Bevor man in den 51%-Angriff eintaucht, ist es entscheidend, ein gutes Verständnis für Mining und blockchain-basierte Systeme zu haben.
Eine der wichtigsten Stärken von Bitcoin und seiner zugrunde liegenden Blockchain-Technologie ist die verteilte Natur des Aufbaus und der Überprüfung von Daten. Die dezentrale Arbeit der Knoten stellt sicher, dass die Protokollregeln befolgt werden und dass alle Teilnehmer des Netzwerks dem aktuellen Zustand der Blockchain zustimmen. Das bedeutet, dass die Mehrheit der Knoten regelmäßig einen Konsens in Bezug auf den Prozess des Mining, die verwendete Softwareversion, die Gültigkeit von Transaktionen und so weiter erreichen muss.
Der Bitcoin-Konsensalgorithmus (Proof of Work) sorgt dafür, dass Miner nur dann einen neuen Block von Transaktionen validieren können, wenn die Netzwerknoten kollektiv zustimmen, dass der vom Miner bereitgestellte Block-Hash genau ist (d.h. der Block-Hash beweist, dass der Miner genug Arbeit geleistet hat und eine gültige Lösung für das Problem dieses Blocks gefunden hat).
Die Blockchain-Infrastruktur - als dezentrales Hauptbuch und verteiltes System - verhindert, dass eine zentrale Entität das Netzwerk für ihre eigenen Zwecke nutzt, weshalb es keine zentrale Autorität im Bitcoin-Netzwerk gibt.
Da der Mining-Prozess (in PoW-basierten Systemen) die Investition riesiger Mengen an Elektrizität und Rechenressourcen umfasst, basiert die Leistung eines Miners auf der Menge an Rechenleistung, die er hat, und dies wird normalerweise als Hash-Power oder Hash-Rate bezeichnet. Es gibt viele Mining-Knoten an verschiedenen Standorten, die konkurrieren, um die nächsten zu sein, die einen gültigen Block-Hash finden und mit neu generierten Bitcoins belohnt werden.
In einem solchen Kontext ist die Mining-Power über verschiedene Knoten auf der ganzen Welt verteilt, was bedeutet, dass die Hash-Rate nicht in den Händen einer einzigen Entität liegt. Zumindest sollte es nicht so sein.
Aber was passiert, wenn die Hashrate nicht mehr gut genug verteilt ist? Was passiert, wenn zum Beispiel eine einzige Entität oder Organisation in der Lage ist, mehr als 50% der Hashing-Power zu erlangen? Eine mögliche Folge davon ist das, was wir als 51%-Angriff bezeichnen, auch bekannt als Mehrheitsangriff.
Was ist ein 51%-Angriff?
Ein 51%-Angriff ist ein potenzieller Angriff auf ein Blockchain-Netzwerk, bei dem eine einzelne Entität oder Organisation in der Lage ist, die Mehrheit der Hash-Rate zu kontrollieren, was potenziell zu einer Netzwerkunterbrechung führt. In einem solchen Szenario hätte der Angreifer genügend Mining-Power, um absichtlich Transaktionen auszuschließen oder die Reihenfolge von Transaktionen zu ändern. Er könnte auch Transaktionen rückgängig machen, die er gemacht hat, während er die Kontrolle hatte - was zu einem Double-Spending-Problem führt.
Ein erfolgreicher Mehrheitsangriff würde dem Angreifer auch ermöglichen, einige oder alle Transaktionen von der Bestätigung auszuschließen (Transaktionsverweigerung) oder zu verhindern, dass einige oder alle anderen Miner minen, was zu dem führt, was als Mining-Monopol bekannt ist.
Andererseits würde ein Mehrheitsangriff dem Angreifer nicht erlauben, Transaktionen von anderen Benutzern rückgängig zu machen oder zu verhindern, dass Transaktionen erstellt und ins Netzwerk übertragen werden. Das Ändern der Belohnung für den Block, das Erstellen von Münzen aus dem Nichts oder das Stehlen von Münzen, die dem Angreifer niemals gehörten, gelten ebenfalls als unmögliche Ereignisse.
Wie wahrscheinlich ist ein 51%-Angriff?
Da eine Blockchain von einem verteilten Netzwerk von Knoten gewartet wird, arbeiten alle Teilnehmer im Prozess der Konsensbildung zusammen. Das ist einer der Gründe, warum sie tendenziell sehr sicher sind. Je größer das Netzwerk, desto stärker der Schutz gegen Angriffe und Datenkorruption.
Wenn es um Proof of Work-Blockchains geht, desto mehr Hashrate ein Miner hat, desto höher sind die Chancen, eine gültige Lösung für den nächsten Block zu finden. Dies ist wahr, weil Mining eine Vielzahl von Hashing-Versuchen umfasst und mehr Rechenleistung mehr Versuche pro Sekunde bedeutet. Mehrere frühe Miner traten dem Bitcoin-Netzwerk bei, um zu seinem Wachstum und seiner Sicherheit beizutragen. Mit dem steigenden Preis von Bitcoin als Währung traten zahlreiche neue Miner in das System ein, um um die Blockbelohnungen (derzeit auf 6,25 BTC pro Block festgelegt) zu konkurrieren. Ein solches wettbewerbsorientiertes Szenario ist einer der Gründe, warum Bitcoin sicher ist. Miner haben keinen Anreiz, große Mengen an Ressourcen zu investieren, wenn es nicht darum geht, ehrlich zu handeln und die Blockbelohnung zu erhalten.
Daher ist ein 51%-Angriff auf Bitcoin aufgrund der Größenordnung des Netzwerks eher unwahrscheinlich. Wenn eine Blockchain groß genug wird, sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass eine einzelne Person oder Gruppe genügend Rechenleistung erlangt, um alle anderen Teilnehmer zu überwältigen, schnell auf sehr niedrige Werte.
Darüber hinaus wird es immer schwieriger, die zuvor bestätigten Blöcke zu ändern, je größer die Kette wird, da die Blöcke alle durch kryptografische Beweise miteinander verknüpft sind. Aus demselben Grund gilt: Je mehr Bestätigungen ein Block hat, desto höher sind die Kosten für die Änderung oder Rückgängigmachung der darin enthaltenen Transaktionen. Daher könnte ein erfolgreicher Angriff wahrscheinlich nur in der Lage sein, die Transaktionen von wenigen aktuellen Blöcken für einen kurzen Zeitraum zu ändern.
Gehen wir weiter und stellen wir uns ein Szenario vor, in dem eine böswillige Entität nicht auf Gewinn aus ist und beschließt, das Bitcoin-Netzwerk nur zu zerstören, egal zu welchen Kosten. Selbst wenn es dem Angreifer gelingt, das Netzwerk zu stören, würde die Bitcoin-Software und das Protokoll schnell als Antwort auf diesen Angriff modifiziert und angepasst werden. Dies würde erfordern, dass die anderen Netzwerknoten einen Konsens erreichen und diesen Änderungen zustimmen, aber das würde wahrscheinlich sehr schnell in einer Notfallsituation geschehen. Bitcoin ist sehr widerstandsfähig gegenüber Angriffen und gilt als die sicherste und zuverlässigste Kryptowährung, die es gibt.
Obwohl es für einen Angreifer ziemlich schwierig ist, mehr Rechenleistung als der Rest des Bitcoin-Netzwerks zu erlangen, ist das bei kleineren Kryptowährungen nicht so herausfordernd. Im Vergleich zu Bitcoin haben Altcoins eine relativ geringe Menge an Hashing-Power, die ihre Blockchain sichert. Niedrig genug, um es möglich zu machen, dass 51%-Angriffe tatsächlich stattfinden. Einige bemerkenswerte Beispiele für Kryptowährungen, die Opfer von Mehrheitsangriffen wurden, sind Monacoin, Bitcoin Gold und ZenCash.
