Атака 51% в мире блокчейна: риск финансовых потерь и подрыв репутации

Погрузитесь в мир угроз и защиты блокчейн-экосистемы

Фото: Shubham Dhage

Атака 51% на блокчейн — это такой сценарий атаки на сеть, использующей блокчейн и механизм консенсуса Proof of Work, при котором злоумышленник или группа злоумышленников получают контроль над более чем 50% вычислительной мощности (хешрейта) сети. Этот вид атаки позволяет атакующим манипулировать транзакциями и некоторыми функциями блокчейн-протоколов.

Как работает Атака 51%

В блокчейне новые транзакции группируются в блоки, которые затем добавляются в цепочку блоков. Но прежде, чем транзакция будет добавлена в блок, а блок в цепочку блоков, правомерность транзакций и блоков должна быть проверена — этим занимаются узлы сети. Чтобы не было известно заранее, кто конкретно создаст блок и тем самым исключить возможность сговора, новые блоки создаются в процессе майнинга, при котором майнеры конкурируют за право создать новый блок, добавить его в цепочку блоков и получить вознаграждение в виде криптовалюты. Для создания блока майнеры решают сложную вычислительную задачу — так называемое «доказательство работы» (Proof of Work, PoW). Кто первым нашёл решение — тот подтвердил (создал) блок. Таким образом появляется неопределённость в том, кто именно создаст блок, что наряду с децентрализацией улучшает безопасность сети.

Если злоумышленники контролируют более половины хешрейта сети, они могут эффективно создавать свои собственные блоки быстрее, чем остальные участники сети. Имея больше шансов на создание новых блоков, злоумышленники могут создавать альтернативную версию блокчейна.

Возможные последствия атаки 51%

Двойные расходы

Злоумышленники могут потратить криптовалюту, а затем отменить свои транзакции, подменив часть цепочки из последних блоков на новую, созданную ими, где траты не будет, что может привести к фактическому двойному расходу.

Цензура и манипуляция

Контролируя большую часть сети, злоумышленники могут блокировать транзакции, отдавать преимущество конкретным транзакциям, и в целом контролировать то, что записывается в блокчейн.

Понижение доверия

Атака 51% может подорвать доверие к блокчейну и его способности обеспечивать безопасность и надёжность.

Нарушение равновесия

Атака 51% нарушает равновесие в сети, позволяя одному участнику или группе участников контролировать большую часть сети.

Противодействие атаке 51%

Большинство блокчейнов, использующих PoW, сталкиваются с риском атаки 51%. Однако с течением времени и с усовершенствованием технологий появляются меры, направленные на предотвращение подобных атак. Что уже используется?

Увеличение количества подтверждений

Примером может служить увеличение числа подтверждений транзакции на централизованных биржах после атак 51% на сеть Ethereum Classic в 2019 и 2020 годах. Количество подтверждений для перевода на биржу доходило до 10000, что равнялось нескольким часам.

Многопуловая децентрализация

Распределение майнинга между множеством независимых пулов майнеров уменьшает риск атаки 51%. Если майнеры распределены между множеством пулов, то злоумышленнику потребуется контролировать несколько пулов, чтобы получить более 50% вычислительной мощности.

Разнообразие алгоритмов

Использование различных алгоритмов майнинга внутри одной сети уменьшает вероятность атаки 51%. Это делает атаку более сложной, так как злоумышленник должен контролировать несколько алгоритмов одновременно.

Механизмы обнаружения аномалий

Построение механизмов обнаружения необычной активности в сети может помочь выявить атаки 51% и другие вредоносные действия.

Принудительное разветвление цепи

В случае обнаружения атаки 51%, сообщество может решить провести жёсткое разветвление блокчейна (хардфорк), отбрасывая блоки, созданные злоумышленниками.

Активное сообщество и управление

Сильное и активное сообщество, которое следит за состоянием сети, быстро реагирует на подозрительную активность и может принимать меры для предотвращения таких атак, способствует снижению вероятности атаки 51%.

Постоянное обновление протоколов

Разработчики блокчейна должны постоянно обновлять протоколы для закрытия уязвимостей и предотвращения новых видов атак.

Образование и информирование

Информирование участников сети о возможных атаках и методах их предотвращения может помочь укрепить общую безопасность.

Внедрение протокола PirlGuard

Протокол PirlGuard препятствует автоматической синхронизации с какой-либо частной ветвью. При этом одноранговый узел, предлагающий свою цепь и откат цепи, будет вынужден майнить штрафные блоки, количество которых зависит от количества блоков, на которые произойдёт откат, если цепочка будет реорганизована и синхронизирована с предлагаемой частной ветвью. Таким образом, стоимость атаки 51% резко возрастает. Данный протокол в настоящее время реализован рядом проектов (Callisto Network, Expanse).

Противодействие концентрации вычислительной мощности

Ограничение количества мощности, которую один участник или группа может контролировать, может быть реализовано через различные механизмы, чтобы предотвратить слишком большую концентрацию мощности.

Примеры превышения 50% хешрейта сети

Инцидент с пулом Ghash.io

В 2014 году майнинг-пул Ghash.io временно достиг более 50% вычислительной мощности сети Bitcoin. Это вызвало серьёзные опасения по поводу централизации сети, так как один майнинг-пул мог бы манипулировать транзакциями. Ghash.io впоследствии предпринял шаги для уменьшения своей доли, чтобы уменьшить риск.

Инцидент с пулом 2miners.com

Пул 2miners.com являлся самым популярным пулом в 2018 году для майнинга монеты CLO. Его популярность была настолько велика, что пул смог собрать более 55% мощности сети Callisto Network.

Инцидент с сервисом NiceHash и пулом 2miners.com

В 2020 году, предположительно, сервис продажи вычислительной мощности NiceHash и пул 2miners.com использовались злоумышленниками для проведения атак 51% на сеть Ethereum Classic.

Примеры удачных атак 51%

Bitcoin Gold

В 2018 году сеть Bitcoin Gold столкнулась с атакой 51%, в результате которой злоумышленники успешно провели двойные расходы на биржах и получили значительную сумму средств.

Vertcoin

В 2018 году сеть Vertcoin также подверглась атаке 51%, что привело к двойным расходам.

Ethereum Classic

В 2019 и 2020 годах сеть Ethereum Classic сталкивалась с серией атак 51%, которые привели к двойным расходам на сумму более $7 млн. Атаки показали уязвимость сети и заставили комьюнити обсуждать целесообразность использования PoW и смену алгоритма. Количество подтверждений на биржах доходило до 10000, а переводы ETC были фактически парализованы в дни атак.

Заключение

Атака 51% остаётся значимой угрозой для PoW-блокчейнов и криптовалютной экосистемы. Понимание этой атаки и её последствий является одним из ключевых факторов обеспечения безопасности и долгосрочной устойчивости децентрализованных систем. Разработчики и участники сети должны работать над совершенствованием мер безопасности и управлением рисками, чтобы минимизировать угрозу атаки 51% и поддержать инновационное развитие блокчейна.

О технологиях

Последние новости

На сайте

Присоединяйтесь к нам

29.08.2023

#Атака 51% #Технология #Майнинг #Блокчейн