Що таке атака 51 у блокчейні?

Атака 51: як це працює?

Атака 51% — це коли одна сторона (група майнерів або один майнер) отримує контроль над більш ніж половиною обчислювальної потужності мережі в блокчейні, що дає їй змогу порушити нормальне функціонування цієї мережі. Така атака найчастіше трапляється в блокчейнах із консенсусом Proof-of-Work (PoW), де майнери розв’язують складні математичні задачі, щоб підтвердити нові блоки та додати їх у ланцюжок.

Ось як це працює:

1. Отримання більшості обчислювальної потужності. Зловмисники повинні заволодіти більш ніж 50% хешрейту мережі. Це може статися шляхом об’єднання ресурсів великих майнінгових пулів або шляхом створення централізованої групи майнерів.
2. Хешрейт і маніпуляція блоками та транзакціями. Володіючи більшою частиною хешрейту, зловмисники можуть почати будувати свою власну «альтернативну» версію блокчейну. Ця версія міститиме певні блоки і транзакції, які зловмисники хочуть приховати або змінити. Наприклад, вони можуть провести «подвійне витрачання» — провести транзакцію, а потім видалити її, переписавши блокчейн.
3. Перезапис блокчейну. Нода — це вузол мережі, який зберігає копію всього блокчейну і бере участь у його перевірці та синхронізації. У міру зростання альтернативного ланцюжка зловмисники можуть зробити його довшим за основний ланцюжок і представити його нодам мережі як «істинний» ланцюг. Згідно з правилами блокчейну, ноди зазвичай визнають найдовший ланцюжок основним. У результаті мережа прийме маніпульовану версію блокчейну.
4. Подвійне витрачання та інші загрози. За допомогою атаки 51% зловмисники можуть проводити одну й ту саму криптовалюту двічі, що підриває довіру до системи. Вони також можуть блокувати транзакції інших користувачів, втручаючись у процес додавання нових блоків.
5. Обмеження та ризики атаки. Варто зазначити, що, хоча зловмисники можуть переписувати блоки та маніпулювати транзакціями, вони не можуть змінювати правила мережі, наприклад, створювати нові монети або керувати чужими активами. Крім того, проведення атаки 51% на великі мережі, як-от Bitcoin або Ethereum, вимагає колосальних ресурсів і стає майже невигідним з економічного погляду.

Висока вартість 51 атаки

Атака 51 на великі блокчейни майже нездійсненна через величезні витрати на її реалізацію. Щоб захопити більшу частину потужності мережі, зловмисникові знадобляться мільйони доларів на обладнання та енергію, що робить подібні атаки економічно невигідними. Ба більше, успішна атака може обвалити вартість криптовалюти через втрату довіри користувачів, знецінюючи отриманий прибуток. До того ж зловмисники ризикують зіткнутися з юридичними наслідками. У результаті атака 51 відсоток малоймовірна для великих мереж, але становить загрозу для невеликих блокчейнів із меншими витратами на її проведення.

Ризики та наслідки атаки 51%

Атака 51% може мати серйозні наслідки для блокчейну і його користувачів, оскільки вона підриває ключові принципи безпеки і децентралізації. Основний ризик атаки – можливість подвійного витрачання, коли зловмисник здійснює транзакцію, а потім переписує історію блокчейну, видаляючи її з реєстру і переказувати кошти знову на свій рахунок. Це призводить до фінансових втрат для учасників мережі, оскільки користувачі можуть отримати непідтверджені, скасовані транзакції. Крім того, атакувальник може заблокувати або відтермінувати транзакції інших користувачів, створюючи свого роду централізований контроль над мережею, що суперечить її децентралізованій природі.

Крім фінансових втрат, атака 51% спричиняє підрив довіри до мережі і може істотно знизити вартість криптовалюти. Побачивши, що мережа схильна до таких атак, користувачі та інвестори можуть втратити впевненість у її надійності, що призводить до відпливу капіталу і падіння ринкової ціни активу. У результаті страждають не тільки ті, хто безпосередньо бере участь в атаці, а й усі власники криптовалюти, чия вартість знижується. У довгостроковій перспективі атака 51% здатна підірвати репутацію блокчейну і його проєкту, що тягне за собою втрату партнерств, підтримку з боку розробників і, в кінцевому підсумку, зниження практичної цінності мережі.

Атака 51: приклад

Розглянемо випадки атак 51% на різні блокчейни.

Ethereum Classic

Одним із найвідоміших прикладів атаки 51% є інцидент із криптовалютою Ethereum Classic (ETC) у січні 2019 року. Під час атаки зловмисники отримали контроль над більшою частиною обчислювальної потужності мережі, що дало їм змогу провести кілька операцій подвійного витрачання на загальну суму близько 1,1 мільйона доларів. Вони відправили транзакції на кілька бірж, а потім переписали історію блокчейну, скасовуючи оригінальні транзакції та повертаючи кошти собі.

Ця атака спричинила серйозні проблеми: біржі призупинили виведення коштів для Ethereum Classic, а користувачі втратили довіру до мережі, що вплинуло на ринкову ціну ETC. Інцидент показав, наскільки вразливими можуть бути блокчейни з відносно невеликим хешрейтом, і наголосив на важливості безпеки та децентралізації для запобігання подібних загроз.

Bitcoin Gold (BTG)

У травні 2018 року Bitcoin Gold зазнав атаки 51%, яка призвела до подвійного витрачання коштів на суму близько 18 мільйонів доларів. Зловмисники використовували потужне орендоване обладнання для захоплення більш ніж половини хешрейту мережі й відправляли транзакції на біржі, а потім переписували історію блоків, скасовуючи перекази та повертаючи кошти. Ця хакерська атака підкреслила вразливість блокчейнів із меншою кількістю майнерів.

Vertcoin (VTC)

Наприкінці 2018 року Vertcoin кілька разів піддавався атакам 51%. Зловмисники змогли створити паралельний ланцюжок і провести операції подвійного витрачання. Мережі Vertcoin довелося пережити кілька спроб атак за короткий період, що негативно позначилося на репутації проєкту і його екосистемі.

Grin (GRIN)

У 2020 році блокчейн Grin, який використовує алгоритм Proof-of-Work на основі протоколу Mimblewimble, також був атакований. Атакуючі отримали контроль над більш ніж 50% потужності мережі та використовували її для маніпуляцій із блоками та транзакціями. Цей інцидент знову продемонстрував, що менш захищені мережі з низьким хешрейтом особливо вразливі для атак.

Як запобігти 51 атаці в блокчейні?

Запобігання атаці 51% вимагає комплексного підходу, що включає посилення безпеки та стійкості блокчейн-мережі. Розглянемо основні способи, які можуть допомогти знизити ризик атаки.

Зміна алгоритму консенсусу

Перехід на менш уразливий до атак 51% алгоритм консенсусу, наприклад, Proof-of-Stake (PoS) або його модифікації, може підвищити безпеку мережі. У PoS для участі в консенсусі потрібні криптовалютні активи, а не обчислювальна потужність, що знижує ймовірність атак і робить захоплення контролю над мережею менш економічно вигідним.

Затримка підтверджень у блокчейні

Введення затримки в підтвердженні транзакцій може допомогти зменшити ризик подвійного витрачання. Додаткова кількість підтверджень дає змогу мережі виявити та запобігти спробам маніпулювати транзакціями, що особливо актуально для невеликих блокчейнів, які є більш вразливими до атак.

Система штрафів

Впровадження системи штрафів може стати ефективним заходом захисту від атак. У мережах PoS зловмисники, які порушують правила мережі, можуть втрачати частину своїх стейків, що робить атаку економічно невигідною і знижує стимул для атакувальників.

Аудит протоколу блокчейну

Регулярні аудити протоколу допомагають виявити вразливості в мережі до того, як вони будуть використані зловмисниками. Технічний аналіз структури та процесів блокчейну дає змогу своєчасно усунути можливі слабкі місця.

Захист архітектури протоколу за допомогою аудиту безпеки блокчейну

Смартконтракти є одним із ключових елементів, які проходять перевірку в процесі всебічного аудиту безпеки блокчейн-архітектури. Проведення такого аудиту дає змогу не тільки виявити потенційні вразливості, а й поліпшити загальну стійкість мережі до атак. Аудит охоплює всі елементи системи, від смартконтрактів до консенсусних механізмів, і допомагає мінімізувати ризики для блокчейну.

Обмеження атаки 51%

Хоча атака 51% дозволяє зловмиснику завдати істотної шкоди, вона не дає йому можливості скасовувати транзакції інших користувачів, створювати нові монети або красти чужі кошти. Крім того, що старіша транзакція, то складніше її підмінити, оскільки для цього потрібно добути дедалі більше блоків. Саме тому для захисту транзакцій у мережі Біткоїн зазвичай потрібно мінімум 6 підтверджень перед остаточним опрацюванням.

Чи можлива атака 51% на Bitcoin?

Щоб дізнатися, чи можлива атака 51% на біткоїн, потрібно для початкууявити, що таке біткоїн. У біткоїна найбільший і децентралізований блокчейн у плані безпеки та обчислювальної потужності. Теоретично атака 51 біткоїн можлива, але на практиці вона вкрай малоймовірна через величезні витрати й складність. Для захоплення більш ніж половини хешрейту мережі зловмисникові знадобиться колосальна кількість обчислювальних ресурсів і електроенергії, що оцінюється в сотні мільйонів доларів. Крім того, навіть якщо таку атаку вдасться провести, її економічна вигода сумнівна: успіх може викликати обвал ціни біткоїна, позбавляючи нападника очікуваного прибутку.

Крім того, децентралізація і майнінг сприяють зниженню вразливості мережі до таких атак. Блокчейн Біткоїна також використовує затримки підтверджень (6 підтверджень) для захисту від маніпуляцій з недавно доданими блоками. Таким чином, хоча можливість атака на біткоїн 51 теоретично існує, витрати, репутаційні та юридичні ризики роблять атаку 51 блокчейн практично нездійсненною для Bitcoin.

Висновок

Атака 51 простими словами є серйозною вразливістю, яка підриває довіру до блокчейн-мереж, але вона не є неминучою загрозою. Мережі з високим ступенем децентралізації та грамотним підходом до безпеки продовжують захищати свої активи від зловмисників. Саме тому для інвесторів і користувачів важливо ретельно обирати блокчейни та розуміти, які заходи безпеки застосовуються в тих мережах, де вони планують працювати.