Атака 51%: что это и как она работает?

Хотя технология блокчейн в целом считается более безопасной, чем большинство традиционных финансовых систем, у нее есть свои риски. Одной из самых больших угроз блокчейнам является атака 51%, также известная как «атака большинства». Это атака, при которой злоумышленник захватывает больше половины майнинговых мощностей сети. Как известно, блокчейн управляется независимыми нодами (узлами), поэтому для принятия любого решения достаточно завладеть 51% всех нод блокчейна.

Таким образом, контроль над 51% блокчейна может привести нарушению безопасности всей сети. В этом случае хакер сможет менять механизм консенсуса, совершать двойные траты и многое другое. В этой статье мы расскажем, что такое «атака 51%», как она работает и как ее избежать.

Что такое «атака 51%»?

«Атака 51%» — это хакерская атака, при которой третья сторона захватывает контроль над блокчейн-сетью. Она может привести к таким серьезным проблемам, как монополизация майнинга, нарушение работы сети, двойные расходы и многое другое. Данная атака возможна благодаря зависимости блокчейнов от их сообщества.

Для принятия решений в блокчейне требуется большинство голосов. Так, все участники имеют одинаковые голоса, и никто не может лично управлять блокчейном. Однако если захватить контроль над более чем 50% нод, то можно получить полный доступ к управлению блокчейном. Злоумышленник, выполнивший такую атаку, может полностью останавливать майнинг, красть криптовалюту и даже отменять транзакции, фактически разрушая сеть.

Взломанный блокчейн теряет свойство неизменности и становится небезопасным. Это означает, что злоумышленники могут изменять (не без дополнительных сложностей) даже исторические блоки. Однако даже во время атаки 51% невозможно изменить транзакции, выполненные до контрольной точки. Контрольная точка — это запись состояния блокчейна, которая делает неизменными все прошлые транзакции.

Так, некоторым разделам блокчейна не угрожают атаки даже такого рода. Однако все недавние транзакции и изменения не защищены, и могут стать целью злоумышленников.

Как работает атака 51%?

Проще говоря, атака 51% «отменяет» существующую сеть. Хакеры управляют протоколами безопасности сети, что может привести к значительному ущербу. Серьезный урон не гарантирован, но вероятен. В конечном счете, все зависит от того, насколько конкретная атака мощна и агрессивна.

Для проведения атаки хакеры используют значительные майнинговые или вычислительные мощности. Чем больше вычислительной мощности, тем легче захватить сеть.

Проведение атаки 51% — это непростая задача, благодаря децентрализации. Децентрализация — это когда устройства, на которых работает сеть, не соединены кабелями и вовсе находятся в разных местах.

Они принадлежат пользователям со всего мира, что делает захват всей сети затруднительным. Поэтому у хакеров остается один вариант  — обойти основную сеть. Однако если в сети работает лишь несколько нод, то можно взломать их напрямую.

У небольших сетей меньше нод, что, в большинстве случаев, означает меньшую вычислительную мощность. Поэтому для взлома такой сети хакерам потребуется приложить намного меньше усилий. Однако в таких сетях циркулирует меньше средств, что делает их не слишком привлекательными.

Итак, чем больше сеть и чем больше в ней нод, тем сложнее ее захватить.

Как предотвратить атаку 51%?

Существует несколько способов защиты от атаки 51%. Самый эффективный из них - не использовать консенсус Proof-of-Work. Это не только повысит степень защиты от атаки 51%, но также снизит потребление энергии в блокчейне, сделав его безопаснее, экономичнее и быстрее.

Еще один способ предотвратить атаку — значительно увеличить сеть. Чаще всего блокчейны привлекают дополнительные ноды с помощью программ поощрения. Так, в огромной сети (наподобие Bitcoin) практически невозможно провести атаку 51%.

Кроме того, необходим постоянный мониторинг нодов, участвующих в майнинге и стейкинге. Такая система может обнаружить «подставные ноды» еще на стадии подготовки атаки.

Также защититься от атаки 51% можно с помощью запрета майнинга на потребительских графических процессорах. Чего стоит пример Bitcoin Gold (одна из ветвей Bitcoin), которую взломали несколько раз с помощью нод, работающих на потребительских видеокартах. Такие карты используют алгоритм майнинга Zhash. Потребительские видеопроцессоры довольно дешевые, что значительно снижает расходы хакеров на взлом. К слову, Bitcoin полагается на алгоритм, для работы которого требуются ASIC-майнеры.

ASIC-майнеры известны своей довольно высокой ценой, что значительно повышает стоимость атаки. По некоторым оценкам, атака на Bitcoin будет стоить $752 000 в час. Это слишком высокая цена, и вряд ли такой взлом будет прибыльным.

Однако лучшим способом предотвращения таких атак является мониторинг сети в реальном времени. С его помощью проектам не надо менять алгоритм, а майнерам не надо покупать дорогостоящее оборудование.

Также надо принять во внимание, что существуют сервисы по аренде хеш-мощностей. Они предназначены для спекулятивного майнинга. Однако их легко можно использовать не по назначению. Сервисы аренды хеш-мощностей значительно снижают затраты хакеров при атаке на малые блокчейны.

В связи с этим, для защиты необходимо обратиться за услугами мониторинга показателей блокчейна и криптовалюты. Такая система позволяет легко отслеживать подозрительные транзакции и сообщать о них в режиме реального времени. Это облегчает обнаружение двойных расходов и других ошибок в блокчейне.

О том, как централизация влияет на риск атаки 51%

Одним из методов предотвращения атаки 51%, который мы еще не упоминали, — это централизация. Важно отметить, что централизация не соответствует духу криптоиндустрии. Криптовалюты и блокчейн задумывались как децентрализованные сети под управлением сообщества. Однако централизация может быть довольно эффективной в предотвращении атаки 51%.

Конечно, даже такой формат не гарантирует полной защиты и требует доверия к субъекту, управляющему сетью. Но как именно централизованная сеть защищается от атаки 51%?

В централизованных сетях управлять сетью может только небольшая группа избранных нод, из-за чего злоумышленники просто не могут присоединиться и стать нодой. Не имеет значения, сколько у них хеш-мощностей, ведь проникновение просто невозможно. Но, как уже упоминалось, централизованность также означает, что всю сеть полностью контролирует меньшинство.

Стоит отметить, что и централизация не дает стопроцентной защиты. Однако атаки на централизованный блокчейн довольно просто обнаружить и пресечь. Если компания подвергается попытке взлома, то она быстро заметит атаку, закроет сеть и отключит хакеров.

Итак, централизация кажется наилучшим методом предотвращения атаки 51%. Однако нельзя забывать, что централизация — это явление, для борьбы с которым и создавались криптовалюты.

Как уменьшить вероятность атаки 51%?

Атака 51% требует хеш-мощностей, превышающих половину мощности нод атакуемой сети. Поэтому лучший способ снизить вероятность атаки — убедиться, что ни у кого нет такого объема хеш-мощностей. Сеть должна гарантировать, что ни один майнер, группа майнеров или пул майнинга не контролирует более 50% вычислительных мощностей.

Также защититься от такой атаки можно с помощью увеличения количества нодов. Однако самый сложный метод заключается в переходе на алгоритм PoS. Именно по этому пути пошел блокчейн Ethereum. Однако в случае Ethereum это было вызвано не страхом перед атакой 51%, а проблемами с масштабируемостью и другими факторами.

Подводя итог, можно сказать, что наиболее эффективными методами защиты от атаки 51% являются мониторинг сетевой активности и обеспечение сбалансированного распределения электроэнергии. Если обнаруживается подозрительная активность, то есть немедленно поднимает тревогу и решает проблему.

Часто задаваемые вопросы

Что такое атака 51%?

Цель атаки 51% заключается в захвате блокчейна. Для этого хакерам необходим такой объем хеш-мощностей, которые превышает половину хеш-мощностей атакуемого блокчейна. Таким образом, хакеры получают «большинство голосов» в блокчейне и могут проводить любые изменения.

Возможна ли атака 51% на сеть Bitcoin?

В теории, даже биткоин может стать жертвой атаки 51%. Однако на практике сеть Bitcoin настолько огромна, что вряд ли кто-то сможет собрать необходимый объем хеш-мощностей для ее взлома. Один этот фактор делает такую атаку слишком дорогой и непривлекательной.

Сколько стоит провести атаку 51% на сеть Bitcoin?

По оценкам экспертов, стоимость атаки 51% на Bitcoin составляет $752 000 за 1 час. Кроме того, стоимость атаки будет только увеличиваться по мере роста сети Bitcoin.

Насколько вероятна атака 51%?

Вероятность атаки 51% зависит от конкретной сети. Например, Bitcoin почти полностью защищен от нее. Однако если целью является меньшая сеть, то вероятность такой атаки возрастает.

Что такое атака 51% Proof-of-Work?

Атака 51% Proof-of-Work — это атака, направленная на сеть, которая использует алгоритм Proof-of-Work. Это стандартные майнинг-блокчейны, где майнером соответствующей криптовалюты может стать любой желающий.