Що таке атака 51%, як вона працює та яку загрозу несе?

Атака 51% — це атака на блокчейн криптовалюти групою майнерів, які контролюють понад 50% хешрейту майнінгу у мережі. Володіння 51% вузлів у мережі дає контролюючим сторонам право змінювати блокчейн.

Зловмисники зможуть перешкодити новим транзакціям отримати підтвердження, що дозволить їм зупинити платежі між деякими чи всіма користувачами. Вони також зможуть скасувати транзакції, які були завершені, поки вони контролювали мережу. Скасування транзакцій може дозволити їм двічі витрачати монети — одна з проблем, для запобігання якої були створені механізми консенсусу, такі як Proof-of-Work.

Як працює атака 51%?

Блокчейн — це розподілений реєстр — по суті, база даних, яка записує транзакції та інформацію про них, а потім шифрує дані. Мережа блокчейна досягає консенсусу більшості щодо транзакцій шляхом процесу перевірки, а блоки, в яких зберігається інформація, запечатуються. Блоки пов'язані один з одним за допомогою криптографічних методів, при яких інформація про попередній блок записується в кожному блоці. Це робить блоки майже неможливими для зміни після того, як вони будуть підтверджені достатньо разів.

Атака 51% — це вплив на блокчейн, коли група контролює понад 50% хеш-потужності — обчислень, що вирішують криптографічну головоломку — мережі. Потім ця група вводить змінений блокчейн у мережу в дуже конкретній точці блокчейну, яка теоретично приймається мережею, тому що зловмисники володітимуть більшою його частиною.

Змінити історичні блоки (транзакції, заблоковані до початку атаки) буде вкрай складно навіть у разі атаки 51%. Чим далі перебувають транзакції, тим складніше їх змінити. Отже, неможливо змінити транзакції до контрольної точки, де транзакції жорстко закодовані у програмному забезпеченні Bitcoin.

Атаки непомірно дорогі

Атака 51% — вкрай складне завдання для криптовалют з великим рівнем участі. У більшості випадків група зловмисників повинна мати можливість контролювати необхідний 51% та мати блокчейн, який можна задіяти у потрібний момент. Вартість атаки — один з найважливіших факторів, що запобігають атаці 51%.

Факт: Послуги з оренди хеш-потужностей забезпечують зловмисникам нижчі витрати, оскільки вони можуть орендувати стільки хеш-потужностей, скільки їм потрібно на час атаки.

Наприклад, найбільш сучасним майнером на інтегральних схемах (ASIC) для конкретних додатків є Bitmain S19 XP Hyd. Він коштує понад 19 800 доларів і має швидкість хешування 255 терахешів за секунду (TH/s).

Три найкращі пули для майнінгу Bitcoin з хешрейту:

1. FoundryUSA: 40,66 екзахешів за секунду (EH/s); 20,5% від загального хешрейту мережі;
2. F2Pool: 34,41 ЕГ/с; 17,4% від загального хешрейту мережі;
3. AntPool: 29,72 ЕГ/с; 15% загального хешрейту мережі.

У сукупності ці три пули складають 52,9% хешрейту мережі, що становить колосальні 104,5 EH/s (1,045 мільйона TH/s). Щоб зрівнятися з цим хешрейтом, зловмисникам знадобиться понад 409 800 пристроїв S19 XP, що становитиме близько 8,1 мільярда доларів фіксованих витрат. Також для реалізації атаки знадобиться будівля для розміщення обладнання, обслуговуючий персонал, електрика та охолодження.

Основні криптовалюти, такі як Bitcoin або Ethereum, навряд чи можуть постраждати від атак 51% через надмірно високу вартість придбання такої великої обчислювальної потужності. З цієї причини атаки 51% зазвичай обмежуються криптовалютами з меншою участю та потужністю хешування.

Час атаки

На додаток до витрат, група, яка намагається атакувати мережу за допомогою атаки 51%, повинна не тільки контролювати 51% мережі, але й ввести змінений блокчейн у дуже точний час. Навіть якщо зловмисники володіють 51% швидкості хешування мережі, вони все одно не зможуть йти в ногу зі швидкістю створення блоків або вставити свій ланцюжок до того, як «справжня» мережа блокчейна створить нові дійсні блоки.

Знову ж таки, це можливо в невеликих криптовалютних мережах, тому що там менше учасників і нижчі швидкості хешування. Великі мережі унеможливлюють введення зміненого блокчейну.

Факт: Незважаючи на назву, для запуску атаки 51% не обов'язково мати 51% потужності майнінгу мережі. Однак така атака матиме набагато менші шанси на успіх.

Результати успішної атаки

У разі успішної атаки зловмисники можуть заблокувати транзакції інших користувачів або скасувати їх, і знову витратити ту саму криптовалюту. Ця вразливість, відома як подвійна витрата, є цифровим еквівалентом ідеальної підробки паперових грошей. Це також основна проблема криптовалют, яку механізми консенсусу блокчейна повинні запобігати.

Зловмисники, які успішно запустили атаку 51%, можуть також реалізувати атаку типу «відмова в обслуговуванні» (DoS), коли вони блокують адреси інших майнерів на період, коли вони контролюють мережу. Це утримує «чесних» майнерів від відновлення контролю над мережею до того, як нечесний ланцюжок стане постійним.

Які мережі ризикують будти атаковані 51%?

Тип обладнання для майнінгу також є важливим фактором. Майнінгові мережі, захищені ASIC, менш уразливі, ніж ті, які можна майнити за допомогою графічних процесорів (відеокарт), адже ASIC набагато швидші. Хмарні сервіси, такі як «брокер хеш-потужності» NiceHash, теоретично дозволяють запустити атаку 51%, використовуючи лише орендовану хеш-потужність, особливо проти невеликих мереж, що використовують лише GPU.

Bitcoin Gold був привабливою метою для зловмисників через те, що криптовалюта має відносно невеликий хешрейт мережі. З червня 2019 року Ініціатива цифрової валюти Мічиганського технологічного інституту спостерігала і виявила понад 40 атак 51%, що також називаються реорганізацією ланцюжка або реорганізацією, на Bitcoin Gold, Litecoin та інших дрібніших мереж криптовалют.

Питання та відповіді

Що така атака 51%?

Атака 51% — це реструктуризація блокчейна зловмисниками, яким належить понад 51% загальної потужності хешування криптовалюти.

Чи можлива атака 51% на Bitcoin?

Блокчейн Bitcoin може зазнати атаки 51%, але для цього зловмисник повинен мати дуже хороші фінансові ресурси. Зазвичай загальна вартість придбання достатньої хеш-потужності для реалізації атаки запобігає спробі ще на етапі планування.

Скільки коштує атака 51% на мережу Bitcoin?

Станом на 14 липня 2022 року зловмисникам потрібно буде контролювати 101 EH/с хеш-потужності, щоб атакувати блокчейн Bitcoin. Це понад 396 000 найпотужніших майнерів ASIC, які мають хешрейт на одиницю 255 TH/s та коштують майже 8 мільярдів доларів.