51%攻撃を実行するための計算能力のリースは、流動性マイニング市場におけるサトシ・ナカモトが予見できなかった問題である。

この記事はCoindeskからのもので、原著者はAnthony Xieです。

翻訳者 |モニ

編集者 |ルー・シャオミン

ネットワークの分散化を確保し、「マイニングの暴君」の出現を回避するために、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) を使用する暗号通貨では通常、単一のマイニング会社がコンピューティング能力の大部分を制御することを許可しません。

しかし、世界のコンピューティングパワープールが拡大し、流動性が増すにつれて、攻撃者が特定のマイニングアルゴリズムのために世界のコンピューティングパワーをレンタルする可能性があるため、暗号通貨は他の潜在的な脅威に抵抗する必要があるかもしれません。利益を目的としてそうすると、短期間で大量の計算能力を集中させ、51% 攻撃を実行することができます。

過去には、暗号通貨マイニング市場で 51% 攻撃が発生しましたが、主な理由は次のとおりです。

1. 特定のアルゴリズムに基づくマイナー: 多くのマイナーは、特定のマイニング アルゴリズムに最適化されています。 SHA256 から X11 に切り替えるなど、別のマイニング アルゴリズムに切り替えると、これらのマイナーはまったく機能しなくなります。

2. 流動性の低いマイニング市場: 世界のコンピューティングパワーリソースのほとんどは流動性が低く、レンタルできません。したがって、膨大な計算能力を構築するには多額の先行投資が必要になります。 51% 攻撃を実行するために初期段階で多額のコストを投資することは、明らかに費用対効果の高い「取引」ではありません。

3. 機会費用: 暗号通貨は通常、ネットワーク全体の利益を最大化するために、優れたネットワーク参加者に大きな報酬を提供します。つまり、より多く貢献した人ほど、より多くのインセンティブとより大きな利益を得ることができるのです。いかなる攻撃にも、マイニング報酬の喪失、評判の失墜、ネットワークの混乱など、失敗のリスクが伴います。長期的な発展に向けて準備を進めているマイニング会社にとって、ネットワークが攻撃され市場の信頼が損なわれ、暗号通貨の価格が下落し、将来の利益の可能性が失われることは絶対に望ましくありません。

しかし、時代は変わり、鉱業市場はより流動的になってきています。

流動性マイニング市場が発展し続けるのはなぜでしょうか?

コンピュータストレージ市場は歴史的に流動性の問題を抱えていましたが、現在では流動性の高いオンライン「商品」となっています。ハッシュレート市場でも同じことが起こっています。ハッシュレート市場の流動性を高める主な要因は 2 つあります。

1. 暗号通貨の価格が長期的に上昇すると、マイナーはコンピューティング能力への投資を増やし、最終的に得られる利益がコストに見合うようになるでしょう。言い換えれば、暗号通貨の価格が上昇し続ければ、世界の計算能力も増大するでしょう。

2. コンピューティング パワーをレンタルする購入者であっても、コンピューティング パワーをレンタルする購入者であっても、コンピューティング パワーのレンタル取引から利益を得ることができます。そのため、ネットワーク全体の総計算能力に対する市場でレンタルされる計算能力の割合が増加しています。買い手市場と売り手市場の分離により、より特化したマイニングマシンが登場し、市場に高いマイニング運用効率をもたらしています。このため、マイニング ハードウェア メーカーは、自ら直接マイニングを行うよりも、マイニング マシンを直接販売することを好みます。コンピューティング パワーのレンタル業者が、最も高いマイニング収益をもたらす投資機会を見つけることに全力を注ぐと、コンピューティング パワーの単位あたり最大の価値を得られる可能性があります。同時に、コンピューティング能力を貸し出す「貸し手」も、より多くの暗号通貨をカバーするためにコンピューティング能力を貸し出すことができるため、自らのビジネスリスクを軽減することができ、つまり「すべての卵を一つのカゴに入れる」ことがないということになる。世界中の他の業界の「貸し手」と同様に、彼らはレンタル関係とリース資産の活用とメンテナンスにのみ焦点を当てています。

ハッシュレートを借りて51%攻撃を行うことが可能になった

Crypto51 の Web サイトでは、特定のブロックチェーン ネットワークの計算能力に匹敵する計算能力を 1 時間レンタルするコストを計算します。 NiceHash は、需要に応じてコンピューティング パワーを売買できる、世界的に有名な暗号通貨マイニング コンピューティング パワー市場です。ただし、時価総額が大きい一部の暗号通貨については、NiceHash にはまだサポートするのに十分な計算能力がないため、これらの数値は理論的には 100% を超えることがあります。

コンピューティング能力データはMine the Coinから、暗号通貨の価格データはCoinMarketCapabilitiesから、コンピューティング能力のレンタル価格データはNiceHashから取得しています。ここで特に注意する必要がある点が 2 つあります。

1. Crypto51 が引用した攻撃コストには、マイナーがブロック報酬の形で受け取るボーナスは含まれていないため、多くの場合、実際の攻撃コストはさらに削減される可能性があります。

2. Crypto51 は NiceHash で利用可能なコンピューティング パワー リースのスポット価格を引用しましたが、実際には需要と供給の影響により、コンピューティング パワー リースの需要が高ければ高いほど、価格が高くなります。

計算能力をレンタルするマイナーによる攻撃に対して脆弱な暗号通貨はどれですか?

上の図に示すように、暗号通貨 ETP は CoinMarketCap の Web サイトで時価総額で 91 位にランクされています。この暗号通貨を攻撃したい場合、ネットワーク全体の 21 倍以上の計算能力をレンタルでき、攻撃コストは 1 時間あたりわずか 162 米ドルです (ETP の価格データは、ETP/BTC および ETP/USD 取引ペアを提供する Bitfinex から取得されます)。

レンタル可能なコンピューティングパワーの量は3倍に増加し、時価総額上位40の暗号通貨は51％の攻撃に対して脆弱である

現段階では、NiceHash でレンタルできる計算能力の合計がネットワーク全体の計算能力に匹敵するのに十分ではないため、一部の暗号通貨に対する 51% 攻撃は不可能と思われます。しかし、もしNiceHashがハッシュレートレンタルの規模を3倍にしたら、Ethereum Classic（ETC、現在CoinMarketCapの時価総額ランキング18位）やBytecoin（BCN、現在CoinMarketCapの時価総額ランキング40位）などの暗号通貨が攻撃に対して脆弱になると考えてみましょう。

レンタル可能なコンピューティングパワーが5倍に増加したことで、時価総額上位20の暗号通貨は51%攻撃に対して脆弱になっている

NiceHash がレンタル可能なコンピューティング能力を 5 倍に増やした場合、DASH (現在 CoinMarketCap の時価総額ランキング 15 位) や Bitcoin Gold (現在 CoinMarketCap の時価総額ランキング 28 位) などの暗号通貨は危険にさらされるでしょう。

では、これらの暗号通貨が本当に 51% 攻撃を受けた場合、攻撃者はどのようにして攻撃から利益を得るのでしょうか?

攻撃者が秘密鍵を持たないウォレットのトランザクションを作成することは不可能ですが、特定の暗号通貨ネットワークの計算能力の大部分を制御している場合は、元帳上の特定のトランザクションを元に戻すことで「二重支払い」攻撃を実行できることになります。

二重支出攻撃のメカニズム

マイナーが新しいブロックを見つけたら、そのブロックをネットワーク内の他のすべてのマイナーにブロードキャストして、他のマイナーがブロックを検証し、ブロックチェーンに新しいブロックを追加できるようにする必要があります。しかし、ネットワーク全体の計算能力を制御する「不正な」マイナーは、密かに独自のブロックチェーンを作成する可能性があります。

二重支払いを実行するには、攻撃者は自分の暗号通貨を実際のブロックチェーンで使用しますが、秘密裏に作成した独自のブロックチェーンからはそれらのトランザクションを省略します。このマイナーがネットワーク上の他のすべてのマイナーよりも速く最長のチェーンを作成できるようになると、秘密裏に作成したブロックチェーンをネットワークの残りの部分にブロードキャストできるようになります。

ブロックチェーン プロトコルは最長チェーンの原則に従うため、新たにブロードキャストされた最長チェーンが「実際の」ブロックチェーンとなり、攻撃者の以前の支出取引の履歴記録は削除されます。マイナーがネットワークの計算能力の 51% を制御できたとしても、他のマイナーも最長のチェーンを生成する可能性があるため、常に最長のチェーンをブロードキャストできるわけではないことに注意してください。したがって、最も長いチェーンを素早く作成するために、攻撃者は通常、ネットワークのコンピューティング能力のより大きな部分、通常は 80% を制御しようとします。

ハッキングされた暗号通貨はどこで使われるのでしょうか?取引所が標的になる可能性が高い

二重支出から利益を得るには、実際に使用されたがブロックチェーンにまだ記録されていない暗号通貨を使う方法を見つける必要があります。そもそもこれらの暗号通貨を使うことができなければ、攻撃は無意味になります。

攻撃者が暗号通貨を転送する最も可能性の高い場所は取引所です。取引所はさまざまな暗号通貨の最大の購入者である傾向があるためです。この場合、51% 攻撃の「ルーチン」は基本的に次のようになります。

1. 収益性が高いと思われる暗号通貨ネットワークターゲットを選択します。

2. 暗号通貨ネットワーク上に大量の暗号通貨を蓄積する。

3. NiceHash の計算能力を借りて、秘密裏にステルス チェーンを開発する。

4. 取引所で暗号通貨を取引し、別の暗号通貨（ビットコインなど）に変換する。

5. ビットコインを別のウォレットに引き出します。

6. 目に見えないチェーンを暗号通貨ネットワークにブロードキャストします。

7. 対象の暗号通貨を取得します。

8. 次に、別の暗号通貨取引所に切り替えて、上記の手順を続行します。

暗号通貨取引所はどのように反応するでしょうか?

想像できると思いますが、暗号通貨取引所は詐欺に遭うことを好みません。攻撃者の行為によって仮想通貨取引所の運営コストが増加する場合、取引所は出金や入金の期限を延長したり、アカウント認証のセキュリティを強化したりして対応し、51%攻撃者に対抗する可能性があります。

撤退時間を延長すると、攻撃者の攻撃コストが増加します。これは、攻撃者がネットワーク全体の計算能力を「支配」する時間もそれに応じて延長する必要があり、計算能力を借りるためにより多くの資金を投資する必要があるためです。しかし同時に、このアプローチは正当なトレーダーや取引所の利用者にも悪影響を及ぼし、彼らの怒りをかき立てることになるでしょう。結局のところ、暗号通貨を引き出すのにこれ以上時間をかけたくない人はいないでしょう。

もちろん、暗号通貨取引所は、暗号通貨を上場する際に慎重に審査したり、攻撃に対して脆弱な暗号通貨の一部を放棄したりするなど、51% 攻撃を回避する他の方法を持っている可能性があります。しかし、このアプローチにも問題があります。上場されている一部のアルトコインの取引量と収益は徐々に減少するため、上場廃止されようとしているこれらの暗号通貨も攻撃の脅威に対して脆弱になるということです。

一般的に言えば、暗号通貨取引所は基本的に上記の 2 つの方法を組み合わせて使用​​します。取引所が二重支払い攻撃から逃れることが容易になればなるほど、攻撃者が「二重支払い」攻撃を実行するコストが高くなります。長期的には、これら 2 つの力は同じ市場内で徐々にバランスをとることになります。

暗号通貨はどのように反応するでしょうか?

アルトコインの場合、51% 攻撃の脅威に対する解決策は次の方法があるかもしれません。

1. 多くのマイナーが使用していない、より「わかりにくい」マイニング アルゴリズムを使用します。ただし、このアプローチはせいぜい短期的な解決策に過ぎません。マイニング アルゴリズムを使用するマイナーが減れば減るほど、計算能力を高めることが難しくなるためです。ネットワークを成長させ、発展させたい場合、マイニング アルゴリズムは「あいまい」であってはなりません。

2. プロジェクトを、ERC-20 などのより安全で大規模なブロックチェーン ネットワークに配置します。

3. 51% 攻撃を回避できる Proof of Stake (PoS) などの、より柔軟な新しい数式アルゴリズムの使用を推進します。もちろん、プルーフ・オブ・ステークのアルゴリズム自体は完璧ではなく、いくつかの課題があります。

サトシ・ナカモトは流動的なコンピューティングパワー市場の出現を予想していなかった

コンピューティングパワーレンタル市場は今後どのくらい成長するのでしょうか?この質問に対する明確な答えはまだないようです、100回ですか? 200回ですか？この規模の成長は不可能ではないが、どれだけの暗号通貨が影響を受けるのだろうか？

明らかに、暗号通貨の時価総額が比較的高く、攻撃コストが低い場合、51% 攻撃に対して脆弱です。これは、市場が安全でない暗号通貨の一部を排除する必要があることを意味するのでしょうか?逆に、これは、大規模なマイニング ネットワークを持つ暗号通貨が、51% 攻撃の影響により、今後も過大評価され続ける可能性があることも意味しているのでしょうか。

Hacker News の Web サイトに、この記事の締めくくりとしてぴったりのコメントがあります。

「レンタルハッシュレートによる攻撃は非常に興味深い例であり、レンタルハッシュレートの市場が出現し、システムを直接混乱させる可能性があります。サトシは、人々が大量のマイニングマシンを購入して51％攻撃を実行しようとする可能性があることを予見していたため、集中マイニングが行われないように設計されたプロトコルを設計するために多大な労力を費やしました。しかし、サトシは流動的なハッシュレート市場の出現を予見していなかったでしょう。流動的なハッシュレート市場では、ハッシュレートをレンタルすることで短期間で51％攻撃に必要なハッシュレートを提供でき、これは51％攻撃を実行するためにマイニングマシンを購入するよりも1,000倍簡単です。」