51% 공격

51% 공격(51% Attack, 과반 공격)은 한 공격자나 집단이 블록체인 네트워크의 블록 생성 능력(작업 증명의 해시 파워, 지분 증명의 지분) 과반을 쥐고 어느 체인이 정본이 될지를 좌우해, 거래를 되돌리거나 이중 지불하는 합의 계층 공격이다.

개요

비트코인 백서는 작업 증명으로 이은 가장 긴 체인을 정본으로 삼고, 공격에 협력하지 않는 노드가 CPU 연산력의 과반을 가지는 한 정직한 체인이 공격자보다 앞서 나간다고 설명한다. 이 가정이 깨져 공격자가 과반을 가지면 정직한 노드보다 빨리 블록을 쌓을 수 있어, 비밀리에 만든 체인을 나중에 공개해 기존 체인을 갈아 치울 수 있다.

NIST는 작업 증명은 충분한 연산력을, 지분 증명은 충분한 재정적 힘(지분)을 모으면 51% 공격이 가능하다고 정리한다. 또 공격자가 블록 생성을 장악하면 특정 사용자의 거래를 막고, 블록 기록을 다시 쓰고, 코인을 이중 지불할 수 있다고 적는다.

할 수 있는 것과 없는 것

할 수 있다	할 수 없다
자기가 보낸 최근 거래를 되돌려 이중 지불	남의 개인키 없이 남의 코인을 옮기기(전자서명은 위조되지 않는다)
특정 거래를 블록에 넣지 않아 검열	규칙에 어긋난 블록(없는 코인 발행 등)을 정직한 노드가 받아들이게 하기
다른 채굴자의 블록을 고아로 만들어 보상 독식	아주 오래된 블록까지 다시 쓰기(되돌릴 블록 수만큼 연산이 필요하다)

조건과 대응

• 해시 파워가 작은 블록체인일수록 연산력을 빌려 공격하기 쉽다. 실제 사고는 주로 규모가 작은 작업 증명 코인에서 일어났다
• 거래를 받은 쪽은 확인(블록) 수를 충분히 기다린다. 확인이 쌓일수록 체인을 뒤집는 데 드는 연산이 늘어난다
• 마이닝 풀 집중을 감시하고, 최종성(finality)을 보장하는 합의를 쓴다 → 블록체인 완결성

비슷한 공격과 구별하기

공격	필요한 것	범위
51% 공격	전체 블록 생성 능력의 과반	네트워크 전체의 체인 선택
이클립스 공격	피해 노드의 피어 연결 독점	고립된 한 노드
시빌 공격	값싼 가짜 신원 대량 생성	신원 수로 다수결이 정해지는 체계
이중 지불	위 공격들로 얻는 결과	특정 거래

작업 증명은 신원 수가 아니라 연산력으로 영향력을 정하므로 가짜 노드를 많이 만드는 시빌 공격이 통하지 않는다. 그래서 작업 증명 체인을 장악하려면 신원이 아니라 연산력의 과반이 필요하고, 그것이 51% 공격이다.

같이 보기

• 작업 증명
• 지분 증명
• 블록체인 보안
• 이중 지불