдержанно.

Большинство атак (51%) заканчиваются неудачей или длятся недолго. Поскольку группа майнинга не удерживала блоки и/ или не проводила другие действия. Инцидент с GHash.IO не был 51%-ной атакой. Но с тех пор многочисленные 51%-ные атаки были обнаружены в небольших сетях, включая Ethereum Classic. Биткойн до сих пор остается безопасным благодаря своему огромному размеру и приверженности сообщества любой ценой сохранить сеть.

Что такое атака 34%

Злоумышленник, который использует более трети вычислительных мощностей сети, может уничтожить tangle, распределенный реестр, используемый для криптовалют, таких как IOTA. Атака такого типа известна как 34%-ная атака.

Какие шансы атаки 51% на Биткоин?

Поскольку собрать достаточное количество хэш-мощности и электроэнергии для захвата сети непомерно дорого, успешная 51%-ная атака крайне маловероятна. Успешная биткойн-атака потребовала бы примерно десяти тысяч самых современных майнинговых установок по состоянию на апрель 2022 года. Сторона, способная на подобную атаку, вероятно, получила бы больше выгоды от честного майнинга и сбора вознаграждений за блок.

Есть ли способ предотвратить атаки 51% на сети?

51%-ная атака может быть смягчена несколькими способами в сетях с Proof of Work, хотя этот риск не может быть устранен. Всякий раз, когда атака на 51% оказывается успешной, майнеры ASIC становятся существенно дороже, предполагая, что тот же алгоритм не добывает более крупные криптовалюты. Транзакции стали необратимыми после того, как Bitcoin Cash в определенное время ввел свои контроль из десяти блоков. Другие криптовалюты использовали майнеры ASIC, блокировки чейнов или изменили свои алгоритмы консенсуса для защиты своих сетей.

Уязвим ли Ethereum для атак 51%?

Те же самые факторы, упомянутые выше для Биткоина, не позволяют Ethereum стать мишенью для 51%-ной атаки. Хотя Ethereum — это меньшая сеть, она все еще слишком велика, чтобы быть простой целью 51%-ной атаки. Кроме того, по мере перехода Ethereum на proof-of-stake этот риск исчезнет.

Вывод

Вкратце, DPoS (Proof of Stake) позволяет любому пользователю, который имеет минимальную долю в сети, проверять блоки — эквивалент майнера в сети Proof of Stake.

В случае с криптовалютой EOS валидаторы избираются самим сообществом. Двадцать один валидатор управляет EOS. Сообщество сети может быстро удалить их, если двенадцать или более из них начнут сотрудничать, чтобы получить контроль над сетью. Этот метод помогает предотвратить 51% атак. Это также предотвращает двойной выпуск, поскольку правила их удаления также записаны в блокчейне.

В конечном счете, атака 51% остается возможной. Защищенная сеть полагается на сообщество, стоящее за ней, чтобы поддерживать неизменность и поддерживать децентрализацию.

Автор: Gate.io, Аналитик: M. Olatunji Переводчик: Николай Д.

Эта статья представляет собой только мнение аналитика и не представляет собой каких-либо инвестиционных советов.

Gate.io оставляет за собой все права на эту статью. Перепост статьи будет разрешен при условии ссылки на Gate.io. Во всех других случаях в связи с нарушением авторских прав будет возбужден судебный иск.