Атака 51%: Правда о самой большой угрозе блокчейна

В огромной вселенной технологии блокчейн термин «атака 51 %» выделяется как надвигающийся призрак. Но что именно это такое? И почему это должно волновать всех, кто инвестирует в криптовалюты? Данная статья проливает свет на это загадочное явление, раскрывая его тонкости и последствия для будущего цифровых валют.

Что такое атака 51%?

Атака 51% — это потенциальная уязвимость в сетях блокчейн, особенно в тех, которые используют механизм консенсуса Proof of Work (PoW). При такой атаке один человек или группа людей получает контроль над более чем 50 % общей вычислительной мощности сети блокчейн, также известной как хэшрейт.

Получив контроль над большинством, злоумышленник может:

• Изменение истории транзакций: Они могут переписывать части блокчейна, что позволяет им стирать или изменять детали прошлых транзакций.
• Двойная трата монет: Злоумышленник может потратить одни и те же монеты более одного раза. Например, он может отправить транзакцию получателю, а затем, используя свой контроль большинства, создать альтернативную версию блокчейна, в которой эта транзакция никогда не проводилась, фактически вернув себе потраченные монеты.
• Предотвращение новых транзакций: Они могут остановить подтверждение новых транзакций, не включая их в добываемые блоки.

Название «атака 51%» обусловлено тем, что для выполнения этих действий злоумышленнику требуется чуть больше половины вычислительной мощности сети. Этот тип атаки подрывает децентрализованную природу блокчейна, поскольку позволяет одному субъекту оказывать неоправданное влияние и контролировать сеть.

Как работает атака 51%?

Вот подробное описание того, как работает 51-процентная атака:

1. Понимание основ блокчейна:

• Децентрализация: Блокчейн — это децентрализованная сеть, в которой множество участников (нод) поддерживают и подтверждают общую книгу транзакций.
• Механизм консенсуса: Чтобы транзакция была добавлена в блокчейн, сеть должна прийти к консенсусу. В блокчейне PoW это достигается, когда майнеры решают сложные математические задачи, чтобы подтвердить транзакции и добавить новые блоки.

2. Роль майнеров:

• Майнеры соревнуются в решении этих задач, и тот, кто решит их первым, получает право добавить следующий блок в блокчейн.
• За свои усилия майнеры получают вознаграждение в виде родной криптовалюты блокчейна.
• Безопасность блокчейнов PoW основывается на том, что ни один майнер или пул майнеров не контролирует большую часть общей вычислительной мощности сети.

3. Получение контроля над большинством:

• Атака 51 % происходит, когда майнер или майнинг-пул получает контроль над более чем 50 % общей вычислительной мощности сети блокчейн.
• Получив контроль над большинством, злоумышленник может опередить остальную сеть в создании блоков.

4. Двойная трата:

• Основная угроза атаки 51 % заключается в возможности двойной траты монет.
• Злоумышленник может отправить транзакцию получателю, одновременно тайно добывая параллельную цепочку, в которой те же монеты отправляются на другой адрес, контролируемый злоумышленником.
• Обладая большей частью мощности хеширования, злоумышленник может добиться того, что его секретная цепочка будет расти быстрее, чем основная.
• Когда секретная цепочка станет длиннее основной, она может быть передана в сеть, которая признает ее законной из-за ее длины.
• Это аннулирует первоначальную транзакцию, позволяя злоумышленнику потратить одни и те же монеты дважды.

5. Переписывание истории транзакций:

• Имея контроль над большинством, злоумышленник также может исключить или изменить порядок транзакций, что потенциально может привести к потере доверия к блокчейну.

Исторические случаи 51-процентных атак

Криптовалютная сфера стала свидетелем нескольких атак 51 %. Среди них можно отметить следующие:

Ethereum Classic подвергается второй атаке 51% за неделю

Подробности

Ethereum Classic пережил третью атаку 51% за месяц, в результате которой было реорганизовано более 14 000 блоков (в общей сложности). Об этом сообщили материнская компания майнинг пула Ethermine, Bitfly, и криптовалютная биржа Binance. В результате все выплаты, снятие средств и депозиты в Ethereum Classic были приостановлены.

Хотя разработчики Ethereum Classic изначально отрицали реорганизацию или атаку 51 %, аналитическая компания Bitquery, специализирующаяся на блокчейне, сообщила, что злоумышленник дважды потратил более 800 000 ETC (стоимостью около $5,6 млн) и заплатил около 17,5 BTC ($204 000), чтобы приобрести хэш-мощность для атаки.

Последствия

Реорганизованная история транзакций стала самой длинной цепочкой в сети. Однако большинство майнеров Ethereum Classic, включая Ethermine, продолжали майнить на более короткой версии сети. В связи с недавними сетевыми атаками биржам и майнинг пулам было рекомендовано значительно увеличить время подтверждения всех депозитов и входящих транзакций.

Причина

Перестройка цепи происходит, когда некий субъект получает больше мощности хэширования, чем остальные майнеры сети. Это позволяет ему переписать историю цепочки и дважды потратить родную валюту блокчейна. В данном случае мощность хеширования на Ethereum Classic значительно снизилась.

Bitcoin SV: цель нескольких 51% атак

Bitcoin Satoshi’s Vision (BSV), форк блокчейна Bitcoin (BTC), стал заметной мишенью для атак 51 %. В течение нескольких месяцев BSV пережил несколько атак на реорганизацию (reorg) блокчейна, которые свидетельствуют об атаках 51 %.

Три нападения за три месяца

В период с 24 июня по 9 июля Bitcoin SV подвергся четырем отдельным попыткам атаки 51%. В результате этих атак монеты, потраченные дважды, были отправлены на криптовалютную биржу Bitmart. Как сообщается, атаки 24 июня и 1 июля сначала остались незамеченными, а расследование началось только после инцидента 6 июля. Некоторые биржи, например Huobi, в ответ на это временно приостановили предоставление услуг по вводу и выводу средств для BSV.

В августе Bitcoin SV столкнулся с еще одной предполагаемой атакой 51 %. Это было похоже на предыдущие инциденты, произошедшие в период с конца июня по первую неделю июля. Во время этой атаки злоумышленник скомпрометировал около 10 часов транзакций в цепочке Bitcoin SV.

Modus Operandi

В обоих случаях злоумышленники использовали схожие методы. В июньской и июльской атаках злоумышленник использовал псевдоним «Zulupool» (не связанный с одноименным легитимным майнером Hathor Network). Напротив, в августовской атаке злоумышленник выдавал себя за майнинг пул Taal.

Основная угроза этих атак заключалась в возможности двойной траты монет. В ходе июньской и июльской атак были обнаружены транзакции с двойным расходом, однако неизвестно, удалось ли августовскому злоумышленнику отправить на какую-либо биржу BSV с двойным расходом.

Реагирование и смягчение последствий

В ответ на атаки Ассоциация биткоина посоветовала операторам честных нод пометить ложные цепочки, инициированные хакером, как недействительные. Это необходимо для того, чтобы злоумышленники не получили никакой экономической выгоды, например, двойной траты.

Эти инциденты подчеркивают уязвимость некоторых блокчейнов, особенно при значительном снижении мощности хэширования. Для предотвращения подобных атак сетям крайне важно поддерживать высокий уровень безопасности.

Последствия атаки 51%

Атака 51%, одна из самых значительных уязвимостей в сетях блокчейн, может иметь глубокие последствия. Вот подробное исследование ее последствий:

1. Целостность блокчейна:

• Неизменность под угрозой: Один из основных принципов блокчейна — его неизменяемость, то есть после добавления данных они не могут быть изменены. Атака 51 % может переписать часть блокчейна, подорвав этот принцип.
• Потеря доверия: Если пользователи и инвесторы считают, что блокчейн может быть легко изменен, они могут потерять доверие к надежности и безопасности блокчейна.

2. Финансовые последствия::

• Двойная трата: Основная угроза атаки 51% — возможность двойной траты монет. Это означает, что злоумышленник может потратить одни и те же монеты более одного раза, что приводит к потенциальному финансовому мошенничеству.
• Денежные потери: Успешная двойная трата может привести к значительным финансовым потерям для пользователей, бирж и других организаций, принимающих криптовалюту.
• Влияние на рыночную стоимость: Новости об атаке 51 % могут привести к резкому падению рыночной стоимости криптовалюты, поскольку инвесторы и пользователи теряют доверие.

3. Операционные сбои:

• Отмена транзакций: Злоумышленник, обладающий контрольным пакетом, может отменить транзакции, которые он отправил, пока находился под контролем, что приведет к нарушению нормального хода операций в блокчейне.
• Остановки транзакций: Злоумышленник может приостановить подтверждение новых транзакций, что приведет к остановке работы сети.

4. Вопросы безопасности:

• Повышенная уязвимость: После успешной атаки на сеть она может восприниматься как более уязвимая, что привлекает больше злоумышленников для ее дальнейшей эксплуатации.
• Разделение цепи: В некоторых случаях, чтобы противостоять атаке 51 %, сообщество может принять решение о жестком форке, что приведет к разделению блокчейна. Это может привести к созданию двух отдельных цепочек, каждая со своей версией истории транзакций.

5. Ущерб репутации:

• Потеря доверия: Успешная атака 51% может запятнать репутацию пострадавшего блокчейна. Это может отпугнуть новых пользователей и инвесторов от присоединения к экосистеме.
• Влияние на партнерские отношения: Предприятия и другие организации, сотрудничающие с пострадавшим блокчейном, могут пересмотреть свое сотрудничество из-за проблем с безопасностью.

6. Воздействие на экосистему:

• Биржи: Криптовалютные биржи могут исключить затронутую монету из списка или увеличить количество подтверждений, необходимых для транзакций, что сделает их более обременительными для пользователей.
• Майнеры: Майнеры могут покинуть пострадавший блокчейн в поисках более безопасных и прибыльных альтернатив, что приведет к дальнейшему снижению хеширующей способности сети и повышению ее уязвимости.

7. Более широкие последствия:

• Влияние на регулирование: Повторяющиеся атаки 51% могут привлечь внимание регуляторов, и власти могут ввести более строгие правила для операций с блокчейном.
• Восприятие технологии блокчейн: Такие атаки могут повлиять на восприятие технологии блокчейн в обществе, заставив людей скептически относиться к ее заявленным преимуществам в плане безопасности.

По сути, хотя атака 51 % является технической уязвимостью, ее последствия распространяются на финансовую, операционную, репутационную и даже нормативную сферы. Это подчеркивает важность надежных мер безопасности и бдительного сообщества в мире децентрализованных систем.

Меры по предотвращению атаки 51 %

1. Увеличение хэшрейта:

• Укрепление безопасности: Блокчейн с высокой совокупной вычислительной мощностью (хешрейтом) сложнее атаковать. Чем более децентрализован майнинг, тем более безопасной становится сеть, поскольку одному субъекту сложнее получить контроль над большинством.
• Поощрение большего числа майнеров: Предлагая лучшее вознаграждение за майнинг или оптимизируя процесс майнинга, блокчейн может привлечь больше майнеров, тем самым увеличивая общий хэшрейт.

2. Построение сети богатства

Сеть богатства — это децентрализованная экосистема майнинг пулов, участники которой предоставляют свои вычислительные ресурсы для подтверждения и обеспечения безопасности блокчейна. Основная цель сети богатства — обеспечить широкое распределение контроля и влияния на блокчейн, снизив риск получения контрольного пакета акций одним субъектом.

3. Принятие альтернативных механизмов консенсуса:

• Доказательство доли (Proof of Stake, PoS): В отличие от PoW, которая полагается на вычислительные мощности, PoS требует от валидаторов владения криптовалютой в качестве залога для подтверждения транзакций. Это делает 51 %-ные атаки финансово запретительными, поскольку злоумышленнику необходимо владеть большинством криптовалюты, что дорого и обесценивается при успешной атаке.
• Делегированное доказательство доли (DPoS): В DPoS для создания блоков сообщество избирает ограниченное число доверенных валидаторов. Это снижает риск атаки51 %, но в определенной степени централизует процесс.

4. Наказание злоумышленников:

• Криптографические методы: Некоторые блокчейны включают в себя криптографические методы, позволяющие обнаруживать и наказывать вредоносные действия, что делает их дорогостоящими и рискованными для злоумышленников.
• Потеря поставленных монет: В системах PoS злоумышленники могут потерять поставленные монеты, если их поймают при попытке атаковать сеть.

5. Транзакции с временной блокировкой:

• Отсрочка завершения транзакции: Благодаря введению временной блокировки транзакций злоумышленникам становится сложнее совершать двойные траты, так как им придется сохранять контроль над большинством хэш-мощностей в течение более длительного периода времени.

6. Решения на основе нескольких блокчейнов:

• Объединенный майнинг: Это позволяет майнеру добывать одновременно на нескольких блокчейнах. Это может повысить безопасность, поскольку атака на один блокчейн потребует атаки и на другие.
• Межцепочечное связывание: Связывание небольших, менее защищенных блокчейнов с более защищенными может повысить безопасность первых.

7. Увеличение количества подтверждений транзакций:

• Повышение требований к подтверждению: Биржи и кошельки могут увеличить количество подтверждений, необходимых для того, чтобы транзакция считалась окончательной. Таким образом, злоумышленникам будет сложнее совершить двойную транзакцию, поскольку им придется дольше сохранять контроль.

8. Активный мониторинг сети:

• Бдительное сообщество: Проактивное и бдительное сообщество может обнаружить необычные действия майнеров или схемы транзакций, подняв тревогу до того, как атака нанесет значительный ущерб.
• Аналитика в реальном времени: Внедрение аналитических инструментов в режиме реального времени может помочь в раннем обнаружении потенциальных атак 51%.

9. Просвещение общества:

• Информированность: Информирование пользователей, майнеров и заинтересованных сторон о рисках и признаках атаки 51% может способствовать повышению бдительности сообщества.
• Лучшие практики: Поощрение лучших практик среди бирж, таких как ожидание большего количества подтверждений в периоды предполагаемого повышенного риска, может снизить потенциальный ущерб.

По сути, ни одно решение не может гарантировать полную защиту от 51 % атак, но сочетание технических мер, бдительности сообщества и постоянных исследований может значительно снизить риск.

Будущее безопасности блокчейна

По мере того как блокчейн продолжает развиваться, растут и угрозы для него, что требует разработки передовых мер безопасности. Представляем вашему вниманию подробное исследование перспектив и проблем в области безопасности блокчейна:

1. Угроза квантовых вычислений:

• Квантовый вызов: Квантовые компьютеры, когда они станут достаточно мощными, представляют собой потенциальную угрозу для существующих криптографических методов, используемых в блокчейне. Потенциально квантовые алгоритмы могут взламывать широко используемые криптографические схемы, такие как RSA и ECC, гораздо быстрее, чем классические компьютеры.
• Постквантовая криптография: В настоящее время ведутся исследования по разработке криптографических методов, устойчивых к квантовым атакам. Эти новые алгоритмы призваны обеспечить безопасность блокчейн даже в мире, где распространены квантовые компьютеры.

2. Многоуровневые протоколы безопасности:

• Многоуровневость: Вместо того чтобы полагаться на один протокол безопасности, будущие блокчейны могут использовать несколько уровней защиты, чтобы даже если один из них будет скомпрометирован, вся система останется в безопасности.
• Адаптивные системы: Блокчейн может быть разработан таким образом, чтобы адаптировать и изменять свои протоколы безопасности в режиме реального времени в зависимости от обнаруженных угроз.

3. Децентрализованная верификация личности:

• Самоуправляемая идентичность: Эта концепция позволяет людям владеть, контролировать и делиться своей личной информацией без централизованных органов власти. Она может повысить безопасность, снизив риски, связанные с утечкой централизованных данных.
• Биометрическая верификация: Интеграция биометрических данных, таких как отпечатки пальцев или сканирование сетчатки глаза, может обеспечить дополнительный уровень безопасности для верификации пользователей в блокчейн.

4. Усовершенствованные механизмы консенсуса:

• За пределами PoW и PoS: Поскольку ограничения Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS) становятся очевидными, ведутся исследования по разработке новых механизмов консенсуса, более энергоэффективных, масштабируемых и безопасных.

5. Интероперабельность и безопасность:

• Межцепочечные операции: Поскольку несколько блокчейнов будут взаимодействовать и работать друг с другом, обеспечение безопасности межцепочечных операций будет иметь решающее значение.
• Стандартизированные протоколы безопасности: Возможно, будет сделан шаг в сторону стандартизации мер безопасности в разных блокчейнах, чтобы обеспечить единый уровень безопасности.

6. Интеграция искусственного интеллекта и машинного обучения:

• Анализ угроз в режиме реального времени: Алгоритмы искусственного интеллекта могут анализировать огромные объемы данных в режиме реального времени для обнаружения и противодействия подозрительной деятельности на блокчейне.
• Предиктивная безопасность: Модели машинного обучения могут предсказывать потенциальные угрозы безопасности на основе исторических данных, что позволяет принимать упреждающие меры.

7. Расширенные протоколы конфиденциальности:

• Доказательства с нулевым знанием: Такие методы, как zk-SNARK, позволяют проверять транзакции без раскрытия их деталей, что повышает уровень конфиденциальности и безопасности.
• Гомоморфное шифрование: Позволяет выполнять вычисления над зашифрованными данными без их расшифровки, обеспечивая конфиденциальность данных и одновременно позволяя использовать их в приложениях.

8. Модели регулирования и управления:

• Глобальное сотрудничество: По мере глобального распространения блокчейна между странами могут возникнуть совместные усилия по созданию стандартных протоколов безопасности и регулирования.
• Децентрализованное управление: Блокчейн-сети могут принять децентрализованные модели управления, позволяющие сообществу предлагать, голосовать и внедрять усовершенствования системы безопасности.

9. Образование и осведомленность:

• Обучающие программы: По мере того как блокчейн будет становиться мейнстримом, все большее внимание будет уделяться обучению разработчиков, пользователей и заинтересованных сторон передовым методам обеспечения безопасности.
• Бдительность сообщества: Хорошо информированное и бдительное сообщество может стать первой линией защиты от потенциальных угроз.

Обучающие программы: В заключение следует отметить, что будущее безопасности блокчейна — это динамичный ландшафт, в котором проблемы и инновации идут рука об руку. По мере становления технологии и расширения ее применения обеспечение ее безопасности будет оставаться главным приоритетом для разработчиков, предприятий и правительств.

Бдительность сообщества: Хорошо информированное и бдительное сообщество может стать первой линией защиты от потенциальных угроз.

Заключение

Привлекательность блокчейна заключается в его децентрализованности — маяке доверия в цифровую эпоху. Однако призрак атаки 51% служит суровым напоминанием о хрупком балансе между децентрализацией и уязвимостью. Хотя осуществить такую атаку на известные блокчейны — задача не из легких, угроза остается ощутимой для развивающихся сетей, что подчеркивает важнейшую роль инноваций и адаптивности в обеспечении безопасности блокчейна.

Реакция криптосообщества на эти вызовы заслуживает похвалы. Активные действия криптовалютного сообщества — от изучения альтернативных механизмов консенсуса до использования возможностей искусственного интеллекта для повышения безопасности — демонстрируют устойчивость и дальновидность отрасли. По мере приближения квантовых вычислений гонка за укрепление криптографической защиты усиливается, подчеркивая динамичное взаимодействие между технологическим прогрессом и императивами безопасности.

Каждому участнику экосистемы блокчейна необходимо знать об этих проблемах и развивающихся решениях. Будущее блокчейна — это не только использование его преобразующего потенциала, но и сохранение его целостности и надежности. В этом танце власти, инноваций и безопасности успех блокчейна будет зависеть от нашей коллективной приверженности сохранению его основополагающих принципов.

Вопросы и ответы