Εισαγωγή
Πριν αναλύσουμε την επίθεση 51%, είναι σημαντικό να κατανοείτε πλήρως την εξόρυξη και τα συστήματα που βασίζονται σε blockchain.
Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα του Bitcoin και της υποκείμενης τεχνολογίας blockchain του είναι η κατανεμημένη φύση της δημιουργίας και της επαλήθευσης δεδομένων. Η αποκεντρωμένη εργασία των κόμβων διασφαλίζει ότι τηρούνται οι κανόνες του πρωτοκόλλου και ότι όλοι οι συμμετέχοντες στο δίκτυο συμφωνούν για την τρέχουσα κατάσταση του blockchain. Αυτό σημαίνει ότι η πλειονότητα των κόμβων πρέπει να επιτυγχάνει τακτικά συναίνεση σχετικά με τη διαδικασία της εξόρυξης, την έκδοση του λογισμικού που χρησιμοποιείται, την εγκυρότητα των συναλλαγών κ.λπ.
Ο αλγόριθμος συναίνεσης του Bitcoin (αποδεικτικό εργασίας) είναι αυτός που διασφαλίζει ότι οι εξορύκτες είναι σε θέση να επικυρώσουν ένα νέο block συναλλαγών, μόνο εάν οι κόμβοι του δικτύου συμφωνούν συλλογικά ότι το hash του block το οποίο παρέχεται από τον εξορύκτη είναι ακριβές (δηλ. το hash του μπλοκ αποδεικνύει ότι ο εξορύκτης εργάστηκε αρκετά και βρήκε μια έγκυρη λύση για το πρόβλημα αυτού του block).
Η υποδομή του blockchain - ως ένα αποκεντρωμένο καθολικό και κατανεμημένο σύστημα - εμποδίζει οποιαδήποτε κεντρική οντότητα να κάνει χρήση του δικτύου για δικούς της σκοπούς. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν υπάρχει ενιαία αρχή στο δίκτυο του Bitcoin.
Δεδομένου ότι η διαδικασία εξόρυξης (σε συστήματα που βασίζονται σε αποδεικτικό εργασίας) περιλαμβάνει την επένδυση τεράστιων ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας και υπολογιστικών πόρων, η απόδοση ενός εξορύκτη βασίζεται στην ποσότητα της υπολογιστικής ισχύος που διαθέτει, και αυτό συνήθως αναφέρεται ως ισχύς hash ή hashrate. Υπάρχουν πολλοί κόμβοι εξόρυξης σε διάφορες τοποθεσίες και ανταγωνίζονται για να είναι οι επόμενοι οι οποίοι θα βρουν ένα έγκυρο hash του block και να ανταμειφθούν με νέα Bitcoin.
Σε ένα τέτοιο πλαίσιο, η ισχύς εξόρυξης διανέμεται σε διαφορετικούς κόμβους σε όλο τον κόσμο, πράγμα που σημαίνει ότι το hashrate δεν βρίσκεται στα χέρια μίας μόνο οντότητας. Τουλάχιστον δεν πρέπει να είναι.
Τι συμβαίνει όμως όταν το hashrate δεν διανέμεται πλέον αρκετά καλά; Τι συμβαίνει εάν, για παράδειγμα, μία μόνο οντότητα ή οργανισμός είναι σε θέση να αποκτήσει περισσότερο από το 50% του hashrate; Μια πιθανή συνέπεια αυτού είναι αυτό που ονομάζουμε επίθεση 51%, γνωστή και ως επίθεση πλειοψηφίας.
Τι είναι η επίθεση 51%;
Μια επίθεση 51% είναι μια πιθανή επίθεση σε ένα δίκτυο blockchain, στο οποίο μία μόνο οντότητα ή οργανισμός μπορεί να ελέγξει το μεγαλύτερο μέρος του hashrate, προκαλώντας πιθανώς διακοπή του δικτύου. Σε ένα τέτοιο σενάριο, ο εισβολέας θα είχε αρκετή ισχύ εξόρυξης για να αποκλείσει ή να τροποποιήσει σκόπιμα την καταχώριση των συναλλαγών. Θα μπορούσαν επίσης να αντιστρέψουν συναλλαγές που πραγματοποιήθηκαν ενώ είχαν τον έλεγχο - οδηγώντας σε πρόβλημα διπλής δαπάνης.
Μια επιτυχημένη επίθεση πλειοψηφίας θα επέτρεπε επίσης στον εισβολέα να αποτρέψει την επιβεβαίωση ορισμένων ή όλων των συναλλαγών (άρνηση υπηρεσίας συναλλαγής) ή να αποτρέψει ορισμένους ή όλους τους άλλους εξορύκτες από την εξόρυξη, με αποτέλεσμα αυτό που είναι γνωστό ως μονοπώλιο εξόρυξης.
Από την άλλη πλευρά, μια επίθεση πλειοψηφίας δεν θα επέτρεπε στον εισβολέα να αντιστρέψει συναλλαγές από άλλους χρήστες, ούτε να αποτρέψει τη δημιουργία και μετάδοση συναλλαγών στο δίκτυο. Η αλλαγή της ανταμοιβής του block, η δημιουργία νομισμάτων από το πουθενά ή η κλοπή νομισμάτων που δεν ανήκαν ποτέ στον εισβολέα θεωρούνται επίσης ακατόρθωτα γεγονότα.
Πόσο πιθανή είναι μια επίθεση 51%;
Εφόσον ένα blockchain διατηρείται από ένα κατανεμημένο δίκτυο κόμβων, όλοι οι συμμετέχοντες συνεργάζονται στη διαδικασία επίτευξης συναίνεσης. Αυτός είναι ένας από τους λόγους που τείνουν να είναι εξαιρετικά ασφαλείς. Όσο μεγαλύτερο είναι το δίκτυο, τόσο ισχυρότερη είναι η προστασία από επιθέσεις και παραποίηση δεδομένων.
Όσον αφορά τα Blockchain με αποδεικτικό εργασίας, όσο περισσότερο hashrate έχει ένας εξορύκτης, τόσο μεγαλύτερες είναι οι πιθανότητες να βρει μια έγκυρη λύση για το επόμενο block. Αυτό ισχύει επειδή η εξόρυξη περιλαμβάνει πολλές προσπάθειες hashing και περισσότερη υπολογιστική ισχύς σημαίνει περισσότερες δοκιμές ανά δευτερόλεπτο. Αρκετοί πρόωροι εξορύκτες εντάχθηκαν στο δίκτυο του Bitcoin για να συμβάλουν στην ανάπτυξη και την ασφάλειά του. Με την άνοδο της τιμής του Bitcoin ως νόμισμα, πολλοί νέοι εξορύκτες εισήλθαν στο σύστημα με στόχο να ανταγωνιστούν για τις ανταμοιβές block (προς το παρόν ορίζονται ως 6,25 BTC ανά block). Ένα τέτοιο ανταγωνιστικό σενάριο είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους το Bitcoin είναι ασφαλές. Οι εξορύκτες δεν έχουν κίνητρο να επενδύσουν μεγάλη ποσότητα πόρων, εάν δεν προτίθενται να ενεργούν με ειλικρίνεια και να προσπαθούν να λάβουν την ανταμοιβή block.
Επομένως, μια επίθεση 51% στο Bitcoin είναι μάλλον απίθανη λόγω του μεγέθους του δικτύου. Μόλις ένα blockchain μεγαλώσει αρκετά, η πιθανότητα ένα μεμονωμένο άτομο ή ομάδα να αποκτήσει αρκετή υπολογιστική ισχύ για να υπερκαλύχει όλους τους άλλους συμμετέχοντες πέφτει γρήγορα σε πολύ χαμηλά επίπεδα.
Επιπλέον, η αλλαγή των block που έχουν επιβεβαιωθεί γίνεται όλο και πιο δύσκολη όσο μεγαλώνει η αλυσίδα, επειδή όλα τα block συνδέονται μέσω κρυπτογραφικών αποδείξεων. Για τον ίδιο λόγο, όσο περισσότερες επιβεβαιώσεις έχει ένα block, τόσο υψηλότερο είναι το κόστος για την αλλαγή ή την αναστροφή των συναλλαγών σε αυτό. Επομένως, μια επιτυχημένη επίθεση θα μπορούσε πιθανώς να τροποποιήσει τις συναλλαγές μερικών πρόσφατων block, για ένα σύντομο χρονικό διάστημα.
Προχωρώντας παρακάτω, ας φανταστούμε ένα σενάριο στο οποίο μια κακόβουλη οντότητα δεν έχει κίνητρο το κέρδος και αποφασίζει να επιτεθεί στο δίκτυο του Bitcoin μόνο για να το καταστρέψει, ανεξάρτητα από το κόστος. Ακόμα κι αν ο εισβολέας καταφέρει να διακόψει το δίκτυο, το λογισμικό και το πρωτόκολλο του Bitcoin θα τροποποιηθούν γρήγορα και θα προσαρμοστούν ως απάντηση σε αυτήν την επίθεση. Αυτό θα απαιτούσε από τους άλλους κόμβους του δικτύου να καταλήξουν σε ομοφωνία και να συμφωνήσουν σε αυτές τις αλλαγές, αλλά αυτό πιθανότατα θα συνέβαινε πολύ γρήγορα σε μια κατάσταση έκτακτης ανάγκης. Το Bitcoin είναι πολύ ανθεκτικό σε επιθέσεις και θεωρείται το πιο ασφαλές και αξιόπιστο κρυπτονόμισμα που υπάρχει.
Παρόλο που είναι αρκετά δύσκολο για έναν εισβολέα να αποκτήσει περισσότερη υπολογιστική ισχύ από το υπόλοιπο δίκτυο του Bitcoin, αυτό δεν είναι τόσο δύσκολο να επιτευχθεί σε μικρότερα κρυπτονομίσματα. Σε σύγκριση με το Bitcoin, τα altcoin έχουν σχετικά χαμηλή ποσότητα ισχύος hash που εξασφαλίζει το blockchain τους. Αρκετά χαμηλή ώστε να είναι δυνατή η πραγματοποίηση επιθέσεων 51%. Μερικά αξιοσημείωτα παραδείγματα κρυπτονομισμάτων που έπεσαν θύματα επιθέσεων πλειοψηφίας περιλαμβάνουν τα Monacoin, Bitcoin Gold και ZenCash.