Атака 51%

Атака 51% — це потенційний тип нападу на мережу блокчейну, за якого один учасник або скоординована група отримує контроль над понад половиною обчислювальної потужності (гешрейту) мережі. Така атака використовує недоліки децентралізованих механізмів консенсусу, надаючи зловмиснику неправомірний контроль над мережею. У блокчейнах із Доказом роботи (Proof-of-Work), як-от Bitcoin, учасник із понад 50% гешрейту може впливати на роботу мережі, монополізуючи процес підтвердження блоків: блокувати підтвердження окремих транзакцій, скасовувати вже здійснені перекази (подвійне витрачання) чи навіть повністю реорганізувати блокчейн. Це не лише ставить під загрозу цілісність і безпеку мережі, а й серйозно підриває довіру користувачів до криптовалюти, впливаючи на її ринкову вартість і темпи впровадження.

Передумови та походження

Поняття атаки 51% виникає з базових принципів архітектури мережі Bitcoin і було неявно згадане у "білій книзі" Сатоші Накамото. Основною мішенню таких атак є криптовалюти з консенсусом Доказу роботи.

У міру розвитку криптовалютної індустрії декілька дрібніших блокчейн-мереж стали жертвами атак 51%. Протягом 2018 року криптовалюти на кшталт Bitcoin Gold, Verge та ZenCash зазнали подібних атак, що спричинило мільйонні фінансові втрати. Ці випадки стали поштовхом для переосмислення безпеки блокчейнів у галузі.

У глобальних мережах, як Bitcoin і Ethereum, завдяки масштабному розподілу гешрейту, атака 51% теоретично коштувала б надто дорого, тому її ймовірність значно знижується. Натомість менші криптовалютні мережі, особливо ті, що використовують той самий алгоритм добування, що й великі мережі, мають суттєво вищі ризики. Зловмисники можуть орендувати гешрейт у більших добувальних пулів і використати його проти менш захищених блокчейнів.

Механізм дії

Після отримання контролю над понад 50% гешрейту, зловмисники можуть вчиняти такі дії:

1. Створення приватної гілки ланцюга з одночасним добуванням у публічній мережі.
2. Подвійне витрачання: надсилання транзакцій у публічній мережі (наприклад, внесення засобів на біржі), очікування їх підтвердження та отримання активів, після чого за допомогою приватного (швидше здобутого) ланцюга транслюється нова версія блокчейну, де ці транзакції відсутні, фактично анулюючи їх.
3. Вибіркове виключення певних адрес або переказів із блоків, заблокувавши таким чином операції визначених користувачів.
4. Довготривалий контроль більшості гешрейту дає можливість привласнювати основний дохід від нагород за блоки й комісій, що руйнує економічну модель стимулювання мережі.

Водночас атака 51% не дозволяє змінювати фундаментальні правила блокчейну: створювати невалідні транзакції, викрадати чужі активи чи змінювати нагороду за блоки. Ці операції залишаються захищеними криптографією та консенсусними правилами мережі.

Ризики та виклики

Атака 51% створює комплекс ризиків і викликів для блокчейн-мереж:

1. Економічні втрати: трейдери і платформи можуть зазнати прямих збитків через подвійне витрачання, особливо під час операцій із великими сумами.
2. Кризова довіра: успішні атаки суттєво підривають впевненість у незмінності блокчейну, викликаючи обвали цін і скорочення екосистеми.
3. Складнощі захисту: невеликі мережі часто не мають ресурсів для протидії атакам із боку великих добувальних пулів.
4. Регуляторний тиск: подібні інциденти привертають увагу регуляторів, які можуть посилити нагляд і збільшити вимоги до безпеки криптовалют.
5. Алгоритмічні обмеження: структурні властивості Доказу роботи не дають повної гарантії захисту від цього типу атак; навіть збільшення кількості підтверджень для транзакцій не вирішує проблему на корінному рівні.

Для зниження ризиків галузь поступово впроваджує альтернативні механізми консенсусу (як-от Доказ частки), затримки у виплатах, підвищення кількості підтверджень, гібридні алгоритми консенсусу та регулярну зміну алгоритмів добування для розосередження гешрейту. Хоча ці заходи не дають абсолютного захисту, вони суттєво збільшують складність і витрати на проведення атаки.

Атака 51% залишається ключовою проблемою безпеки в екосистемі блокчейну та акцентує важливість підтримки достатньої децентралізації обчислювальної потужності для захисту мережі. З розвитком галузі криптопроєкти шукають інноваційних рішень для підвищення стійкості до таких загроз і зміцнення безпеки блокчейн-систем.