Attaques à 51 %

Curiosité

1. Si une entité contrôle plus de la moitié du travail de calcul, quelles transactions deviennent modifiables ?
2. Pourquoi la détention des clés des pièces reste-t-elle sûre même lorsque l’historique de leur transfert est annulé ?
3. Comment les plateformes d’échange ajustent-elles leurs exigences de confirmation lorsque le hashrate d’une chaîne devient volatil ?

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1. Le consensus de Nakamoto suit la chaîne valide qui cumule le plus de preuve de travail. Un attaquant contrôlant plus de cinquante pour cent de la puissance de hachage mondiale peut miner des blocs plus vite que le reste du réseau, ce qui lui permet de construire une chaîne privée qui finira par dépasser la chaîne publique. Lorsque cette chaîne plus longue est diffusée, les nœuds basculent vers elle, car elle contient davantage de travail. Ce mécanisme permet d’annuler des transactions récentes et d’en exclure d’autres du registre.
2. La principale menace économique est la double dépense. Un attaquant envoie des pièces à un commerçant ou à une contrepartie, attend une confirmation sur la chaîne publique, puis révèle sa chaîne parallèle cachée, dans laquelle ces mêmes pièces ont été dépensées ailleurs. Comme la chaîne cachée compte désormais plus de blocs, elle devient l’historique canonique. Le paiement initial disparaît du registre valide. Cette attaque n’est rentable que si la valeur des biens reçus dépasse le coût de l’électricité et du matériel nécessaires pour devancer les mineurs honnêtes.
3. Point essentiel : un attaquant majoritaire ne peut pas voler les pièces d’autrui. Dans Bitcoin, la propriété repose sur la cryptographie, et non sur le consensus. Pour dépenser les satoshis de quelqu’un d’autre, un attaquant aurait besoin de ses clés privées, protégées par la cryptographie à courbe elliptique secp256k1. La puissance de minage détermine l’ordre des transactions et la validité des blocs, mais elle ne donne pas accès aux fonds des autres utilisateurs. Un attaquant peut rendre orphelins les blocs des mineurs honnêtes ou censurer certaines transactions, mais il ne peut pas créer de monnaie au-delà du calendrier d’émission fixe ni modifier les règles de consensus sous-jacentes.
4. Les petits réseaux à preuve de travail sont très souvent exposés à cette menace en raison de leur hashrate total plus faible. La location de matériel de minage rend le contrôle majoritaire accessible pendant de courtes périodes. Bitcoin Gold a subi une attaque réussie en mai 2018 : un attaquant a annulé des transactions d’une valeur de plusieurs millions de dollars en contrôlant temporairement la puissance de hachage du réseau. Ethereum Classic a connu des attaques similaires en janvier 2019, puis à plusieurs reprises en août 2020. Chaque fois, les plateformes d’échange ont réagi en exigeant beaucoup plus de confirmations avant de créditer les dépôts.
5. Bitcoin lui-même n’a jamais subi d’attaque majoritaire réussie. Toutefois, en juin 2014, GHash.io a brièvement dépassé la moitié du hashrate du réseau, ce qui a suscité l’inquiétude ; un mois plus tard, le pool s’est engagé à rester sous les 40 %. Le coût économique d’une attaque contre Bitcoin est prohibitif, car l’attaquant doit supporter des coûts d’électricité élevés tout en rivalisant avec des mineurs efficaces du monde entier. Il devrait en outre conserver cette majorité assez longtemps pour aller au bout, et une tentative ratée ne laisse que les coûts.
6. La distinction entre le contrôle du consensus et la propriété cryptographique définit le modèle de sécurité. Le consensus protège l’ordre des événements – qui a payé qui, et quand –, tandis que la cryptographie protège l’attribution de la valeur – qui possède quoi. Un attaquant à 51 % peut manipuler le premier, mais reste lié par la seconde. Cette séparation garantit que, même dans le pire des scénarios où l’historique est réécrit, la sécurité des portefeuilles individuels reste intacte, à moins que les clés ne soient compromises par d’autres moyens, comme un logiciel malveillant ou l’ingénierie sociale.

Faits clés

Exercice neuf, six, trois, un

Vérification des faits

Les dates, les chiffres et les affirmations ont été vérifiés à l’aide des sources publiées listées ci-dessous.

• S. Nakamoto, 'Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System' (2008), Section 11
• E. Budish, 'The Economic Limits of Bitcoin and the Blockchain' (NBER Working Paper, 2018)
• Bitcoin Gold team statements on the May 2018 double-spend attack
• Public analyses of the Ethereum Classic 51% attacks (2019, 2020)