51% 공격: 무엇이고 왜 중요한가

51% 공격이란 무엇인가요?

51% 공격은 블록체인 네트워크, 특히 작업 증명(PoW) 또는 지분 증명(PoS) 합의 메커니즘에 의존하는 네트워크에서 단일 개체 또는 그룹이 네트워크 해시 파워(PoW) 또는 스테이킹 토큰(PoS)의 50% 이상을 장악하는 상황을 의미합니다.

이러한 다수결 지배를 통해 공격자는 거래 내역을 수정하거나 코인을 이중으로 사용하는 등 허가되지 않은 행위를 수행하여 네트워크를 여러 가지 방법으로 교란시킬 수 있습니다. 그러나 네트워크의 모든 요소에 대한 완전한 통제권을 부여하지는 않습니다. '51% 공격'이라는 명칭은 합의 리소스의 과반수(50% 이상)를 장악함으로써 한 당사자가 블록체인의 거래 원장을 통제할 수 있다는 개념에서 유래했습니다.

원인 및 이론적 근거

이 시나리오는 사토시 나카모토의 최초 비트코인 ​​백서에서 처음 제기되었는데, 비트코인의 탈중앙화 구조가 보안을 제공하지만, 단일 주체가 연산 능력의 절반 이상을 획득할 경우 거래 무결성이 손상될 수 있다는 점을 인정했습니다. 이러한 위협의 이론적 특성에도 불구하고, 실제 암호화폐, 특히 중소형 암호화폐는 51% 공격을 경험했습니다.

기술적 작동 방식

비트코인이나 이더리움(병합 전)과 같은 작업증명(PoW) 시스템에서는 채굴자들이 암호화 퍼즐을 풀기 위해 경쟁합니다. 먼저 퍼즐을 푸는 채굴자가 거래를 검증하고 체인에 새 블록을 추가합니다. 한 채굴자 또는 그룹이 네트워크 전체 해시 파워의 절반 이상을 장악하는 경우, 통계적으로 모든 새로운 퍼즐을 풀고 네트워크에 자신의 버전이 옳다고 확신시킬 확률이 더 높습니다.

PoS 시스템에서 지분의 51%를 장악한다는 것은 공격자가 새로운 거래의 검증에 지배적인 영향력을 행사하여 블록 제안, 투표 및 합의 최종성에 과도한 영향력을 행사한다는 것을 의미합니다. 비례 스테이킹 경제성으로 인해 PoW보다 기술적으로 성공하기는 어렵지만, 분산도가 낮은 PoS 네트워크에서는 여전히 문제가 됩니다.

영향을 받은 네트워크 및 사례

여러 암호화폐가 51% 방식을 통해 성공적으로 공격받았으며, 특히 해시율이나 커뮤니티 참여도가 감소했을 때 더욱 그렇습니다. 예를 들어:

• 이더리움 클래식(ETC): 2019년과 2020년에 여러 차례 51% 공격을 받아 수백만 건의 이중 지불 거래가 발생했습니다.
• 비트코인 골드: 2020년에 51% 공격을 받아 거래 취소를 통해 7만 달러 이상의 가치가 도난당했습니다.
• 버트코인: 분산 해싱 파워 부족으로 2018년과 2019년에 공격을 받았습니다.

핵심 요점

블록체인의 보안성과 51% 공격에 대한 저항성은 탈중앙화 수준 및 총 해시레이트(또는 PoS의 경우 총 지분)와 직접적인 상관관계가 있습니다. 참여자 기반이 더 크고 분산될수록 절반 이상을 통제하는 것이 더 어려워지고 비용도 더 많이 듭니다.

51% 공격의 가능성

공격자가 블록체인 네트워크 리소스의 과반수를 장악하고 있을 때, 그들의 공격 가능성은 상당하지만 절대적인 것은 아닙니다. 51% 공격이 무엇을 할 수 있고 무엇을 할 수 없는지 이해하는 것은 다양한 암호화폐의 보안을 평가하는 데 필수적입니다.

51% 공격이 무엇을 할 수 있는가

• 이중 지출: 공격자는 네트워크를 장악하는 동안 수행한 거래를 되돌릴 수 있습니다. 이를 통해 공격자는 한 거래에서 코인을 사용한 후, 해당 거래를 무효화하고 다시 사용하기 위해 해당 코인을 회수할 수 있습니다.
• 거래 확인 방지: 공격자는 특정 거래를 차단하거나 거래 완료를 지연시켜 네트워크 전반과 특정 사용자 또는 개체에 지장을 초래할 수 있습니다.
• 거래 순서 제외 또는 수정: 블록 검증을 제어함으로써 공격자는 합법적인 거래를 포함하지 않거나 순서를 변경할 수 있습니다.
• 블록 생성 제어: 작업증명(PoW)에서는 네트워크의 나머지 부분보다 빠르게 새로운 블록을 생성하여 정직한 행위자를 효과적으로 앞지르고 자신들만의 블록체인을 구축할 수 있습니다.
• "이기적 채굴" 실행: 이러한 교묘한 형태를 통해 공격자는 비공개적으로 채굴하고, 전략적으로 블록을 공개하며, 네트워크를 불안정하게 만들면서 불균형적인 보상을 얻습니다.

51% 공격이 할 수 없는 일

• 다른 사용자의 코인 훔치기: 공격자는 다른 사용자의 개인 키나 지갑에 접근할 수 없습니다. 소유권은 암호화 보안으로 보호됩니다.
• 임의로 새 코인 생성: 프로토콜 코드에 내장된 공급 규칙이 여전히 적용됩니다. 51% 공격으로 갑자기 새 코인을 생성할 수 없습니다.
• 다른 사용자의 확인된 거래 되돌리기: 공격자가 수행하거나 공격자가 인수한 후에 수행된 거래만 수정할 수 있습니다. 다른 사용자가 이미 확인하여 내장한 거래는 코드 수준의 변경 없이는 변경할 수 없습니다.
• 암호화 체계 깨기: 핵심 암호화 메커니즘(SHA-256, ECDSA 등)은 51% 공격의 영향을 받지 않고 안전하게 유지됩니다. 보안 침해에는 네트워크 지배력이 아닌 양자 또는 암호화 취약점이 필요합니다.
• 무기한 네트워크 통제: 이러한 공격은 일반적으로 커뮤니티의 관심을 끌고 하드포크, 해시 파워 증가, 손상된 네트워크의 폐쇄 등의 대응책으로 이어집니다.

공격자의 한계 및 위험

51% 공격 수행에는 상당한 비용과 위험이 따릅니다. 필요한 하드웨어를 확보하고 운영하거나 지분을 축적하는 데는 많은 자원이 필요합니다. 또한, 공격이 성공하면 신뢰가 손상되어 암호화폐의 가치가 하락하고 공격자가 보유한 코인의 수익성이 감소합니다.

게다가 블록체인 커뮤니티는 프로토콜 변경(예: 채굴 알고리즘 변경), 하드포크 수행, 또는 재편 시도를 무효화하기 위한 체크포인트 추가 등의 시정 조치를 통해 공격에 대응하는 경우가 많습니다.

따라서 51% 공격은 일시적인 공격 효과를 제공하지만 지속 가능성은 제한적입니다. 이해관계자, 채굴자, 개발자, 거래소는 대개 반발을 완화하기 위해 신속하게 움직입니다.

실제 사례

대부분의 51% 공격은 악의적인 행위자가 공격 비용을 감당할 수 있는 소규모 네트워크를 대상으로 했습니다. 이러한 사례는 조작이 가능하지만, 네트워크 무결성을 회복하기 위해 경고하고 변경을 트리거할 수도 있음을 보여줍니다. 이더리움 클래식, 비트코인 ​​골드, 버지 모두 공격 후 평판 손상을 입었으며, 이는 이러한 침해로 인한 네트워크와 공격자 모두에게 큰 대가를 치르게 됨을 보여줍니다.

51% 공격의 영향 및 함의

51% 공격 위협은 블록체인 시스템에 대한 근본적인 우려를 나타내며, 탈중앙화, 신뢰 및 불변성에 대한 문제를 제기합니다. 비트코인과 같은 주요 네트워크에서는 이러한 공격이 드물지만, 규모가 작거나 새로운 블록체인에는 심각한 영향을 미칩니다.

언제 중요한가?

51% 공격은 다음과 같은 상황에서 특히 중요합니다.

• 낮은 해시레이트 네트워크: 해시 파워가 제한적이거나 스테이킹 풀이 집중된 코인은 다수 통제 비용이 낮기 때문에 더 취약합니다.
• 새로운 블록체인 출시: 초기 단계 프로젝트는 중앙 집중화가 높은 경우가 많아 이중 지출 및 사보타주를 위한 표적 공격에 취약합니다.
• 네트워크 참여 감소: 주요 채굴자 또는 검증자가 네트워크를 이탈하면 전반적인 보안이 약화되어 51% 달성 가능성이 높아질 수 있습니다.
• 위기 상황 발생 시: 버그, 포크 또는 거버넌스 실패로 인해 신뢰도가 떨어질 경우 공격자는 취약성의 순간.

주목해야 할 보안 신호

51% 공격에 대한 블록체인의 취약성을 평가하려면 다음 사항을 평가해야 합니다.

• 해시레이트 추세: 해시레이트가 감소하거나 정체되면 방어력이 약화될 수 있습니다.
• 스테이킹 집중도: PoS 시스템에서 소수의 검증자가 많은 비율의 코인을 보유하는 것은 중앙화 위험을 나타냅니다.
• 네트워크 규모 및 다양성: 노드와 검증자의 분포가 넓을수록 블록체인은 조직적인 인수에 대한 저항력이 커집니다.

사용자와 투자자에게 미치는 영향

51% 공격을 이해하면 사용자와 투자자가 어떤 블록체인을 지원할지에 대한 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. 이러한 공격이 사용자 지갑에 직접적인 영향을 미치는 경우는 드물지만, 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다.

• 거래소 및 거래 시장을 교란시킬 수 있습니다.
• 평판을 훼손하고 네트워크 가치를 떨어뜨릴 수 있습니다.
• 상장 폐지 또는 규제 기관의 감시를 유발할 수 있습니다.

따라서 참여할 프로젝트를 선택할 때 탈중앙화에 대한 의지를 면밀히 검토하는 것이 필수적입니다. 활동적인 검증자 수, 글로벌 노드 기반, 그리고 중앙집중화 방지를 위한 확실한 조치는 복원력을 보여주는 좋은 지표입니다.

보호 조치 및 진화하는 방어 체계

51% 공격 위험에 대응하기 위한 방어 혁신이 계속해서 등장하고 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 하이브리드 합의 모델: PoW, PoS 및 기타 알고리즘을 결합하여 단일 지점 우위를 최소화합니다.
• 지연된 최종성: 거래가 최종으로 간주되기 전에 추가 블록을 추가하여 공격 가능성을 줄입니다.
• 체크포인팅: 블록체인 기록을 잠그고 충돌하는 체인을 무효화하는 수동 또는 자동화된 조치입니다.

향후 방향

블록체인 보안의 발전은 끊임없는 경계, 프로토콜 개선 및 강화된 거버넌스에 달려 있습니다. 51%의 공격은 시스템적 취약성을 강조하지만, 궁극적으로 탈중앙화 생태계를 강화하는 혁신을 촉진하기도 합니다.

사용자, 개발자, 규제 기관 모두에게 이러한 공격에 대한 인식은 블록체인을 단순히 운영적인 것이 아닌 신뢰할 수 있는 것으로 만드는 요소에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다. 분산형 시스템이 성숙해짐에 따라, 이러한 공격을 경제적으로 실행 불가능하게 만들고 이를 시도하는 자에게 명예를 훼손하는 것을 목표로 삼고 있습니다.