Luka w zabezpieczeniach Bitcoin może pozwolić złośliwym górnikom na przejęcie kontroli

Cyfrowa waluta Bitcoin jest jednym z najgorętszych zjawisk naszych czasów. Od 2009 roku z cyfrowej ciekawostki urósł do internetowego fenomenu. Obecnie w obiegu znajduje się około 11,5 miliona bitcoinów, a każdy z nich jest wart ponad 300 dolarów.

System Bitcoin został specjalnie zaprojektowany, aby przezwyciężyć jedną z poważnych wad poprzednich walut cyfrowych — możliwość podwójnego wydatkowania; że dwie osoby mogą jednocześnie wydawać dwie kopie tej samej waluty. Jest również zdecentralizowany, dzięki czemu żadna pojedyncza organizacja ani zorganizowana grupa osób nie może kontrolować waluty i zapobiegać niektórym rodzajom transakcji.

Ale Bitcoin może nie być tak bezpieczny, jak wszyscy myśleli. Dziś Ittay Eyal i Emin Gun Sirer z Cornell University w Itace twierdzą, że odkryli lukę, która pozwala każdej zorganizowanej grupie górników Bitcoin przejąć walutę. I mówią, że dziś niektóre grupy są już wystarczająco duże, aby wykonać tę pracę.

Najpierw trochę tła. Być może największą zaletą Bitcoina jest jego unikalne podejście do zapobiegania podwójnym wydatkom. Robi to, rejestrując każdą transakcję w jednym dzienniku znanym jako blockchain. Indywidualne konto może wydawać bitcoiny tylko wtedy, gdy łańcuch bloków rejestruje, że jest on właścicielem bitcoina.

Ten dziennik jest chroniony przez kryptołamigłówki, które można rozwiązać tylko przez łamanie liczb na dużą skalę. Gdy ktoś rozwiąże taką zagadkę, może zarejestrować nowe transakcje i jest nagradzany opłatą w postaci nowych Bitcoinów.

Stąd pojawienie się górników Bitcoin. Są to osoby, które poświęcają moc obliczeniową na rozwiązywanie krypto-łamigłówek i otrzymują wynagrodzenie za swoją pracę w Bitcoinach.

Jeśli myślisz o karierze górnika bitcoinów, od razu napotkasz problem. Kryptopuzzle są tak trudne, że szanse na samodzielne rozwiązanie jednej z nich są niewielkie. Tak więc górnicy Bitcoin współpracują w grupach, aby szybciej rozwiązywać problemy. Jeśli któryś z nich rozwiąże zagadkę, wszyscy dzielą się dochodami.

Jest wiele grup, do których można dołączyć i nie ma żadnej przewagi w dołączaniu do siebie. Otrzymana mądrość jest taka, że ​​dzięki temu wydobycie jest zdecentralizowane.

Ale teraz Eyal i Sirer twierdzą, że to nieprawda i odkryli, jak samolubna grupa górników mogłaby przejąć walutę. Mówią, że pokazujemy, że konwencjonalna mądrość jest błędna.

Sztuka polega na tym, aby kopać Bitcoiny, ale zachować wyniki w tajemnicy. Tworzy to widelec w łańcuchu blokowym, dzięki czemu jedna połowa widełek jest publiczna, a druga połowa jest tajna.

System Bitcoin ma sposób na rozwiązanie tego rodzaju widelców, które od czasu do czasu zdarzają się przypadkowo. Wymaga od górników dołączenia do najdłuższego widelca. Transakcje w drugim rozwidleniu są następnie ponownie przesyłane do rozwiązania.

Jeśli samolubni górnicy zrobią swój widelec dłuższy niż publiczny, stanie się on wybranym łańcuchem.

Problem polega na tym, że chrupanie numerów na porzuconym widelcu jest marnowane. Tak więc samolubni górnicy dostają więcej niż ich sprawiedliwy udział w Bitcoinach. Umożliwia to pulom zmowy górników, którzy ją adoptują, osiąganie przychodów przekraczających ich moc wydobywczą, mówią Eyal i Sirer.

Po wypaczeniu systemu na korzyść samolubnych górników, inni górnicy widzą, że mogą zarobić więcej Bitcoinów, dołączając do tej grupy. Rezultatem jest punkt krytyczny, w którym system kopania Bitcoin nagle zostaje zdominowany przez pojedynczą grupę. Ta grupa może sprawować dowolną kontrolę nad sposobem rejestrowania transakcji.

Oczywiście samolubne wydobycie osiąga punkt krytyczny tylko wtedy, gdy samolubna grupa składa się z pewnej części górników bitcoinów. Grupy, które są mniejsze niż ta, nie mogą zmusić systemu do przewrócenia.

Kluczowym wynikiem, który obliczyli Eyal i Sirer, jest to, że próg przechylania jest bliski zeru. Tak więc prawie każda grupa może przyjąć samolubną strategię wydobycia i ostatecznie kontrolować system.

Eyal i Sirer mają swego rodzaju rozwiązanie. Wiąże się to ze zmianą systemu tak, aby losowo wybierał jeden widelec zamiast drugiego (zamiast wybierać samotnika). Kiedy ten wybór jest losowy, samolubnym górnikom trudniej jest przejąć kontrolę.

Ale nie o wiele trudniej. Eyal i Sirer obliczają, że podnosi to próg napiwku do grup, które kontrolują około 25 procent całego wydobycia bitcoinów. Nawet z naszą proponowaną poprawką, która podnosi próg do 25 procent, perspektywy są ponure: istnieją już baseny, których moc wydobycia przekracza 25%, podkreślają.

Istnieje inne możliwe rozwiązanie – sami górnicy powstrzymają grupy przed rozrostem. Sugerują, że górnicy powinni odrywać się od dużych basenów, dopóki żadna z nich nie przekroczy wielkości progowej, a więc żadna z nich nie może skorzystać ze strategii Selfish-Mine.

Możliwe, że altruistyczne instynkty górników Bitcoin mogą zapobiec koszmarnemu scenariuszowi przejęcia systemu. Ale czy to pokona samolubne instynkty złośliwych górników, dopiero się okaże.

Tak czy inaczej, czeka nas interesująca bitwa.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1311.0243 : Większość to za mało: wydobycie bitcoinów jest podatne na ataki

ukryć