Co je a jak funguje 51% útok u Bitcoinu

Nejdříve ze široka o blockchainu a těžení

Abychom si vysvětlili, co je to 51% útok, je potřeba chápat, jakým způsobem Bitcoin fungujem jak vzniká blockchain, který celou měnu "pohání", a jak funguje těžba. Podrobné vysvětlení blockchainu si můžete přečíst zde, o těžbě zase tady, ale vše si řekneme i v tomto článku.

Bitcoin není nic jiného, než jedna velká síť počítačů, které se nějakým způsobem mezi sebou dohodly, jakým způsobem budou rozšiřovat blockchain. Blockchain u Bitcoinu je databáze, ve které se uchovávají transakce mezi uživateli a můžeme ho tedy vnímat jako jakousi účetní knihu. Kopii stejné účetní knihy mají na svém počítači všichni uživatelé sítě. Do této knihy je možné záznamy přidávat na konec, ale nemělo by být možné je zpětně upravovat nebo mazat.

Blockchain se vytváří domluvou v celé síti

Aby ale byla kopie této knihy stejná na všech počítačích, bylo potřeba se domluvit, jakým způsobem se budou do knihy zaznamanávat nové transakce. To musí být provedeno takovým způsobem, aby bylo jednoznačné, že přidané záznamy jsou zcela správné. Toho se dociluje takzvaným těžením, kdy uživatelé, respektive jejich hardware, řeší velmi složitou úlohu, na kterou lze přijít pouze čistě náhodně zkoušením. Kdo na řešení této úlohy přijde jako první, může přidat na konec blockchainu nový záznam, a všichni uživatelé tento záznam dle dohody berou jako platný.

V praxi si může vytvořit každý jeden uživatel svůj vlastní záznam, a ten se snaží vytěžit. Těžba tedy nefunguje tak, že se celá síť pokouší vytěžit jeden identický blok, ale každý uživatel si vybere, které transakce chce do bloku přidat, a pouze se je snaží do blockchainu přidat tak, že blok korektně vytěží.

Který blockchain je "ten pravý"?

Co kdyby se stalo, že se najednou vytvoří na jednom místě blockchainu více korektně vytěžených bloků? Blockchain by se měl teoreticky rozdělit a pokračovat po více větvích. Toto se ale neděje a uživatelé jsou i na tento případ připraveni - pokračuje se jednoduše tou větví, která je delší. Bloky vytěžené v kratší větvi se jednoduše zahodí potvrzené transakce již potvrzené nejsou a je potřeba je vytěžit až do správné blockchainové větve.

Tomu, aby si někdo vytvořil svojí vlastní větev kdekoli na blockchainu, nelze v praxi nijak zabránit. Tato větev ale nebude brána v potaz nikým v síti, protože tato větev není nejdelší.

Kratší větve se ale vytváří a zahazují poměrně často - to není chyba těžařů nebo uživatelů, ale prostý princip fungování sítě. Pomalu se ale začínáme blížit tomu, jak funguje 51% útok.

Princip 51% útoku a jak by probíhal v praxi

Jak jsme si řekli, každý uživatel může teoreticky vytvářet své vlastní větve v blockchainu, ale aby byly tyto větve brány v potaz, je potřeba, aby byly nejdelší. Kratší větve jsou zahazovány a dále se s nimi nepočítá.

Co kdyby měl ale uživatel takový výpočetní výkon, že by byl schopný těžit rychleji, než celý zbytek sítě? Tímto by byl efektivně schopný kdekoli na blockchainu vytvořit svoji vlastní větev a předehnat tak svým výpočetním výkonem již existující dosud nejdelší větev. Ta by tak byla zahozena a za hlavní větev by byla považována ta, kterou by vytvořil uživatel. Vše by bylo jen otázkou času a jak daleko by chtěl útočník blockchain ovlivnit.

K vytvoření a předehnání aktuální větve by ovšem bylo potřeba, aby daný uživatel měl vyšší výkon, než celý zbytek sítě - tedy 51% výpočetního výkonu. Od toho tedy pojem 51% útok.

Proč je 51% útok spíše teoretický

Aby se dal 51% útok použít, je potřeba mít nadpoloviční většinu výpočetního výkonu sítě, jinak není možné vytvořit a udržovat nejdelší větev v blockchainu. Problém je v tom, že mít takové procento je v praxi nemožné a ani největší těžařské farmy nedosahují ani několika desítek procent výpočetního výkonu celé sítě.

Nejbíže se tomuto číslu blížil těžařský pool GHash.IO. který v jeden čas dosáhl 42% výpočetního výkonu celé sítě, ale i toto procento je velmi vzdálené tomu, aby šel úspěšně provést 51% útok. Dnes je největším mining poolem AntPool, který má 25% výpočetního výkonu, a je prakticky nemožné, aby nadpoloviční většiny dosáhl.

I kdyby se to ale stalo, bylo by proti samotnému poolu, aby takto velkou kapacitu měl. Bitcoin by totiž ztratil důvěru a tím i hodnotu. Kdyby nějaký pool opravdu takto vysoké kapacity dosáhl, těžaři z něj by se přesunuli jinam, aby byla zachována decentralizovanost a důvěryhodnost měny.

K čemu lze 51% útok využít

Double-spending neboli dvojí utrácení - představme si situaci, kdy někomu chceme prodat nějaký výrobek výměnou za Bitcoin. My obdržíme platbu v Bitcoinech a zašleme produkt. Uživatel, kterému jsme ale něco zaslali, má ale 51% výpočetního výkonu Bitcoinové sítě. Tomuto uživateli budeme říkat útočník.

Obdrželi bychom platbu, která je potvrzena v blockchainu a zaslali bychom zboží. Útočník by ale využil toho, že může kdekoli na blockchainu navázat a předehnat tak již existující větev, ve které je bohužel zahrnuta transakce, kterou nám zaslal útočník.

Útočník by tedy navázal na blockchain před touto transakcí a vytěžil bloky bez ní. Ve chvíli, kdy by předehnal již existující větev, by vlastně vymazal transakci s našimi Bitcoiny, protože by tato větev by v tu chvíli byla kratší. Tím by se útočník dostal k tomu, že by měl doma produkt, který jsme zaslali v dobré víře toho, že transakce je potvrzena, a navíc i Bitcoiny, které vlastně neposlal, protože byla kratší větev s touto transakcí zahozena.

K čemu 51% útok využít NELZE

Vytváření neexistujících transakcí a manipulace s cizími Bitcoiny - každou transakci musí potvrdit a podepsat vlastník soukromého klíče. Bez znalosti tohoto klíče není možné transakci vytvořit a rozeslat po sítí k potvrzení. Výpočením výkon, a tedy i 51% útokem, není možné svévolně ovlivňovat, kdo transakce vytvořil. 51% útokem je možné pouze potvrdit jiné transakce, které jsou ale zcela legitimně a správně vytvořeny a podepsány.

Vytvoření neexistujících Bitcoinů - Za potvrzení bloku získává úspěšný těžař odměnu v Bitcoinech. Ani útočník s 51% výpočetního výkonu nemůže svévolně vytvářet nové mince. Stále musí dodržovat pravidla, která jsou v síti nastavena a nové mince získá až za úspěšné potvrzení bloku. Ve větvi vytvořené útočníkem ale budou všechny Bitcoiny, které byly vytvořeny těžením, patřit právě jemu.

Poslat článek na e-mail

E-mail přijemce:	Váš e-mail: