Что такое атака 51 в блокчейне?

Атака 51: как это работает?

Атака 51% — это когда одна сторона (группа майнеров или один майнер) получает контроль над более чем половиной вычислительной мощности сети в блокчейне, что позволяет ей нарушить нормальное функционирование этой сети. Такая атака чаще всего встречается в блокчейнах с консенсусом Proof-of-Work (PoW), где майнеры решают сложные математические задачи, чтобы подтвердить новые блоки и добавить их в цепочку.

Вот как это работает:

1. Получение большинства вычислительной мощности. Злоумышленники должны завладеть более чем 50% хешрейта сети. Это может произойти путем объединения ресурсов крупных майнинговых пулов или путем создания централизованной группы майнеров.
2. Хешрейт и манипуляция блоками и транзакциями. Обладая большей частью хешрейта, злоумышленники могут начать строить свою собственную «альтернативную» версию блокчейна. Эта версия будет содержать определенные блоки и транзакции, которые злоумышленники хотят скрыть или изменить. Например, они могут провести «двойное расходование» — провести транзакцию, а затем удалить ее, переписав блокчейн.
3. Перезапись блокчейна. Нода — это узел сети, который хранит копию всего блокчейна и участвует в его проверке и синхронизации. По мере роста альтернативной цепочки злоумышленники могут сделать ее длиннее, чем основная цепочка, и представить ее нодам сети как «истинную» цепь. Согласно правилам блокчейна, ноды обычно признают длиннейшую цепочку основной. В результате сеть примет манипулированную версию блокчейна.
4. Двойное расходование и другие угрозы. С помощью атаки 51% злоумышленники могут проводить одну и ту же криптовалюту дважды, что подрывает доверие к системе. Они также могут блокировать транзакции других пользователей, вмешиваясь в процесс добавления новых блоков.
5. Ограничения и риски атаки. Стоит отметить, что, хотя злоумышленники могут переписывать блоки и манипулировать транзакциями, они не могут менять правила сети, например, создавать новые монеты или управлять чужими активами. Кроме того, проведение атаки 51% на крупные сети, такие как Bitcoin или Ethereum, требует колоссальных ресурсов и становится почти невыгодным с экономической точки зрения.

Высокая стоимость 51 атаки

Атака 51 на крупные блокчейны почти невыполнима из-за огромных затрат на её реализацию. Чтобы захватить более половины мощности сети, злоумышленнику потребуются миллионы долларов на оборудование и энергию, что делает подобные атаки экономически невыгодными. Более того, успешная атака может обвалить стоимость криптовалюты из-за утраты доверия пользователей, обесценивая полученную прибыль. Вдобавок злоумышленники рискуют столкнуться с юридическими последствиями. В результате атака 51 процент маловероятна для крупных сетей, но представляет угрозу для небольших блокчейнов с меньшими затратами на её проведение.

Риски и последствия атаки 51%

Атака 51% может иметь серьезные последствия для блокчейна и его пользователей, поскольку она подрывает ключевые принципы безопасности и децентрализации. Основной риск атаки — возможность двойного расходования, когда злоумышленник совершает транзакцию, а затем переписывает историю блокчейна, удаляя её из реестра и переводя средства снова на свой счёт. Это приводит к финансовым потерям для участников сети, так как пользователи могут получить неподтверждённые, отмененные транзакции. Кроме того, атакующий может заблокировать или отсрочить транзакции других пользователей, создавая своего рода централизованный контроль над сетью, что идёт вразрез с её децентрализованной природой.

Помимо финансовых потерь, атака 51% вызывает подрыв доверия к сети и может существенно снизить стоимость криптовалюты. Увидев, что сеть подвержена таким атакам, пользователи и инвесторы могут потерять уверенность в её надёжности, что приводит к оттоку капитала и падению рыночной цены актива. В результате страдают не только те, кто непосредственно участвует в атаке, но и все владельцы криптовалюты, чья стоимость снижается. В долгосрочной перспективе атака 51% способна подорвать репутацию блокчейна и его проекта, что влечёт за собой потерю партнёрств, поддержку со стороны разработчиков и, в конечном итоге, снижение практической ценности сети.

Атака 51: пример

Рассмотрим случаи атак 51% на различные блокчейны.

Ethereum Classic

Одним из наиболее известных примеров атаки 51% является инцидент с криптовалютой Ethereum Classic (ETC) в январе 2019 года. В ходе атаки злоумышленники получили контроль над большей частью вычислительной мощности сети, что позволило им провести несколько операций двойного расходования на общую сумму около 1,1 миллиона долларов. Они отправили транзакции на несколько бирж, а затем переписали историю блокчейна, отменяя оригинальные транзакции и возвращая средства себе.

Эта атака вызвала серьёзные проблемы: биржи приостановили вывод средств для Ethereum Classic, а пользователи потеряли доверие к сети, что повлияло на рыночную цену ETC. Инцидент показал, насколько уязвимыми могут быть блокчейны с относительно небольшим хешрейтом, и подчеркнул важность безопасности и децентрализации для предотвращения подобных угроз.

Bitcoin Gold (BTG)

В мае 2018 года Bitcoin Gold подвергся атаке 51%, которая привела к двойному расходованию средств на сумму около 18 миллионов долларов. Злоумышленники использовали мощное арендованное оборудование для захвата более чем половины хешрейта сети и отправляли транзакции на биржи, а затем переписывали историю блоков, отменяя переводы и возвращая средства. Эта хакерская атака подчеркнула уязвимость блокчейнов с меньшим количеством майнеров.

Vertcoin (VTC)

В конце 2018 года Vertcoin несколько раз подвергался атакам 51%. Злоумышленники смогли создать параллельную цепочку и провести операции двойного расходования. Сети Vertcoin пришлось пережить несколько попыток атак за короткий период, что негативно сказалось на репутации проекта и его экосистеме.

Grin (GRIN)

В 2020 году блокчейн Grin, который использует алгоритм Proof-of-Work на основе протокола Mimblewimble, также был атакован. Атакующие получили контроль над более чем 50% мощности сети и использовали её для манипуляций с блоками и транзакциями. Этот инцидент снова продемонстрировал, что менее защищённые сети с низким хешрейтом особенно уязвимы для атак.

Как предотвратить 51 атаку в блокчейне?

Предотвращение атаки 51% требует комплексного подхода, включающего усиление безопасности и устойчивости блокчейн-сети. Рассмотрим основные способы, которые могут помочь снизить риск атаки.

Изменение алгоритма консенсуса

Переход на менее уязвимый к атакам 51% алгоритм консенсуса, например, Proof-of-Stake (PoS) или его модификации, может повысить безопасность сети. В PoS для участия в консенсусе требуются криптовалютные активы, а не вычислительная мощность, что снижает вероятность атак и делает захват контроля над сетью менее экономически выгодным.

Задержка подтверждений в блокчейне

Введение задержки в подтверждении транзакций может помочь уменьшить риск двойного расходования. Дополнительное количество подтверждений позволяет сети обнаружить и предотвратить попытки манипулировать транзакциями, что особенно актуально для небольших блокчейнов, более уязвимых к атакам.

Система штрафов

Внедрение системы штрафов может стать эффективной мерой защиты от атак. В сетях PoS злоумышленники, нарушающие правила сети, могут терять часть своих стейков, что делает атаку экономически невыгодной и снижает стимул для атакующих.

Аудит протокола блокчейна

Регулярные аудиты протокола помогают выявить уязвимости в сети до того, как они будут использованы злоумышленниками. Технический анализ структуры и процессов блокчейна позволяет своевременно устранить возможные слабые места.

Защита архитектуры протокола с помощью аудита безопасности блокчейна

Смарт-контракты являются одним из ключевых элементов, которые проходят проверку в процессе всестороннего аудита безопасности блокчейн-архитектуры. Проведение такого аудита позволяет не только обнаружить потенциальные уязвимости, но и улучшить общую устойчивость сети к атакам. Аудит охватывает все элементы системы, от смарт-контрактов до консенсусных механизмов, и помогает минимизировать риски для блокчейна.

Ограничения атаки 51%

Хотя атака 51% позволяет злоумышленнику нанести существенный ущерб, она не дает ему возможности отменять транзакции других пользователей, создавать новые монеты или красть чужие средства. Кроме того, чем старше транзакция, тем сложнее ее подменить, так как для этого потребуется добыть все больше блоков. Именно поэтому для защиты транзакций в сети Биткоин обычно требуется минимум 6 подтверждений перед окончательной обработкой.

Возможна ли атака 51% на Bitcoin?

Чтобы узнать возможна ли атака 51% на биткоин, нужно для начала представить что такое биткоин. У Биткоина самый крупный и децентрализованный блокчейн в плане безопасности и вычислительной мощности. Теоретически атака 51 биткоин возможна, но на практике она крайне маловероятна из-за огромных затрат и сложности. Для захвата более половины хешрейта сети злоумышленнику потребуется колоссальное количество вычислительных ресурсов и электроэнергии, что оценивается в сотни миллионов долларов. Кроме того, даже если такую атаку удастся провести, её экономическая выгода сомнительна: успех может вызвать обвал цены биткоина, лишая атакующего ожидаемой прибыли.

Кроме того, децентрализация и майнинг сопутствуют снижению уязвимости сети к таким атакам. Блокчейн Биткоина также использует задержки подтверждений (6 подтверждений) для защиты от манипуляций с недавно добавленными блоками. Таким образом, хотя возможность атака на биткоин 51 теоретически существует, затраты, репутационные и юридические риски делают атаку 51 блокчейн практически неосуществимой для Bitcoin.

Вывод

Атака 51 простыми словами является серьёзной уязвимостью, которая подрывает доверие к блокчейн-сетям, но она не является неизбежной угрозой. Сети с высокой степенью децентрализации и грамотным подходом к безопасности продолжают защищать свои активы от злоумышленников. Именно поэтому для инвесторов и пользователей важно тщательно выбирать блокчейны и понимать, какие меры безопасности применяются в тех сетях, где они планируют работать.