Glossar / Privatsphäre und Sicherheit
51-%-Attacke
Auch bekannt als Mehrheitsangriff, 51-Prozent-Angriff.
- Was ist eine 51-%-Attacke?
- Eine 51-%-Attacke ist der Versuch, die jüngere Geschichte von Bitcoin umzuschreiben, indem der Angreifer die Mehrheit der Mining-Rechenleistung des Netzwerks steuert und so seine eigenen jüngsten Zahlungen rückgängig machen kann.
Mining ist ein Wettrennen, und wer die meiste Hardware betreibt, gewinnt die meisten Rennen. Eine Gruppe, die mehr als die Hälfte der Hashrate hält, kann eine längere private Kette aufbauen und veröffentlichen und damit Blöcke löschen, die andere bereits als endgültig behandelt haben. Sie kann Ihre Signatur nicht fälschen, daher sind Bitcoin, die bereits in einer Wallet liegen, über die Sie verfügen, nicht das, was ein solcher Angriff sich nimmt.
Wie er funktioniert
Bitcoin-Nodes folgen der Kette mit dem meisten angesammelten Proof of Work, nicht der Kette, die sie zufällig zuerst gesehen haben. Ein Angreifer nutzt diese Regel aus, indem er im Geheimen mint. Ausgehend von einem kürzlich gefundenen Block baut er seinen eigenen Zweig auf, ohne ihn zu veröffentlichen, während der Rest des Netzwerks den öffentlichen Zweig verlängert. Wird der geheime Zweig irgendwann länger, sorgt die Veröffentlichung dafür, dass jeder Node wechselt, und die Blöcke, die das Rennen verloren haben, werden zusammen mit den Zahlungen verworfen, die nur in ihnen existierten.
Das Whitepaper hat genau gemessen, wie schwer das ist. Abschnitt 11 ermittelt die Zahl der nötigen Bestätigungen, um die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Aufholens unter 0,1 Prozent zu drücken: 5 Blöcke gegen einen Angreifer mit 10 Prozent der Hashrate, 15 Blöcke bei 25 Prozent, 24 Blöcke bei 30 Prozent und 340 Blöcke bei 45 Prozent. Die Kurve ist steil und bricht dann. Über 50 Prozent beträgt die Wahrscheinlichkeit, irgendwann aufzuholen, 1, und keine Zahl von Bestätigungen behebt das. Diese Unstetigkeit bei der Hälfte der Hashrate ist der Ursprung des Namens.
Mehrheitliche Hashleistung ist kein Root-Zugriff. Ein Miner, der einen ungültigen Block mint, einen, der sich selbst 10 Bitcoin zahlt, obwohl die Blockbelohnung 3,125 beträgt, oder einen, der einen Output ausgibt, für den er keinen Schlüssel besitzt, dessen Block wird von jedem vollständigen Node abgelehnt, einschließlich des günstigen Nodes, der auf einem Laptop läuft. Die Möglichkeiten des Angreifers sind eng und genau umrissen: Transaktionen aus Blöcken ausschließen, von ehrlichen Minern gefundene Blöcke verwaisen lassen und selbst getätigte Zahlungen innerhalb der letzten wenigen Blöcke umkehren. Er kann keine Bitcoin außerhalb des Zeitplans schaffen, die Obergrenze von 21 Millionen nicht anheben und keine Mittel von einer Adresse bewegen, für die er nicht signieren kann.
Die Attacke wird außerdem gemietet, nicht aufgebaut. Die Schwierigkeit wird nur alle 2.016 Blöcke neu berechnet, ein Angreifer muss also nichts zwei Wochen lang aufrechterhalten. In einer Kette, deren Algorithmus im Mining-Markt freie Kapazität hat, genügen ein paar Stunden gemieteter Kapazität, weshalb die Opfer allesamt kleine Ketten waren und nicht Bitcoin.
Warum das beim Bitcoin-Kauf zählt
Auf der Hauptkette von Bitcoin hat sich noch nie ein erfolgreicher Mehrheitsangriff ereignet. Am nächsten kam es im Juli 2014, als der Pool GHash.io über die Hälfte der Hashrate des Netzwerks rutschte und unter öffentlichem Druck eine Selbstverpflichtung veröffentlichte, 39,99 Prozent nicht zu überschreiten; der Pool stellte im Oktober 2016 den Betrieb ein. Die Konzentration ist weiterhin die aktuelle Sorge. Zwei Pools, Foundry USA und AntPool, bauen zusammen etwa die Hälfte aller Blöcke, doch die Hashrate, die sie steuern, gehört Tausenden einzelner Miner, die ihre Geräte in Minuten auf einen anderen Pool umleiten können.
Für einen Käufer ist die praktische Gefährdung gering. Bitcoin in Ihrer eigenen Wallet können nicht durch eine Reorganisation verschwinden, denn eine Reorganisation kann nicht ändern, wer die Schlüssel hält. Im Gefahrenbereich liegt Wert in Bewegung: eine Einzahlung, die eine Börse bereits gutgeschrieben hat, die aber noch bestätigt wird, und jede kleine Proof-of-Work-Altcoin, die neben Bitcoin auf derselben Plattform gelistet ist. Von den 24 Börsen, die auf dieser Website bewertet werden, haben diejenigen, die Kundengeld verloren haben, es durch Verwahrungsfehler und Betrug verloren, nicht durch Kettenreorganisationen. Dieses Verhältnis gilt für die gesamte Geschichte des Vermögenswerts.
Wartezeiten auf Bestätigungen sind die sichtbaren Kosten dieser Verteidigung. Wenn eine Börse Sie mehrere Blöcke lang warten lässt, bevor Ihre Einzahlung handelbar ist, kauft sie sich die Sicherheitsmarge, die das Whitepaper beschreibt. Wenn Sie Bitcoin zwischen Plattformen bewegen, planen Sie diese Verzögerung ein, statt sie als Fehler zu behandeln.
Bitcoin Gold, zweimal angegriffen
Bitcoin Gold ist das klarste durchgerechnete Beispiel, denn es ist eine 2017 entstandene Abspaltung vom Code von Bitcoin, die alles außer der Hashrate geerbt hat. Im Mai 2018 zahlte ein Angreifer BTG bei Börsen ein, tauschte sie gegen andere Vermögenswerte, hob ab und reorganisierte dann die Kette, sodass die Einzahlungen nie stattgefunden hatten. Gemeldete Doppelausgaben summierten sich auf rund 18 Millionen $. Bittrex, eine der Börsen, die Verluste trugen, nahm BTG im September 2018 aus dem Handel, nachdem das Projekt sich geweigert hatte, den Verlust zu decken.
Es geschah erneut am 23. Januar 2020, mit zwei tiefen Reorganisationen, die etwa 1.900 und 5.267 BTG zurückdrehten und mit am offenen Markt gemieteter Hashleistung ausgeführt wurden. Die Lehre lässt sich verallgemeinern: Die Kosten eines Angriffs auf eine Kette richten sich nach ihrer Hashrate, nicht nach ihrer Marktkapitalisierung oder ihrem Namen. Eine Kryptowährung kann hunderte Millionen $ wert sein und trotzdem für den Preis einiger Stunden gemieteter Geräte reorganisiert werden.
51-%-Attacke vs. Doppelausgabe
Eine 51-%-Attacke ist eine Methode; eine Doppelausgabe ist meist das Ziel. Fast jeder echte Doppelausgabeversuch in der Geschichte von Bitcoin kam ganz ohne Mining aus, es war nur das Ersetzen einer unbestätigten Transaktion im Mempool, was den Angreifer nichts außer einer höheren Gebühr kostet. Mehrheitliche Hashleistung braucht man, um eine Zahlung rückgängig zu machen, die bereits in Blöcken vergraben ist, und das ist ein völlig anderes Budget.
51-%-Attacke vs. Selfish Mining
Selfish Mining ist eine Gewinnstrategie, keine Umschreibung der Historie. Eyal und Sirer zeigten 2013, dass ein Miner, der gefundene Blöcke zurückhält und sie strategisch freigibt, mehr als seinen fairen Anteil an Belohnungen verdienen kann, mit deutlich weniger als der Hälfte der Hashrate, unter manchen Netzwerkbedingungen ab etwa einem Drittel. Der Selfish Miner respektiert weiterhin die Konsensregeln und macht niemals eine bestätigte Zahlung rückgängig; er stiehlt Einnahmen von anderen Minern, nicht Bitcoin von Nutzern.