Was ist ein 51 %-Angriff und ist er eine echte Bedrohung?

Die Mechanismen eines 51 %-Angriffs verstehen

1. Ein 51 %-Angriff liegt vor, wenn eine einzelne Entität oder Gruppe die Kontrolle über mehr als die Hälfte der gesamten Hashing-Leistung einer Blockchain erlangt.

2. Diese Dominanz ermöglicht es dem Angreifer, die Reihenfolge von Transaktionen zu manipulieren, neue Transaktionen daran zu hindern, Bestätigungen zu erhalten, und Transaktionen, die er unter Kontrolle durchgeführt hat, rückgängig zu machen.

3. Der Angreifer kann den Transaktionsverlauf nicht willkürlich ändern – etwa indem er Münzen aus den Wallets anderer Benutzer stiehlt – oder neue Münzen aus dem Nichts erschaffen.

4. Doppelte Ausgaben werden möglich, weil der Angreifer eine private Kette schürfen kann, in der er die gleichen Münzen zweimal ausgibt, und sie dann weitergibt, sobald sie die Länge der ehrlichen Kette überschreitet.

5. Der Erfolg eines solchen Angriffs hängt stark von der Netzwerkgröße, der Hash-Ratenverteilung und der Mining-Pool-Konzentration ab.

Historische Beispiele erfolgreicher 51 %-Angriffe

1. Im Januar 2019 erlitt Bitcoin Gold einen 51-Prozent-Angriff, der dazu führte, dass über 18 Millionen US-Dollar doppelt ausgegeben wurden.

2. Ethereum Classic erlebte im Jahr 2020 mehrere koordinierte Angriffe, wobei ein Vorfall Transaktionen im Wert von über 5,6 Millionen US-Dollar rückgängig machte.

3. Verge Coin wurde im April 2018 kompromittiert, was zum Diebstahl von etwa 35 Millionen XVG-Tokens durch Zeitsprungmanipulation und Hash-Power-Hijacking führte.

4. ZenCash war im Mai 2018 einem anhaltenden Angriff ausgesetzt, der Schwachstellen in seiner Equihash-Implementierung aufdeckte und wiederholte Umstrukturierungen ermöglichte.

5. Diese Fälle verdeutlichen, dass kleinere Proof-of-Work-Netzwerke aufgrund der niedrigen Hash-Rate als Eintrittsbarrieren für Angreifer unverhältnismäßig anfällig bleiben.

Wirtschaftliche Barrieren und praktische Zwänge

1. Die Anschaffung ausreichender Mining-Hardware oder die Miete ausreichender Hash-Leistung ist kostspielig, insbesondere für größere Ketten wie Bitcoin oder Litecoin.

2. Angreifer müssen lange genug die Kontrolle behalten, um böswillige Blockaden auszuführen und abzuschließen, was sowohl den Kapitalaufwand als auch das Betriebsrisiko erhöht.

3. Mining-Pools, die große Teile der Hash-Rate dominieren, haben häufig Reputationsanreize, um die Teilnahme an feindseligen Aktionen oder deren Ermöglichung zu vermeiden.

4. Echtzeit-Erkennungsmechanismen – wie Warnungen zu Blockzeitabweichungen und die Überwachung der Kettenreorganisation – können Abwehrreaktionen auslösen, bevor der Schaden eskaliert.

5. Börsen und Dienstanbieter verlangen häufig längere Bestätigungsanforderungen nach der Erkennung von Anomalien, wodurch das Zeitfenster für eine erfolgreiche Ausnutzung verkürzt wird.

Abwehrmaßnahmen auf Protokollebene gegen Mehrheitskontrolle

1. Einige Netzwerke implementieren Checkpointing, bei dem vertrauenswürdige Knoten bestimmte Block-Hashes fest codieren, um tiefgreifende Reorganisationen zu verhindern.

2. Andere übernehmen hybride Konsensmodelle, die PoW mit PoS- oder BFT-Elementen kombinieren, um die Abhängigkeit ausschließlich von der Rechenleistung zu verringern.

3. Algorithmen zur Schwierigkeitsanpassung, die so konzipiert sind, dass sie plötzlichen Schwankungen der Hash-Rate widerstehen, tragen dazu bei, die Stabilität bei unerwarteten Veränderungen in der Beteiligung der Miner aufrechtzuerhalten.

4. Community-gesteuerte Governance-Strukturen ermöglichen schnelle Reaktionsprotokolle, einschließlich Notfall-Hard Forks, um bösartige Ketten ungültig zu machen.

5. Transaktionsendgültigkeitsschichten – wie sie in Cosmos-basierten Ketten zu sehen sind – führen deterministische Abwicklungsfenster ein, die unabhängig von der probabilistischen Bestätigungstiefe sind.

Häufig gestellte Fragen

F: Kann ein 51 %-Angriff private Schlüssel stehlen? A: Nein. Ein 51 %-Angriff gewährt keinen Zugriff auf kryptografische Geheimnisse, die außerhalb der Kette gespeichert sind. Es wirkt sich nur auf das Konsensverhalten in der Kette aus.

F: Eliminiert der Proof-of-Stake das Risiko von Mehrheitsangriffen? A: Nicht ganz. Während PoS die Hash-Leistung durch abgesteckte Token ersetzt, stellen Varianten wie „Nichts auf dem Spiel“ oder Angriffe mit großer Reichweite unterschiedliche, aber verwandte Bedrohungen dar.

F: Sind zentralisierte Mining-Pools grundsätzlich gefährlich? A: Konzentrierte Mining-Leistung erhöht das theoretische Risiko, aber die meisten großen Pools arbeiten transparent und halten sich an Branchennormen, um Vertrauen und Einnahmequellen zu wahren.

F: Können Benutzer einen 51-Prozent-Angriff in Echtzeit erkennen? A: Ja. Ungewöhnliche Kettenreorganisationen, längere Blockintervalle oder ein plötzlicher Rückgang der Netzwerkschwierigkeiten können auf aktive Störungen hinweisen und eine sofortige Überprüfung durch Knotenbetreiber veranlassen.