블록체인/레벨 III · 네트워크/3.3 합의와 거버넌스/수업 2
51% 공격
권력의 경계: 다수가 바꿀 수 있는 것과 건드릴 수 없는 것
준비물리오그된 블록을 검사할 수 있는 비트코인 골드나 이더리움 클래식용 블록 탐색기채굴 통계 사이트(예: Blockchain.com 또는 CoinWarz)의 과거 해시레이트 차트백서 ‘비트코인: P2P 전자 현금 시스템(Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System)’, 특히 11절
호기심
- 어떤 주체가 연산 작업의 절반 이상을 장악하면 어떤 거래가 변경 가능해질까요?
- 코인의 이전 기록이 뒤집히더라도 왜 그 코인의 키를 보유하고 있으면 여전히 안전할까요?
- 체인의 해시레이트가 불안정해질 때 거래소들은 확인 요건을 어떻게 조정하나요?
탐구
- 나카모토 합의는 누적 작업증명이 가장 많은 유효한 체인을 따릅니다. 전 세계 해시파워의 50% 이상을 장악한 공격자는 나머지 네트워크보다 빠르게 블록을 채굴할 수 있으므로, 결국 공개 체인을 추월하는 비공개 체인을 구축할 수 있습니다. 이 더 긴 체인이 전파되면 노드들은 더 많은 작업이 담긴 그 체인으로 옮겨 갑니다. 이 메커니즘을 통해 최근 거래를 되돌리고 다른 거래들을 원장에서 배제할 수 있습니다.
- 가장 중요한 경제적 위협은 이중 지불입니다. 공격자는 상인이나 거래 상대방에게 코인을 보낸 뒤 공개 체인에서 1번의 확인을 기다리고, 그다음 같은 코인을 다른 곳에 사용한 숨겨진 병렬 체인을 공개합니다. 이제 숨겨진 체인의 블록이 더 많으므로 그 체인이 정식 기록이 됩니다. 원래의 결제는 유효한 원장에서 사라집니다. 이 공격은 받은 재화의 가치가 정직한 채굴자들을 앞지르는 데 필요한 전기료와 하드웨어 비용을 넘을 때에만 수익이 납니다.
- 중요한 점은, 과반 공격자도 다른 사람의 코인을 훔칠 수는 없다는 것입니다. 비트코인의 소유권은 합의가 아니라 암호학에 기반합니다. 다른 사람의 사토시를 쓰려면 공격자에게 그 사람의 개인 키가 필요한데, 개인 키는 secp256k1 타원곡선 암호로 보호됩니다. 채굴 파워는 거래의 순서와 블록의 유효성을 결정하지만, 다른 사용자의 자금에 접근할 권한을 주지는 않습니다. 공격자는 정직한 채굴자들의 블록을 고아 블록으로 만들거나 특정 거래를 검열할 수는 있지만, 정해진 발행 일정을 넘어 돈을 만들어 내거나 기본 합의 규칙을 바꿀 수는 없습니다.
- 규모가 작은 작업증명 네트워크는 전체 해시레이트가 낮아 이러한 위협을 훨씬 자주 겪습니다. 채굴 하드웨어를 임대하면 짧은 기간 동안 과반을 장악할 수 있습니다. 비트코인 골드는 2018년 5월에 공격에 성공당했는데, 공격자가 일시적으로 네트워크 해시파워를 장악해 수백만 달러 상당의 거래를 되돌렸습니다. 이더리움 클래식도 2019년 1월에, 그리고 2020년 8월에 여러 차례 비슷한 공격을 겪었습니다. 그때마다 거래소들은 입금을 반영하기 전에 훨씬 더 많은 확인을 요구하는 방식으로 대응했습니다.
- 비트코인 자체는 과반 공격에 성공당한 적이 없습니다. 다만 2014년 6월 GHash.io가 잠시 네트워크 해시레이트의 절반을 넘어 우려를 낳았고, 한 달 뒤 40% 미만을 유지하겠다고 약속했습니다. 비트코인을 공격하는 경제적 비용은 감당하기 어려울 만큼 큰데, 공격자가 효율적인 전 세계 채굴자들과 경쟁하면서 높은 전기료를 계속 부담해야 하기 때문입니다. 또한 공격자는 공격을 끝낼 만큼 오래 과반을 유지해야 하며, 실패한 시도에는 비용만 남습니다.
- 합의에 대한 통제와 암호학적 소유권의 구분이 보안 모델을 규정합니다. 합의는 누가 언제 누구에게 지불했는지와 같은 사건의 순서를 보호하고, 암호학은 누가 무엇을 소유하는지와 같은 가치의 귀속을 보호합니다. 51% 공격자는 전자를 조작할 수 있지만 후자에는 여전히 구속됩니다. 이러한 분리 덕분에 역사가 다시 쓰이는 최악의 상황에서도, 악성코드나 사회공학 같은 별개의 수단으로 키가 탈취되지 않는 한 개별 지갑의 보안은 그대로 유지됩니다.
핵심 사실
- 과반 해시파워 보유자는 자신이 최근에 한 지불을 되돌리고 거래를 체인에서 배제할 수 있습니다.
- 공격자는 채굴 파워와 상관없이 자신이 개인 키를 갖고 있지 않은 코인은 사용할 수 없습니다.
- 비트코인 골드는 2018년 5월 이중 지불 공격에 성공당해 거래소들에 약 1,800만 달러의 손실을 입혔습니다.
- 이더리움 클래식은 2019년 1월과 2020년 8월에 여러 차례 과반 해시파워 공격을 당했습니다.
- GHash.io는 2014년 6월 잠시 비트코인 해시레이트의 약 절반에 도달했으며, 이후 40% 미만을 유지하겠다고 약속했습니다.
- 취약한 체인을 다루는 거래소들은 리오그로부터 사용자를 보호하기 위해 확인 요건을 늘립니다.
연습 아홉, 여섯, 셋, 하나
9모으기성공한 공격과 가까스로 피한 위기를 모두 포함하여, 작업증명 네트워크와 관련된 서로 다른 사건이나 위협 9가지를 나열하십시오. 체인 이름, 날짜, 관련된 해시파워 비율(알려진 경우), 결과를 기재하십시오.
6묶기이 9개 사건을 공격자의 주된 목적에 따라 6가지 범주로 분류하십시오: 자신의 코인을 이중 지불하기, 특정 거래 검열하기, 다른 채굴자들의 블록을 고아 블록으로 만들기, 유효하지 않은 블록 생성하기, 기타 동기.
3추리기6개 그룹을, 어떤 주체가 과반 해시파워를 장악하기 위해 자원을 쏟을 수 있는 3가지 근본적인 이유로 줄이십시오.
1결정화합의 권력이 바꿀 수 있는 것과 암호학적 소유권이 보호하는 것 사이의 정확한 경계를 설명하는 문장을 하나 작성하십시오.
팩트 체크
날짜, 수치 및 주장은 아래에 명시된 출처들을 통해 확인되었습니다.
- 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)