51% de ataque na tecnologia Blockchain [Explicado]

Através do design da tecnologia, sabemos que o blockchain é imune a ataques de qualquer membro individual da rede. No entanto, o que acontece se o blockchain for atacado por um grande grupo de participantes? Mais precisamente, o que acontece se um grupo assumir com sucesso o controle de mais de 50% do poder de computação do blockchain?
Tal cenário é conhecido como ataque de 51% e é uma das poucas vulnerabilidades reais de um blockchain.

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Para entender os problemas colocados por um ataque de 51%, devemos retornar aos fundamentos do blockchain e relembrar o processo de adicionar um novo bloco à cadeia. Os membros de uma rede competem para serem os primeiros a computar um selo válido para o bloco e reivindicar uma recompensa. Inevitavelmente, um grupo de indivíduos no controle de mais da metade do poder de computação da rede pode monopolizar esse processo e reivindicar todas as recompensas para si. Tal situação permite que esse grupo seja a única entidade a se beneficiar das recompensas do blockchain, impedindo que outros membros adicionem blocos à cadeia. Isso é possível porque a regra da maioria está entre os conceitos fundamentais de uma blockchain.
Outra possível consequência de um ataque de 51% é conhecida como gasto duplo , e isso é significativamente mais prejudicial do que o anterior. O gasto duplo ocorre quando um grupo de indivíduos reverte com sucesso as transações concluídas em um blockchain, permitindo que eles recuperem seu dinheiro e o gastem novamente. Este é o equivalente digital da falsificação . Isso é possível durante um ataque de 51% devido à ideia fundamental de que a cadeia mais longa de uma blockchain é a verdadeira. Ironicamente, essa é a mesma salvaguarda que impossibilita o gasto duplo quando tentado por um membro comum da rede.
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Para entender como pode ocorrer o gasto duplo, consideremos o exemplo a seguir. Imagine uma rede na qual existe uma aliança que controla mais da metade do poder de computação da rede. Suponha que A, um membro da aliança, compre uma casa de B, um membro comum da blockchain.
A transferência de dinheiro de A para B é registrada por cada membro comum da rede, mas todos os membros da aliança secretamente não adicionam essa transação aos seus registros. O bloqueio em andamento é então completado e adicionado à cadeia pelos indivíduos honestos, mas secretamente ignorado pela aliança. Existem agora duas versões do blockchain na rede - a real com a transação registrada e a falsa. A partir deste momento, a verdadeira blockchain é mais longa e aceita pela rede, então a versão falsa é mantida em segredo pela aliança temporariamente.
A aliança agora continua a registrar as transações em andamento na rede, bem como conduz privadamente transações sem sentido entre si. Essas transações não são anunciadas à rede e permitem que a aliança gere blocos a uma taxa mais rápida do que a verdadeira blockchain. Como a aliança possui mais da metade do poder computacional da rede, é possível adicionar blocos ao blockchain falso a uma taxa maior do que os blocos adicionados ao blockchain verdadeiro.
Em algum momento, o comprimento do blockchain falso excede o do blockchain verdadeiro, e a aliança agora transmite isso para toda a rede. A rede é então forçada a aceitar esta versão do blockchain, pois é a versão mais longa, e a transação realizada entre A e B é efetivamente revertida, permitindo que A gaste o mesmo dinheiro em outra coisa.
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Assim, a aliança pode monopolizar a reivindicação de recompensas e gastar dinheiro em dobro. Eles também podem bloquear transações de outros membros usando um procedimento semelhante ao de gastos duplos. No entanto, eles não podem forjar uma nova transação entre membros comuns, pois isso requer as chaves privadas dos membros entre os quais a transação ocorre. Também é muito difícil para eles modificar os blocos que já foram armazenados no blockchain, pois isso requer uma grande maioria do poder de computação do blockchain para ser viável. Quanto mais para trás os blocos na cadeia, mais seguros eles são.
As fragilidades do blockchain expostas por um ataque de 51% nos levam à conclusão de que quanto mais nós em uma rede, mais segura ela é. Isso ocorre simplesmente porque é significativamente mais fácil obter a maioria em uma rede de 10 pessoas do que em uma rede de um milhão. Para competir com o poder de computação de uma rede distribuída com nós em todo o mundo, um indivíduo comum teria que gastar grandes quantidades de recursos na forma de dinheiro, eletricidade e tempo, ou formar uma aliança muito grande e distribuída para se organizar de forma eficiente. .
Em geral, as maiores blockchains são bastante seguras de um ataque de 51%. No entanto, houve alguns casos significativos de 51% de ataques em blockchains notáveis ​​no passado. Por exemplo, ghash.io, um pool de mineração na rede bitcoin, controlou brevemente mais da metade do poder de computação do blockchain em julho de 2014, o que resultou no pool renunciando voluntariamente a algumas de suas ações para não monopolizar a mineração de criptomoeda. O Bitcoin Gold não teve a mesma sorte quando sofreu um ataque de 51% em maio de 2018, e os invasores maliciosos conseguiram dobrar o gasto de mais de 18 milhões de dólares em criptomoeda.
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Os próprios fundamentos de uma blockchain dependem da suposição de que a maioria na blockchain é honesta. Isso expõe a maior fraqueza de um blockchain e sua principal área verdadeira de vulnerabilidade. Uma maioria desonesta pode causar grandes danos ao blockchain.

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Como funciona o ataque de 51%?

Bitcoin e outras criptomoedas são construídas em blockchains, que são uma espécie de livro-razão distribuído. Todas as transações na rede de uma criptomoeda são salvas nesses arquivos digitais, acessíveis a todos os usuários e ao público em geral. Como resultado, nenhum dinheiro pode ser usado mais de uma vez. Como uma versão falsa do livro público seria rapidamente identificada e rejeitada pelos usuários da rede, um bloco não pode ser modificado depois de concluído ou extraído. Ao controlar a maior parte do poder de processamento na rede, um invasor ou um grupo de invasores pode interromper o processo de gravação de novos blocos. Eles podem impedir que outros mineradores concluam blocos, permitindo que hipoteticamente monopolizem a mineração de novos blocos e recebam todos os ganhos. É assim que funciona um ataque de 51%.