51% 공격이란 무엇일까요?

51% 공격에 대해 자세히 알아보기 전에 채굴과 블록체인의 기반이 되는 시스템에 대한 이해가 필요합니다. 이번 아티클에서는 비트코인 합의 알고리즘인 작업 증명과 노드, 해시 레이트의 개념을 이해하고 51% 공격 시나리오 및 가능성에 대해 알아보도록 하겠습니다.

51% 공격의 개념 및 공격 시나리오

비트코인과 합의 알고리즘

비트코인과 그 기반이 되는 블록체인 기술의 주요 강점 중 하나는 분산화된 방식으로 데이터를 구축하고 검증하는 것입니다. 노드의 탈중앙화된 작업은 프로토콜 규칙을 준수하고 모든 네트워크 참여자가 블록체인의 현재 상태에 동의하도록 합니다. 결과적으로 대다수의 노드는 채굴 과정, 사용 중인 소프트웨어 버전, 트랜잭션 유효성 등과 관련하여 정기적으로 합의에 도달해야 합니다.

 

비트코인 합의 알고리즘인 작업 증명(PoW)은 네트워크 노드가 채굴자가 제공한 블록 해시가 정확하다는 데 다수가 동의하는 경우에만 채굴자가 새로운 트랜잭션 블록을 검증할 수 있도록 합니다. 즉, 블록 해시는 채굴자가 충분한 작업을 수행했으며 해당 블록의 문제에 대한 유효한 해결책을 찾았음을 증명합니다.

 

탈중앙화된 원장 및 분산화된 시스템인 블록체인 인프라는 중앙화된 주체가 자신의 목적을 위해 네트워크를 남용하는 것을 방지하며, 이것이 바로 비트코인 네트워크에 단일화된 권위 주체가 없는 이유입니다.

작업 증명과 노드 그리고 해시 레이트

작업 증명 기반 시스템의 채굴 과정에는 막대한 양의 전력과 연산 자원이 투입되기 때문에 채굴자의 능력은 보유한 연산 능력에 따라 결정됩니다. 이를 일반적으로 해시 파워 또는 해시 레이트라고 합니다.

 

세계 각국에 다수의 채굴 노드가 존재하며 이들은 유효한 블록 해시를 가장 먼저 찾아내고 새롭게 생성된 비트코인으로 보상을 받기 위해 경쟁합니다.

 

채굴 파워는 전 세계의 여러 노드에 분산되어 있으며, 이는 해시 레이트가 단일 주체의 손에 달려 있지 않다는 것을 의미합니다.

 

그런데 해시레이트가 충분히 분산되어 있지 않게 된다면 어떤 일이 벌어질까요? 예를 들어, 한 단일 주체 또는 조직이 해시 파워의 50% 이상을 확보할 수 있다면 어떻게 될까요? 이 경우 51% 공격이 벌어질 수 있습니다.

 

51% 공격이란 무엇인가요?

51% 공격은 블록체인 네트워크에 대한 공격으로, 단일 주체 또는 조직이 해시 레이트의 대부분을 제어하게 되어 잠재적으로 네트워크 중단을 일으킬 수 있습니다.

 

이러한 상황에서 공격자는 의도적으로 트랜잭션을 제외하거나 순서를 수정할 수 있는 충분한 해시 레이트를 보유하게 됩니다. 또한 공격자는 진행한 트랜잭션을 되돌릴 수도 있으며, 결과적으로 이중 지불의 문제가 발생할 수 있습니다.

 

또한 51% 공격이 성공하면 공격자는 일부 또는 모든 트랜잭션의 확인을 막거나(트랜잭션 서비스 거부), 다른 채굴자의 채굴의 일부 또는 모두를 제한하고 채굴을 독점할 수 있습니다.

 

그러나 51% 공격의 공격자는 다른 사용자의 트랜잭션을 되돌리거나 트랜잭션이 생성되어 네트워크에 전송되는 것을 막을 수는 없습니다. 블록 보상을 변경하거나, 임의로 코인을 생성하거나, 공격자의 소유가 아닌 코인을 훔치는 것 또한 불가능합니다.

51% 공격의 가능성은 얼마나 되나요?

블록체인은 분산화된 노드 네트워크에 의해 유지되며 모든 참여자는 합의에 도달하기 위해 협력합니다. 이것이 바로 블록체인의 보안이 크게 높은 이유 중 하나입니다. 네트워크의 규모가 클수록 공격 및 데이터 손상을 더 잘 방지할 수 있습니다.

 

작업 증명 블록체인의 경우 채굴자의 해시 레이트의 높을수록 다음 블록에 대한 유효한 해답을 찾을 확률이 높아집니다. 채굴에는 무수히 많은 해싱 시도가 필요하며, 연산 능력이 높을수록 초당 더 많은 시도를 할 수 있기 때문입니다.

 

일부 초기 채굴자들은 비트코인 네트워크의 성장과 보안에 기여하기 위해 비트코인 네트워크에 합류했습니다. 비트코인의 가격이 상승함에 따라 수많은 신규 채굴자가 블록 보상(현재 블록당 6.25 BTC)을 놓고 경쟁하기 위해 시스템에 진입했습니다. 이러한 경쟁 시나리오는 비트코인을 안전하게 보호합니다. 정직하게 행동하고 블록 보상을 받기 위해 노력하지 않는다면 채굴자는 많은 양의 자원을 투자할 이유가 없습니다.

 

막대한 네트워크의 규모가 유지됨에 따라 비트코인에 대한 51% 공격은 발생할 가능성이 무척 낮습니다. 블록체인의 규모가 충분히 커지면 한 개인이나 그룹이 다른 모든 참여자를 능가할 수 있는 충분한 연산 능력을 확보할 가능성이 급격히 낮아지게 됩니다.

 

또한 블록이 모두 암호학적 증명을 통해 연결되어 있기 때문에 체인이 커질수록 이전에 확인된 블록을 변경하는 것이 점차 어려워집니다. 동일한 이유로 블록이 더 많이 확인될수록 해당 블록의 트랜잭션을 변경하거나 되돌리기 위한 비용도 높아집니다. 따라서 공격에 성공하더라도 짧은 시간 동안에는 최근 몇 개의 블록 트랜잭션만 수정할 수 있을 것입니다.

 

마지막으로 악의적인 주체가 돈을 벌기 위해서가 아니라 오로지 비트코인 네트워크를 파괴하기 위해 공격하는 경우를 생각해 보겠습니다. 공격자가 네트워크를 교란하는 데 성공하더라도 비트코인 소프트웨어와 프로토콜은 해당 공격에 대응하기 위해 빠르게 수정되고 업데이트될 것입니다. 이를 위해서는 다른 네트워크 노드들이 합의에 도달하고 이러한 변경에 동의해야 하지만, 긴급한 상황에서는 매우 빠르게 처리될 수 있습니다. 결론적으로 비트코인은 공격을 효과적으로 방어할 수 있으며 현존하는 가상자산 중 가장 안전하고 신뢰할 수 있는 가상자산으로 간주됩니다.

 

공격자가 비트코인 네트워크에서 다수보다 많은 연산 능력을 확보하는 것은 매우 어렵지만, 규모가 작은 작업 증명 가상자산에서는 그렇지 않을 수 있습니다. 비트코인과 비교할 때 알트코인은 블록체인 네트워크를 보호하는 해싱 파워가 상대적으로 낮습니다. 따라서 51% 공격이 실제로 발생할 수 있습니다. 현재까지 51% 공격을 받은 가상자산으로는 모나코인, 비트코인 골드, 젠캐시 등이 있습니다.