Bevor man mit der Untersuchung des 51 %-Angriffs beginnt, ist es sehr wichtig, Kenntnisse über Mining und Blockchain-basierte Systeme zu haben.
Eine der größten Stärken von Bitcoin und der zugrunde liegenden Blockchain-Technologie ist die Dezentralisierung der Datenerstellung und -verifizierung. Durch den dezentralen Betrieb der Knoten wird sichergestellt, dass Protokollregeln eingehalten werden und sich alle Netzwerkakteure über den aktuellen Zustand der Blockchain einig sind. Dies erfordert, dass die Mehrheit der Knoten regelmäßig einen Konsens über den Mining-Prozess, die Version der verwendeten Software, die Gültigkeit von Handelstransaktionen und ähnliche Fragen erzielt.
Dank des Bitcoin-Konsensalgorithmus (Proof of Work) ist die Verifizierung eines neuen Transaktionsblocks durch Miner nur dann gewährleistet, wenn sich die Netzwerkknoten über die Genauigkeit der vom Miner bereitgestellten Block-Hashes einig sind. (z. B. wenn der Block-Hash beweist, dass der Miner hart genug gearbeitet und eine gültige Lösung für die Probleme des Blocks gefunden hat)
Die Blockchain-Infrastruktur als dezentrales Hauptbuch und verteiltes System verhindert, dass eine zentrale Instanz das Netzwerk für ihre eigenen Zwecke nutzt. Aus diesem Grund gibt es im Bitcoin-Netzwerk keine einzige Autorität.
Da der Mining-Prozess (in PoW-basierten Systemen) die Investition sehr großer Mengen an Strom und Rechenressourcen erfordert, hängt die Leistung eines Miners von seiner Rechenleistung ab, die oft als Hashing-Leistung oder Hash-Rate bezeichnet wird. Es gibt viele Mining-Knoten an verschiedenen Standorten, die miteinander konkurrieren, um den nächsten gültigen Block-Hash zu finden und mit den daraus resultierenden Bitcoins belohnt zu werden.
In diesem Zusammenhang ist die Mining-Leistung auf verschiedene Knotenpunkte auf der ganzen Welt verteilt, was bedeutet, dass die Hash-Rate nicht in den Händen einer einzelnen Entität liegt. Zumindest sollte es nicht sein.
Was passiert also, wenn die Hash-Rate nicht mehr gut genug verteilt ist? Was passiert beispielsweise, wenn eine Entität oder Organisation über mehr als 50 % der Hash-Leistung verfügt? Ein mögliches Ergebnis ist das, was wir einen 51-Prozent-Angriff oder Mehrheitsangriff nennen.
Was ist ein 51 %-Angriff?
Ein 51-Prozent-Angriff ist ein Angriff auf Bitcoin (oder ein anderes Blockchain-Netzwerk) durch eine einzelne Person oder Organisation, die die Kontrolle über den Großteil der Hash-Rate übernimmt und möglicherweise Störungen im Netzwerk verursacht. Mit anderen Worten: Der 51-prozentige Angreifer verfügt über genügend Mining-Power, um die Reihenfolge der Transaktionen nach eigenem Ermessen zu ändern oder zu eliminieren.
Ein solcher Angriff ermöglicht es der böswilligen Entität, Transaktionen rückgängig zu machen, während sie die Kontrolle hatte, was wahrscheinlich zu einem Problem der doppelten Ausgaben führt. Ein erfolgreicher Mehrheitsangriff könnte es dem Angreifer ermöglichen, die Bestätigung einiger oder aller Transaktionen zu verhindern (Denial-of-Service-Transaktion) oder das Mining durch alle oder einige andere Miner zu blockieren (Mining-Monopol).
Ein Bandwagon-Angriff hingegen ermöglicht es dem Angreifer nicht, die Transaktionen anderer Personen rückgängig zu machen oder zu verhindern, dass ihre Transaktionen an das Netzwerk gesendet werden. Das Ändern der Blockbelohnung, das Erstellen von Münzen aus dem Nichts oder das Stehlen von Münzen von anderen sind weitere Szenarien mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit.
Wie wahrscheinlich ist ein 51-Prozent-Angriff?
Da das Blockchain-Netzwerk von einem verteilten Netzwerk von Knoten verwaltet wird, arbeiten alle Teilnehmer zusammen, um einen Konsens zu erzielen. Dies ist einer der Hauptgründe, warum Blockchain-Netzwerke sicher sind. Größere Netzwerke sind besser vor Angriffen oder Datenkorruption geschützt.
Bei Proof-of-Work-Blockchains gilt: Je höher die Hash-Rate eines Miners ist, desto höher sind seine Chancen, eine gültige Lösung für den nächsten Block zu finden. Dies liegt daran, dass das Mining sehr viele Hashing-Versuche erfordert und eine höhere Rechenleistung mehr Versuche pro Sekunde bedeutet. Einige der ersten Miner traten dem Bitcoin-Netzwerk bei, um zur Entwicklung und Sicherheit des Netzwerks beizutragen. Da der Wert von Bitcoin als Währung gestiegen ist, haben sich auch viele Miner dem Netzwerk angeschlossen, um um Blockbelohnungen zu konkurrieren (derzeit 12,5 BTC pro Block). Einer der Gründe, warum das Bitcoin-Netzwerk sicher ist, ist ein so wettbewerbsintensives Umfeld. Sofern beim Versuch, Blockbelohnungen zu erhalten, kein Umfeld der Unehrlichkeit herrscht, haben Bergleute keinen Grund, große Mengen an Ressourcen zu investieren.
Daher ist ein 51-prozentiger Angriff auf Bitcoin aufgrund der Größe des Netzwerks unwahrscheinlich. Sobald die Blockchain groß genug ist, wird es für eine Person oder Gruppe schnell unmöglich, genug Rechenleistung zu erlangen, um alle anderen Benutzer zu überfordern.
Darüber hinaus wird es mit zunehmender Kette immer schwieriger, zuvor bestätigte Blöcke zu ändern, da alle Blöcke durch kryptografische Beweise verbunden sind. Aus dem gleichen Grund gilt: Je mehr Verifizierungen ein Block hat, desto kostspieliger ist es, die Transaktionen dieses Blocks zu ändern oder rückgängig zu machen. Daher kann ein erfolgreicher Angriff die Transaktionen einiger kürzlich hinzugefügter Blöcke nur kurzzeitig verändern.
Gehen wir noch einen Schritt weiter und stellen wir uns ein Szenario vor, in dem die böswillige Entität nicht auf Profit aus ist und angreift, um das Bitcoin-Netzwerk zu zerstören, koste es, was es wolle. Selbst wenn der Angreifer eine Störung des Netzwerks verursacht, können Bitcoin-Software und -Protokoll als Reaktion auf den Angriff schnell angepasst und angepasst werden. Dies erfordert, dass sich andere Netzwerkknoten auf Änderungen einigen, aber im Notfall wird dies wahrscheinlich sehr schnell geschehen. Bitcoin ist sehr resistent gegen Angriffe und gilt als die am besten geschützte und sicherste Kryptowährung, die es gibt.
Während es für einen Angreifer ziemlich schwierig wäre, mehr Rechenleistung als der Rest des Bitcoin-Netzwerks zu erlangen, ist dies bei anderen kleineren Netzwerken nicht so schwierig. Die Hashing-Leistung, die die Blockchains von Altcoins sichert, ist im Vergleich zu Bitcoin so gering, dass tatsächlich 51 % der Angriffe stattfinden können. Einige der Kryptowährungen, die Opfer dieser Angriffe sind, sind Monacoin, Bitcoin Gold und Zencash.