Ievads
Pirms pievēršamies 51 % uzbrukumiem, ir svarīgi gūt izpratni par ieguves procesu un uz blokķēdēm balstītajām sistēmām.
Viena no Bitcoin un tās pamatā esošās blokķēdes tehnoloģijas galvenajām priekšrocībām ir datu veidošanas un verificēšanas decentralizācija. Decentralizētais mezglu darbs nodrošina protokola noteikumu ievērošanu un to, ka visi tīkla dalībnieki vienojas par blokķēdes aktuālo stāvokli. Tas nozīmē, ka lielākajai daļai mezglu ir regulāri jāpanāk vienošanās saistībā ar ieguves procesu, izmantotās programmatūras versiju, darījumu derīgumu un citiem aspektiem.
Bitcoin konsensa algoritms (darba apliecinājums) nodrošina, ka ieguvēji var validēt jaunu darījumu bloku tikai tad, ja tīkla mezgli kopīgi vienojas, ka šī ieguvēja piedāvātais bloka jaucējkods ir precīzs (proti, bloka jaucējkods apliecina, ka ieguvējs ir ieguldījis pietiekami daudz darba un atklājis derīgu risinājumu attiecīgā bloka uzdevumam).
Blokķēdes infrastruktūra – decentralizēta virsgrāmata un sistēma – novērš situāciju, kad viena centralizēta persona varētu savtīgos nolūkos izmantot tīklu, tāpēc Bitcoin tīklā nav šādas centrālas vadības.
Tā kā ieguves process uz darba apliecinājuma balstītās sistēmās ietver milzīga elektrības un skaitļošanas resursu apjoma ieguldīšanu, ieguvēja darba rezultāti ir atkarīgi no viņa rīcībā esošās skaitļošanas jaudas, ko sauc par jaukšanas jaudu jeb jaukšanas ātrumu. Ir daudz ieguves mezglu, kas darbojas dažādās vietās, un tie visi sacenšas par iespēju būt nākamajam, kurš atradīs derīgu bloka jaucējkodu un atlīdzībā saņems jaunizgatavotas Bitcoin vienības.
Šajā kontekstā ieguves jauda tiek sadalīta starp dažādiem mezgliem visā pasaulē, kas nozīmē, ka tā neatrodas vienas personas rokās. Vismaz tā tam nevajadzētu būt.
Taču kas notiek tad, ja jaukšanas jauda vairs nav pietiekami decentralizēta? Piemēram, kas notiek, ja vienai personai vai organizācijai izdodas iegūt vairāk nekā pusi no tīkla jaukšanas jaudas? Viena no iespējamajām sekām ir t. s. 51 % uzbrukums jeb vairākuma uzbrukums.
Kas ir 51 % uzbrukums?
51 % uzbrukums ir iespējams uzbrukums blokķēdes tīklam apstākļos, kad viena persona vai organizācija kontrolē lielāko daļu jaukšanas jaudas, kā rezultātā var tikt traucēta tīkla darbība. Šādā gadījumā uzbrucējam būtu pietiekami liela ieguves jauda, lai apzināti izslēgtu darījumus vai mainītu to secību. Uzbrucējs varētu arī atcelt savus darījumus, kas veikti, tam kontrolējot tīkla darbību – tā rezultātā rastos dubulto tēriņu problēma.
Veiksmīga vairākuma uzbrukuma gadījumā uzbrucējs varētu arī novērst dažu vai visu darījumu apstiprināšanu (darījumu pakalpojuma atteikums) vai neļaut dažiem vai visiem ieguvējiem veikt ieguvi, kā rezultātā veidotos ieguves monopols.
Tajā pat laikā vairākuma uzbrukuma gadījumā uzbrucējs nevarētu atcelt citu lietotāju darījumus vai novērst darījumu izveidi un pārraidīšanu tīklā. Par neiespējamu tiek uzskatīta arī bloka atlīdzības maiņa, kriptovalūtas vienību radīšana no nekā un iespēja piesavināties kriptovalūtas vienības, kas uzbrucējam nekad nav piederējušas.
Cik iespējams ir 51 % uzbrukums?
Tā kā blokķēdi uztur decentralizēts mezglu tīkls, visi dalībnieki sadarbojas ar mērķi sasniegt konsensu. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc blokķēde ir tik droša. Jo lielāks ir tīkls, jo spēcīgāka ir tā aizsardzība pret uzbrukumiem un datu bojāšanu.
Darba apliecinājuma blokķēdēs lielāks ieguvēja jaukšanas ātrums nozīmē lielākas iespējas rast derīgu risinājumu nākamajam blokam. Tas notiek tāpēc, ka ieguves process ietver neskaitāmus jaukšanas mēģinājumus, un lielāka skaitļošanas jauda nozīmē lielāku mēģinājumu skaitu sekundē. Vairāki agrīnie ieguvēji pievienojās Bitcoin tīklam, lai veicinātu tā attīstību un drošību. Paaugstinoties Bitcoin kā valūtas cenai, sistēmā iesaistījās daudzi jauni ieguvēji, lai sacenstos par bloka atlīdzībām (šobrīd atlīdzības apmērs ir 12,5 BTC par bloku). Šī konkurence ir viens no Bitcoin tīkla drošības stūrakmeņiem. Ieguvēju vienīgā motivācija, lai ieguldītu daudz resursu, ir saistīta ar godīgu rīcību un centieniem iegūt bloka atlīdzību.
Tāpēc 51 % uzbrukums Bitcoin tīklā ir maz ticams tīkla lieluma dēļ. Blokķēdei augot garumā, iespējamība, ka viena persona vai grupa iegūs pietiekami lielu skaitļošanas jaudu, lai pārspētu visus pārējos dalībniekus, strauji samazinās līdz minimumam.
Turklāt līdz ar ķēdes izaugsmi arvien grūtāk kļūst mainīt jau apstiprinātos blokus, jo visi bloki ir savstarpēji saistīti, izmantojot kriptogrāfiskos apliecinājumus. Šī paša iemesla dēļ – jo vairāk apstiprinājumu ir blokam, jo dārgāk izmaksā tajā iekļauto darījumu mainīšana vai atcelšana. Līdz ar to veiksmīga uzbrukuma gadījumā būtu iespējams mainīt tikai dažu pēdējo bloku darījumus īsā laika periodā.
Turpinot šo tēmu, iztēlosimies situāciju, kad kāda ļaunprātīga persona, kuras rīcību nenosaka vēlme gūt peļņu, nolemj par katru cenu veikt uzbrukumu Bitcoin tīklam tikai ar mērķi to iznīcināt. Pat tad, ja uzbrucējam izdotos traucēt tīkla darbību, Bitcoin programmatūra un protokols tiktu ātri pielāgoti, reaģējot uz šādu uzbrukumu. Lai to izdarītu, pārējiem tīkla mezgliem būtu jāsasniedz konsenss un jāvienojas par šīm izmaiņām, taču ārkārtas situācijā tas, visticamāk, notiktu ļoti ātri. Bitcoin ir ļoti noturīga pret uzbrukumiem un ir uzskatāma par drošāko un uzticamāko kriptovalūtu, kāda šobrīd pastāv.
Lai arī uzbrucējam ir ļoti grūti iegūt lielāku skaitļošanas jaudu nekā visam pārējam Bitcoin tīklam kopā, to ir daudz vieglāk izdarīt mazāku kriptovalūtu gadījumā. Salīdzinājumā ar Bitcoin – alternatīvo kriptovalūtu blokķēdes aizsargā samērā maza jaukšanas jauda. Tā ir pietiekami maza, lai 51 % uzbrukums kļūtu par reālu draudu. Dažas no kriptovalūtām, kas kļuvušas par vairākuma uzbrukumu upuriem, ir Monacoin, Bitcoin Gold un ZenCash.