Veröffentlicht: 16.07.2017

Was ist eine 51%-Attacke?

Einführung

Die 51%-Attacke ist ein Problem, dass beim Bitcoin-Mining auftreten kann. Das System ist natürlich nicht perfekt, weshalb Miner dieses Phänomen kennen sollten.

Was ist eine 51%-Attacke?

Die Bitcoin-Infrastruktur besteht aus verschiedenen Elementen. Eine grobe Unterscheidung würde wie folgt aussehen:

  • Nutzer mit ihren Wallets
  • Miner
  • unterschiedliche User Interfaces
  • Nodes

Über die Nodes läuft das Bitcoin-Netzwerk, sie verwalten den Transaktionsverkehr und garantieren dabei, dass alle Transaktionen regelkonform ablaufen. Die Miner fassen Transaktionen zu den Blöcken zusammen und hängen diese dann an die Blockchain. Das Szenario der berüchtigten 51%-Attacke sieht so aus, dass ein Angreifer mehr als 50 % aller Miner stellt.

Daher kommt die Fragestellung: Was ist eine 51%-Attacke? Dieses Szenario ist nicht auszuschließen, denn ein Blick auf blockchain.info genügt für die Erkenntnis, dass die großen Mining-Pools F2Pool, Antpool und Btcc Pool über 50 % der Hashrate erzeugen. Wenn sich diese drei Mining-Pools verbünden würden, könnten sie stets ihre Blockchain durchbekommen. Satoshi Nakamoto hat in seinem Paper dieses Szenario in Abschnitt 11 untersucht.

Der Angreifer könnte falsche Blöcke einspeisen, das war im Jahr 2008 Nakamotos Sorge. 2017 geht es um die Konkurrenz beim Anhängen von Blöcken an die Blockchain. Nakamoto errechnete allerdings wegen seiner Sorgen die Wahrscheinlichkeit, dass ein Angreifer mit einer großen Dominanz “seine” Blockchain durchbekommt. Es ist aus den Berechnungen zu erkennen, dass bei 51 % der Hashrate in den Händen eines Angreifers oder Miners dieser die absolute Macht besitzt, stets seinen Block anzuhängen. Doch auch bei weniger Dominanz kann ein Miner dominieren.

Die Wahrscheinlichkeit sinkt nur unter die Marke von 50 %. Daher ist die Fragestellung, was ist eine 51%-Attacke, ein Verweis auf die generelle Möglichkeit, dass Mining-Pools das Geschehen in der Blockchain dominieren und damit der Gedanke des dezentralen Minings obsolet wird.

Möglichkeiten mit dieser Attacke

Die Möglichkeiten eines dominierenden Angreifers sind vielfältig, sie könnten das Mining von Bitcoins sehr stören. Im Einzelnen hätte der dominierende Miner folgende Optionen:

Wenn der Angreifer die Kontrolle über die Blockchain hat, wäre er in der Lage, Double Spending Transactions durchzuführen. Dabei würde er Transaktionen umkehren, um sie anschließend an andere Stellen zu transferieren.

Die Folge wäre eine empfindliche Störung des Bitcoin-Ökosystems.
Der Angreifer könnte Transaktionen verhindern beziehungsweise ihnen die Bestätigungen verweigern. Eine Möglichkeit in diesem Kontext wäre, dass der Angreifer gezielt bestimmte Zahlungen sperrt und auf diese Weise einzelne Teilnehmer ausschaltet. Der Angreifer könnte die Rewards für die Blocks anderer Miner stehlen.

Diese Optionen wirken beängstigend, weshalb sich Miner gegen eine solche Attacke durchaus wappnen sollten.

Mögliche Gegenmaßnahmen

Die Blockchain ist zum Glück transparent, denn ihre Erfinder wollten ja genau die dominierende Macht Einzelner verhindern. So ist auf Blockchain.info zu erkennen, welche Blocks aktuell von welchen Mining-Pools gefunden wurden. Schon auf diese Weise lässt sich die Dominanz eines einzelnen Miners (sehr unwahrscheinlich) oder eines Mining-Pools erkennen.

Dieser würde signifikant häufig Blocks der Blockchain beisteuern. Ein einzelner Miner kann sich dagegen allerdings nur schwer wehren. Es gab schon Vorschläge, feindlich gesinnte Pools durch DDoS-Attacken lahmzulegen, dieser Vorschlag erschien aber so inakzeptabel wie undurchführbar. Jedoch können einzelne Miner mit durchschnittlichen Ressourcen die Bestätigungen ihrer Transaktionszahlen erhöhen. Das würde doppelte Transaktionen erschweren. Natürlich hätte ein Angreifer mit über der Hälfte der Hashrate nach wie vor die Macht, aber das Erreichen dieser Position würde immer aufwendiger und damit so teuer, dass es sich möglicherweise nicht mehr lohnt.

Gavin Andersen hat das Szenario solcher Attacken sehr genau beschrieben, jedoch auch aufgezeigt, welche Verteidigung möglich ist. Unter anderem müssten wohl Angreifer nicht nur über viel Hashrate verfügen, sondern auch schon vor ihrem Angriff viele Bitcoins besessen haben – ansonsten bluten sie schnell aus. Zusammenfassend lässt sich konstatieren, dass solche Attacken zwar ernst, aber auch überprüfbar sind und Abwehrmaßnahmen durchaus Erfolg haben können.

Nutzer sollten einfach das Netzwerk permanent beobachten und die Transparenz der Blockchain dafür nutzen, wofür sie gedacht ist: ein wirklich dezentrales Geldsystem ohne die Marktmacht Einzelner zu schaffen.

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