Атака 51% (51% Attack)

Что такое атака 51%?

Атака 51 %, или атака большинства, представляет собой риск для безопасности блокчейн-сетей. Этот тип атаки возникает, когда один человек или объединенная группа майнеров контролирует более 50 % мощности майнинга в сети, также известной как хэшрейт. Получив большую часть вычислительной мощности, злоумышленники могут манипулировать блокчейном в своих интересах.

Главная опасность атаки на 51 % заключается в возможности злоумышленников изменить историю транзакций в блокчейне. Они могут препятствовать подтверждению новых транзакций, позволяя останавливать платежи или даже отменять транзакции, которые уже были подтверждены сетью. Это может позволить злоумышленникам дважды потратить монеты, по сути, используя одну и ту же цифровую валюту несколько раз мошенническим путем.

Контроль над более чем половиной хэшрейта сети также дает злоумышленникам возможность исключать блоки других майнеров, в результате чего только их блоки будут подтверждены и добавлены в блокчейн. Это может привести к монополии на майнинг новых блоков и получение соответствующих вознаграждений. Это еще больше централизует власть, которая должна быть распределена по всей сети.

Как работает атака 51%?

Накопление хэш-мощности: на первом этапе атаки 51 % злоумышленник или группа злоумышленников, вступивших в сговор, накапливают более половины общего хэшрейта сети. Этого можно добиться, приобретая значительное количество оборудования для майнинга, используя ресурсы других майнеров или арендуя хэш-мощность у сервисов облачного майнинга.

Форкинг блокчейна: получив большую часть хэшрейта, злоумышленник может начать тайно майнить свою собственную версию блокчейна. Эта версия отличается от той, которой придерживаются честные майнеры, продолжающие подтверждать транзакции на основе ранее согласованного блокчейна.

Создание более длинного блокчейна: поскольку злоумышленник контролирует более половины майнинговых мощностей, он может добавлять блоки в свою версию блокчейна быстрее, чем остальная часть сети может добавлять их в официальную версию. В протоколах самый длинный блокчейн считается легитимным, поскольку на него приходится большая часть работы, проделанной сетью.

Переопределение основного блокчейна: как только тайно созданный злоумышленниками блокчейн становится длиннее существующего блокчейна сети, они выпускают его в сеть. Другие узлы сети, запрограммированные на то, чтобы считать самый длинный блокчейн правильным, автоматически его принимают. Частный блокчейн злоумышленника становится новой официальной записью.

Двойные траты и обратные транзакции: в то время, когда злоумышленники майнят свой секретный блокчейн, они могут совершать транзакции в официальном блокчейне (например, отправлять криптовалюту другой стороне). Как только их более длинный блокчейн будет принят, эти транзакции можно будет стереть, что позволит им снова тратить криптовалюту. Это известно как двойное расходование средств. Кроме того, злоумышленник может включить в свой блокчейн транзакции, которые блокируют или отменяют транзакции других пользователей.

Сохранение контроля: пока злоумышленник сохраняет контроль над большей частью хэшрейта, он может продолжать влиять на то, какие блоки будут добавляться в блокчейн. Такие действия потенциально приводят к постоянным сбоям и мошенничеству.

История атаки на 51%

Концепция атаки 51 % известна с момента создания биткоина в 2009 году, поскольку она обсуждалась в whitepaper биткоина Сатоши Накамото. Изначально это считалось теоретическим риском, учитывая децентрализованную природу и дух сотрудничества первых пользователей сети Биткоин. Со временем, по мере появления новых криптовалют и диверсификации технологии блокчейн, риск атаки на 51 % стал более очевидным, особенно в небольших, менее защищенных сетях. Первые реальные атаки были нацелены на различные альткоины, более мелкие аналоги биткоина, выявляя уязвимости там, где необходимая вычислительная мощность для контроля сети была гораздо ниже.

Например, такие монеты, как Ethereum Classic и Bitcoin Gold, пережили атаки 51 %,. Мошенники смогли дважды потратить большие суммы криптовалюты. Эти инциденты не только продемонстрировали практическую возможность подобных атак, но и привели к повышению осведомленности и внедрению новых мер безопасности в блокчейн сетях для снижения этого риска.

Примеры атаки на 51 %

Ethereum Classic (ETC)

● Январь 2019 года: Ethereum Classic, одна из первых крупных криптовалют, подверглась атаке 51 %. Сеть столкнулась с брешью в системе безопасности, когда злоумышленники получили контроль над более чем 50 % хэш-мощностей сети. Они реорганизовали блокчейн, дважды потратив ETC на сумму около $1,1 миллиона. Атака включала в себя глубокую реорганизацию сети, которая изменяла историю транзакций.

● Август 2020 года: Аналогичная атака вновь произошла на Ethereum Classic, что привело к реорганизации более 7 000 блоков и двойному расходованию средств на сумму $5,6 млн. Повторные атаки вызвали серьезные опасения по поводу безопасности небольших блокчейнов PoW и побудили сообщество Ethereum Classic рассмотреть дополнительные меры безопасности.

Bitcoin Gold (BTG)

● Май 2018 г: Bitcoin Gold, форк биткоина, подвергся атаке 51 %, в ходе которой злоумышленникам удалось получить контрольный пакет хэш-мощностей сети. Они использовали этот контроль для глубокой реорганизации блокчейна, которая отменяла транзакции. Злоумышленники дважды потратили Bitcoin Gold на сумму около $18 миллионов, используя уязвимость, связанную с более низким общим хэшрейтом сети по сравнению с самой сетью Биткоин.

● Январь 2020 года: Bitcoin Gold подвергся еще одной атаке на 51 %, в ходе которой были использованы те же уязвимости, что и в атаке 2018 года. На этот раз злоумышленник дважды потратил BTG на сумму $70 000, что еще больше подорвало доверие к сети и подчеркнуло существующие риски для блокчейнов, полагающихся на ограниченную хэш-мощность.

Vertcoin (VTC)

● Декабрь 2018 г: Vertcoin подвергся серии атак, связанных с изменением истории транзакций в блокчейне. Злоумышленник выбрал Vertcoin из-за его алгоритма, устойчивого к ASIC, что, по иронии судьбы, сделало его более восприимчивым к атакам на хэш-мощность. Злоумышленник дважды потратил VTC на сумму около $100 000, что привело к значительному пересмотру алгоритмов майнинга в сети.

Возможна ли атака 51% на биткоин

Атака на 51 % биткойна, теоретически возможна. Однако, ее вероятность крайне мала из-за масштаба и децентрализованной природы сети. По сути, атака 51 % происходит, когда один человек или группа людей получает контроль над большинством майнинговых мощностей в сети блокчейн. Такой контроль позволит им манипулировать транзакциями, отменять транзакции, чтобы дважды потратить монеты, и, возможно, останавливать обработку новых транзакций. Однако для достижения такого уровня контроля над сетью Биткоин потребуются огромные вычислительные мощности и координация действий. Это предполагает приобретение и эксплуатацию огромного количества специализированных компьютеров, используемых для майнинга биткоинов. Стоимость и логистические трудности делают это практически нецелесообразным.

Кроме того, сеть Биткоин - одна из самых крупных и распределенных сетей по всему миру, в которой участвуют тысячи майнеров и майнинговых пулов из разных стран. Такое повсеместное распределение майнеров и огромное количество хэш-мощностей, коллективно работающих в сети, служат защитой от атаки 51%. Кроме того, биткоин-сообщество отличается высокой активностью и бдительностью. Оно быстро заметит любое необычное накопление мощности или потенциальную угрозу, тем самым предприняв упреждающие действия для предотвращения такой атаки. Таким образом, вероятность успешной атаки 51% на биткоин очень мала. Это делает биткоин одной из самых безопасных криптовалютных сетей на сегодняшний день.

Как предотвратить атаку 51%?

Для предотвращения атаки 51 % необходимо сочетание технических стратегий и участия сообщества, чтобы ни один человек или группа не смогли получить слишком большой контроль. Во-первых, очень важно распределить мощность майнинга между многими участниками. Этого можно добиться, поощряя майнеров присоединяться к меньшим пулам, а не объединяться в большие, что поможет предотвратить доминирование одного пула в сети. Кроме того, разбросанность майнинговых ферм по разным географическим точкам позволяет снизить риск региональных сбоев, затрагивающих слишком большую часть мощности сети.

Еще одна эффективная стратегия - обновление технологии, лежащей в основе блокчейна. Например, переход от системы Proof of Work (PoW), где мощность майнинга диктует контроль, к системе Proof of Stake (PoS) может значительно снизить риск атаки 51 %. В PoS способность человека подтверждать транзакции и создавать новые блоки зависит от количества монет, которыми он владеет и которые он готов внести в стейкинг в качестве гарантии. Этот метод позволяет снизить зависимость от вычислительной мощности как основного ресурса для воздействия на блокчейн.

Помимо этих технических мер, сообществу блокчейна важно сохранять бдительность. Внедрение систем, отслеживающих необычную активность в сети, поможет выявить потенциальные угрозы на ранней стадии. Важную роль также играют протоколы быстрого реагирования, в которых правила или настройки могут быть быстро скорректированы в ответ на подозрительные изменения мощности майнинга. В совокупности эти стратегии создают защиту, которая делает атаку 51 % очень сложной, помогая сохранить безопасность и надежность сети.