Was ist ein 51 %-Angriff und wie erkennt man ihn?


Obwohl sie von der Blockchain-Technologie unterstützt werden, die Sicherheit, Unveränderlichkeit und volle Transparenz verspricht, wurden viele Kryptowährungen wie Bitcoin SV (BSV), Litecoin (LTC) und Ethereum Classic (ETC) in der Vergangenheit mehrmals Angriffen von 51 % ausgesetzt. Während es viele Mechanismen gibt, mit denen böswillige Entitäten Blockchains ausnutzen können und haben, tritt ein 51-%-Angriff oder Mehrheitsangriff, wie es auch genannt wird, auf, wenn eine Gruppe von Minern oder eine Entität mehr als 50 % der Hash-Power der Blockchain kontrolliert und dann übernimmt die Kontrolle darüber.

51 % der Angriffe waren wohl die teuerste und zeitaufwändigste Methode, um eine Blockchain zu kompromittieren, bei kleineren Netzwerken, die eine geringere Hashing-Leistung erfordern, um die Mehrheit der Knoten zu überwinden.

Verstehe einen 51%-Angriff

Bevor Sie sich mit der Technik eines 51%-Angriffs befassen, ist es wichtig zu verstehen, wie Blockchains Transaktionen aufzeichnen, sie validieren und welche verschiedenen Kontrollen in ihre Architektur eingebaut sind, um Manipulationen zu verhindern. Unter Verwendung kryptografischer Techniken zum Verbinden nachfolgender Blöcke, die selbst Aufzeichnungen von Transaktionen sind, die im Netzwerk stattgefunden haben, verwendet eine Blockchain einen von zwei Arten von Konsensmechanismen, um jede Transaktion über ihr Netzwerk von Knoten zu validieren und sie dauerhaft zu speichern.

Während Nodes in einer Proof-of-Work (PoW)-Blockchain komplexe mathematische Rätsel lösen müssen, um Transaktionen zu verifizieren und der Blockchain hinzuzufügen, erfordert eine Proof-of-Stake (PoS)-Blockchain, dass Nodes eine bestimmte Menge des Native abstecken Token, um den Validator-Status zu erhalten. In jedem Fall kann ein 51-%-Angriff orchestriert werden, indem die Mining-Hash-Rate des Netzwerks kontrolliert oder mehr als 50 % der gestaketen Token in der Blockchain bestellt werden.

PoW vs. PoS

Um zu verstehen, wie ein 51-%-Angriff funktioniert, stellen Sie sich vor, dass mehr als 50 % aller Knoten, die diese Validierungsfunktionen ausführen, sich verschworen haben, eine andere Version der Blockchain einzuführen oder einen Denial-of-Service-Angriff (DOS) durchzuführen. Letzteres ist eine Art 51%-Angriff, bei dem die verbleibenden Knoten daran gehindert werden, ihre Funktionen auszuführen, während die angreifenden Knoten sich darum kümmern, neue Transaktionen zur Blockchain hinzuzufügen oder alte zu löschen. In jedem Fall könnten Angreifer möglicherweise Transaktionen rückgängig machen und sogar den nativen Krypto-Token zu viel ausgeben, was auf die Schaffung von Falschgeld hinausläuft.

Schematische Darstellung eines 51%-Angriffs

Es versteht sich von selbst, dass ein solcher 51%-Angriff das gesamte Netzwerk kompromittieren und indirekt schwere Verluste für Investoren verursachen kann, die den nativen Token halten. Auch wenn das Erstellen einer modifizierten Version der ursprünglichen Blockchain bei großen Blockchains wie Bitcoin oder Ethereum eine enorme Rechenleistung oder Kryptowährung erfordert, ist es bei kleinen Blockchains nicht so weit hergeholt.

Selbst ein DOS-Angriff kann die Funktion der Blockchain beeinträchtigen und den Preis der zugrunde liegenden Kryptowährung negativ beeinflussen. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass ältere Transaktionen, die einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, rückgängig gemacht werden können und somit nur die jüngsten oder zukünftigen Transaktionen im Netzwerk gefährden.

Ist ein 51%-Angriff auf Bitcoin möglich?

Bei einer PoW-Blockchain sinkt die Wahrscheinlichkeit eines 51%-Angriffs mit zunehmender Hash- oder Rechenleistung, die pro Sekunde für das Mining verwendet wird. Im Fall des Bitcoin (BTC)-Netzwerks müssten die Autoren mehr als die Hälfte der Bitcoin-Hash-Rate kontrollieren, die derzeit bei etwa 290 Exahashes/s Hashing-Leistung liegt, was einen Zugriff auf mindestens 1 erfordern würde. 3 Millionen der leistungsstärksten Miner für anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) wie Antminer S19 Pro von Bitmain, die für jeweils rund 3.700 US-Dollar verkauft werden.

Dies würde bedeuten, dass Angreifer Mining-Hardware im Gesamtwert von rund 10 Milliarden US-Dollar kaufen müssten, nur um eine Chance zu haben, einen 51-Prozent-Angriff auf das Bitcoin-Netzwerk auszuführen. Dann gibt es noch andere Aspekte wie die Stromkosten und die Tatsache, dass sie keinen Anspruch auf eine der Mining-Belohnungen haben, die für ehrliche Nodes gelten.

Bei kleineren Blockchains wie Bitcoin SV sieht das Szenario jedoch ganz anders aus, da die Netzwerk-Hash-Rate bei etwa 590PH/s liegt, was das Bitcoin-Netzwerk fast 500-mal leistungsfähiger als Bitcoin SV macht.

Im Fall einer PoS-Blockchain wie Ethereum müssten böswillige Entitäten jedoch mehr als die Hälfte der gesamten Ether (ETH)-Token haben, die an Staking-Verträge im Netzwerk gebunden sind. Dies würde Milliarden von Dollar erfordern, nur um die Rechenleistung zu kaufen, die erforderlich ist, um auch nur den Anschein zu haben, einen zu 51 % erfolgreichen Angriff zu starten.

Falls der Angriff fehlschlägt, könnten außerdem alle eingesetzten Token beschlagnahmt oder gesperrt werden, was den an dem mutmaßlichen Angriff beteiligten Unternehmen einen erheblichen finanziellen Schlag versetzen würde.

Wie kann man einen 51%-Angriff auf eine Blockchain erkennen und verhindern?

Die erste Prüfung für jede Blockchain wäre sicherzustellen, dass keine einzelne Entität, Gruppe von Minern oder sogar ein Mining-Pool mehr als 50 % der Mining-Hashrate des Netzwerks oder der Gesamtzahl der gestaketen Token kontrolliert.

Dies erfordert, dass Blockchains die am Mining- oder Staking-Prozess beteiligten Stellen kontinuierlich überwachen und bei Verstößen Korrekturmaßnahmen ergreifen. Leider konnte die Blockchain von Bitcoin Gold (BTG) dies im Mai 2018 nicht vorhersehen oder verhindern, da ein ähnlicher Angriff im Januar 2020 wiederholt wurde und dazu führte, dass fast 70.000 US-Dollar an BTG zweimal von einem unbekannten Akteur ausgegeben wurden.

In all diesen Fällen wurde der 51-%-Angriff durch einen einzigen Angreifer im Netzwerk ermöglicht, der die Kontrolle über mehr als 50 % der Hash-Leistung übernahm und dann tiefgreifende Reorganisationen der ursprünglichen Blockchain durchführte, der abgeschlossene Transaktionen stornierte.

Wiederholte Angriffe auf Bitcoin Gold unterstreichen, wie wichtig es ist, sich auf ASIC-Miner zu verlassen, anstatt auf billigeres GPU-basiertes Mining. Da Bitcoin Gold den Zhash-Algorithmus verwendet, der das Mining sogar auf Consumer-Grafikkarten ermöglicht, können es sich Angreifer leisten, einen 51-%-Angriff auf sein Netzwerk zu starten, ohne stark in die teuersten ASICs der Miner investieren zu müssen.

Dieses 51-%-Angriffsbeispiel hebt die überlegenen Sicherheitsprüfungen hervor, die von ASIC-Minern angeboten werden, da sie einen höheren Investitionsbetrag erfordern, um sie zu erhalten, und speziell für eine bestimmte Blockchain entwickelt wurden, wodurch sie für das Mining oder den Angriff auf andere Blockchains unbrauchbar werden.

Für den Fall, dass Miner von Kryptowährungen wie BTC jedoch zu kleineren Altcoins wechseln, könnte sogar eine kleine Anzahl von ihnen möglicherweise über 50 % der kleinsten Hashrate im Altcoin-Netzwerk kontrollieren.

Da Serviceanbieter wie NiceHash es den Menschen ermöglichen, Hashing-Power für spekulatives Krypto-Mining zu mieten, können die Kosten für das Starten eines Angriffs um 51 % erheblich gesenkt werden. Dies lenkte die Aufmerksamkeit auf die Notwendigkeit einer Echtzeitüberwachung von Kettenreorganisationen auf Blockchains, um einen 51-prozentigen Angriff hervorzuheben, der im Gange ist.

Die Digital Currency Initiative (DCI) des MIT Media Lab ist eine solche Initiative, die ein System zur aktiven Überwachung einer Reihe von PoW-Blockchains und ihrer Kryptowährungen eingerichtet hat und alle verdächtigen Transaktionen kennzeichnet, die das native Token bei einem Angriff auf 51 % verdoppelt haben könnten.

Kryptowährungen wie Hanacoin (HANA), Vertcoin (VTC), Verge (XVG), Expanse (EXP) und Litecoin Cash sind nur einige Beispiele für Blockchain-Plattformen, die einem 51-prozentigen Angriff ausgesetzt waren, wie von der DCI-Initiative berichtet.

Unter ihnen ist der Litecoin-Cash-Angriff im Juli 2019 ein klassisches Beispiel für einen 51%-Angriff auf eine Proof-of-Stake-Blockchain, obwohl die Angreifer keine neuen Blöcke abgebaut und zwei Litecoin-Cash-Token (LCC) ausgegeben haben, die weniger wert waren als 5.000 Dollar zum Zeitpunkt des Angriffs.

Dies unterstreicht die um 51 % geringeren Angriffsrisiken auf PoS-Blockchains, die sie für Netzwerkangreifer als weniger attraktiv erachtet, und ist einer der vielen Gründe, warum immer mehr Netzwerke auf den Konsensmechanismus umsteigen.