51%攻撃のイラスト

51%攻撃とは?

ブロックチェーンの脆弱性をついた51%攻撃。実際に行うにしても、コストや仮想通貨の信用点などで不利益になる面が多く、可能性は低いとされています。でも「全く起こらない」ともいえません。どのような問題なのでしょうか? 51%攻撃の仕組みについて考えてみます。

概要:51%攻撃とは? なぜ起きるのでしょう?

仮想通貨における不正取引のことです。悪意のあるグループや個人によって、ブロックチェーンが生成される際にマイニングの計算能力の51%以上が支配されてしまうことです。正確にいえば、50%あれば攻撃を仕掛けられるといわれています。なぜ51%攻撃が起きてしまうのでしょう?

コンセンサスアルゴリズムとPoW

すでにご存知のことと思いますが、仮想通貨はブロックチェーンという技術を用いて作られています。ユーザーが分散して管理する、非中央集権型システムなので特定の管理者が存在しません。ブロックチェーンは、この管理者の代用として、コンセンサスアルゴリズム(合意形成アルゴリズム)を採用しました。そして複数あるルールから、PoW(Proof of Work/プルーフ・オブ・ワーク)を選びました。というよりは、最初に開発されたルールがPoWであり、第一号仮想通貨であるビットコインはこれを用いて作られています。

ブロックチェーン技術の不足部分を補うために採用されたPoWですが、このルールにも脆弱性がありました。

PoWの脆弱性:「長い方のチェーンを採用」

ブロックチェーンはマイナーの「新しいハッシュ値(ナンス値)探し競争」によって、次のブロックが生成されチェーンで繋がれていきます。そして「新しいハッシュ値」を最初に見つけた人がマイニングの報酬を受け取る仕組みになっています。しかし、稀に、複数のマイナーによって同時に新しいブロックが生成されてしまうこともあります。こういった場合、ブロックチェーンは分岐し、「長い方のチェーンを正しいと認め採用」する仕組みになっています。

ブロックチェーンのルール画像

このブロックチェーンの性質を利用した不正行為が「51%攻撃」です

51%攻撃の仕組み

ここで悪意のある個人やグループが51%以上占めていたと仮定します。不正なブロックを生成して分岐させ、次々にチェーンでつなげていけば、そのブロックは「長い方のチェーン」となってしまいます。つまり、「正しい生成」とみなされて、不正な取引が成立となってしまうのです。

51%攻撃がすることは?

  • 二重支払いができてしまう
    使用済みの仮想通貨を不正に再利用することです。別々の相手に同じ仮想通貨で支払うことができてしまいます。そしてその不正仮想通貨はそのまま生成することができてしまうのです。ですが、そうなると…

    その通貨の決済システムは信用をなくし、不正操作のできるコインとみなされ、価値がなくなってしまいます。
  • 不正な取引が承認されてしまう
    取引の承認権が独占されてしまうと、不正な取引の承認が可能になってしまいます。ですが、そうなると…

    正当な取引が承認されなくなり、その仮想通貨は決済や決算が取り消され、受け取る側(お店など)に損害が出ます。
  • マイニング報酬が独占されてしまう
    これまでに述べましたように、PoWは難しい計算をたくさんして、最速で正解を出した人にブロックを承認する権利が与えられ、マイニングの報酬を獲得することができました。ブロックが分岐された時点で、悪意あるノードが51%以上のパワーでマイニングを進めていけば、「最速で正解を出した人」としてマイニングの報酬を得ることができます。つまり…

    悪いことをたくらんでいる51%以上の人たち“だけ”にマイニングの報酬を与えるという流れをつくってしまうのです。

51%攻撃を防ぐには?

51%攻撃の対応策として、PoWの代わりにPoS(Proof of Stake/プルーフ・オブ・ステーク)があります。コインを一番多く、一番長い間持っている人にブロックを承認する権利を与えているシステムです。このルールは51%以上のコインを保有していなければ51%攻撃は起きないのと、攻撃を受けた自分保有のコインは価値が下がってしまうのでメリットにつながりません。わざわざ行うことがないのでは?とされています。ちなみに、このシステムを採用している仮想通貨はイーサリアム、ADAコイン、XPなどがあります。

51%攻撃 実例

  • 2013年12月…Ghash.ioというマイニングプールでマイニングの計算能力が50%を超えそうになり、ビットコインが大暴落しました。
  • 2018年5月…ビットコインから分岐(2017年10月24日)したビットコインゴールド(BTG)が標的となり、2重支払いで約1750万ドル(約20億円)の被害を受けました。個人よりも仮想通貨取引所が標的となっていたようで、当時のビットコインゴールド開発チームは複数の取引所に対し、承認回数を増やして高額の預け入れを慎重に精査するようにアドバイスしていたようです。

51%攻撃をするメリットはある?

今日では、ビットコインのマイニングは産業化され、ASIC※と呼ばれるマイニング専用のマシーンをもつ大企業が行なっているのが現状です。こういった大規模な集団がマイニングを行う、あるいは複数のノードが協力してマイニングを行うことを「マイニングプール」といいます。ビットコインの51%攻撃にはこういったハイスペックなコンピューターが必要となるため、一般の人では難しいと言われています。他にも以下のような難点があります。

・50%以上のマイニングをし続けるには大量の電気代がかかり、コストがかかる
・過去のブロックチェーン内にあるトランザクションを改ざんし続けることは不可能に近い
・51%攻撃を受けたビットコインは信用をなくし、通貨としての価値がなくなる
・価値の上がらないビットコインを所有しても利益につながらない

※ 特定用途向け集積回路で『エーシック』と呼ぶ。複数機能の回路を1つにまとめた集積回路の総称のこと

51%攻撃 まとめ

51%攻撃についてまとめてみました。ざっと見ただけでも51%攻撃をする側にも「メリット」は見受けられませんでした。悪意あるノードが攻撃を行い、価値の下がったビットコインを得たとしても、期待以上の利益を得ることがないことを知っているからだとも言われています。が、実例もあったことを踏まえると、「皆無」とは言い切れなさそうです。

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