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Guias e Tutoriais

Entenda as 3 Formas de Ataque de 51% no Bitcoin


Por Alexandre Dantas Lage • 11 de abril de 2018 • tempo de leitura do artigo: 10 minutos

A Blockchain, por natureza, é uma tecnologia descentralizada. Assim, milhares de pessoas ajudam a manter a segurança na rede utilizando poder computacional, chamado de hash power. Mas e se 51% de todo o hash power fosse controlado por uma única pessoa ou entidade? Entenda como o ataque de 51% no bitcoin pode afetar a rede da criptomoeda.

Primeiramente, temos que falar sobre mineração de blocos.

Com o intuito de deixar o artigo para fácil compreensão, farei uso de analogias e de um linguajar mais simples. Ou seja, não entrarei em muitos detalhes técnicos e tentarei ao máximo minimizar a complexidade do assunto.

Então vamos lá!

Mineração

No Blockchain, o livro-razão descentralizado, as transações são inseridas em blocos. No caso do bitcoin, estes blocos são “solucionados”, em média, a cada 10 minutos.

Para inserir um bloco no blockchain, é necessário a resolução de um problema matemático complexo. Este problema matemático possui duas características:

  • Ele é difícil de resolver;
  • E fácil de conferir se está correto.

Imaginem um quebra cabeça de três mil peças. Vai levar um bom tempo para que todas as peças sejam colocadas em seus devidos lugares. Mas uma vez que ele está pronto, é fácil de conferir se cada peça está em seu devido lugar.

Os responsáveis por validar as transações e inserir esses blocos na blockchain são chamados de mineradores. São eles que possuem o poder computacional, ou seja, milhares de computadores conectados à internet, para resolver esses problemas matemáticos muito complexos.

Para tal, os mineradores precisam investir em máquinas poderosas (ASICs). Além do gasto com o equipamento, essas máquinas consomem uma grande quantidade de energia elétrica, gerando um gasto considerável para manter toda essa infraestrutura.

pools de mineração de bitcoin

Vale a pena manter essa infraestrutura? A resposta é: Sim!

Existem duas formas de recompensar os mineradores pela validação das transações e solução dos blocos. São elas:

  • A criação de novos bitcoins (coinbase transaction);
  • As taxas de transações pagas pelos usuários da rede.

Atualmente, para cada bloco solucionado, o minerador cria 12,5 novos bitcoins. Lembrando que esta é a única forma que novos bitcoins são criados.

Em 2009, quando o bloco gênese foi minerado pelo próprio Satoshi Nakamoto (criador do Bitcoin), a recompensa era de 50 novos bitcoin por bloco.

O protocolo do Bitcoin define que a cada 210 mil blocos, aproximadamente a cada 4 anos, essa recompensa é dividida pela metade.

No presente momento, estamos no terceiro ciclo dessa redução de 50% da recompensa, como vemos na imagem abaixo.

Tabela de redução da criação de novos bitcoins

A outra forma são as taxas para transações. Para cada transação inserida no bloco, uma taxa é paga pelo usuário.

O gráfico abaixo nos mostra que para cada bloco solucionado, o minerador recebe 185 dólares em taxas, levando em consideração a média dos últimos 7 dias.

total das taxas de transações pagas aos mineradores, média dos últimos 7 dias

Como podemos ver, o Bitcoin foi criado com o intuito de incentivar a honestidade na comunidade através de um sistema de recompensas. Isso gera uma competição saudável entre os mineradores ao mesmo tempo que garante a segurança de toda a rede.

Atualmente, existem vários pools de mineração ao redor do mundo, como podemos ver no gráfico abaixo.

Pools de Mineração em abril e 2018

Podemos perceber que o maior deles é o BTC.com, responsável por quase 28% do hash power da rede do bitcoin.

Para a rede se manter segura, é extremamente importante que nenhum pool de mineração seja responsável por mais do que 50% da força computacional da rede inteira do bitcoin.

Esse é o motivo da descentralização ser tão saudável para a comunidade. Ela impede que um pool de mineração controle o sistema e manipule as transações na blockchain.

Mas aí você me pergunta. E se algum pool de mineração possuir mais de 50% do hash power da rede do bitcoin?

Simples, ele pode atacar a rede de 3 maneiras que veremos a seguir.

O que é o ataque de 51% no bitcoin?

De acordo com Gavin Andresen:

O ataque de 51% significa um malfeitor conseguir ter poder computacional igual ao restante da rede somada, e um pouco mais.

Quando isso acontece, esse malfeitor pode alterar ou modificar a ordem das transações. Isso acontece porque ele pode minerar sua própria versão da blockchain (selfish mining), e não a transmitir para a rede.

Certo, mas porque ele faria isso?

Existe uma regra no Protocolo do Bitcoin que determina que, quando há mais de uma versão válida da blockchain, aquela que possuir a maior quantidade de blocos será considerada como a verdadeira.

Assim, ele é capaz de:

  • Reverter suas próprias transações enquanto ele estiver no controle. Dessa forma ele consegue executar o gasto duplo (double spend) em transações que já haviam sido enviadas à blockchain conhecida pela rede;
  • Impedir que algumas transações, ou todas elas, sejam confirmadas;
  • Impedir que alguns mineradores, ou todos eles, minerem novos blocos válidos.

Vamos analisar caso a caso, e entender o porquê o de ataque de 51% no bitcoin, apesar de ser muito improvável de acontecer, pode ser bastante prejudicial para a rede como um todo.

Gasto Duplo

O gasto duplo é o problema que a tecnologia blockchain conseguiu resolver no universo de moedas digitais. Ele é a forma de ataque mais conhecida pela comunidade em geral, apesar de não ser o mais prejudicial e nem o mais impactante.

exemplo de gasto duplo na rede do bitcoin

Lembra que comentamos há pouco que o malfeitor pode minerar sua própria blockchain em segredo?

Pois então, ao minerar mais blocos secretamente, ele pode gastar seus bitcoins na blockchain “conhecida” para depois transmitir a sua própria versão que, por ser maior, será considerada a versão oficial.

Dessa forma, todas as transações de todas as pessoas que estavam na blockchain que foi descartada, incluindo as suas próprias transações, serão invalidadas.

Para possuir um poder computacional equivalente a 51% de toda a rede do bitcoin, grandes nomes da comunidade afirmam que seria necessário investir bilhões de dólares.

Por isso é tão importante que a rede do bitcoin seja composta por uma grande quantidade de computadores. Assim, a recompensa por um ataque simplesmente não será economicamente viável.

Impedir a Confirmação de Transações

Agora estamos entrando em um terreno mais sombrio e perigoso.

Isso devido ao fato de que os mineradores podem escolher quais transações eles inserem nos blocos minerados.

Assim, o malfeitor pode simplesmente escolher não inserir nenhuma transação no bloco, ou apenas as suas próprias, causando assim o colapso da rede.

Para referência, a média de transações nos blocos dos últimos 7 dias, é de 1.180 transações por bloco minerado, como mostra a imagem abaixo.

média da quantidade de transações por bloco nos últimos 7 dias

Nas palavras de Gavin Andresen:

Uma das coisas que o malfeitor que possui 51% do hash power pode fazer é, impedir que quaisquer transações ou novos blocos, que não sejam os dele, sejam aceitos, efetivamente paralisando todos os pagamentos e desligando a rede.

Esse ataque é chamado de Transaction Denial of Service (Negação de Serviço de Transações). Sim, o famoso e conhecido ataque DoS que muitos de vocês já devem conhecer.

Isso seria péssimo para a comunidade!

Porquê?

Imagine que você está jantando em um restaurante. Você termina sua refeição, fecha a conta e pega seu cartão para realizar o pagamento. Na hora de efetuar o pagamento, sua transação é negada mesmo com dinheiro/saldo suficiente.

Pois é. Qual o sentido de se utilizar um serviço que não funciona?

Esse tipo de ataque, transportado para as criptomoedas, seria como enviar uma transação e ela nunca ser confirmada. Isso abala a confiança na moeda virtual e na comunidade como um todo. E isso é muito perigoso!

Impedir a Mineração de Blocos Válidos

Esse ataque é considerado o mais perigoso entre os três.

Nele, o malfeitor impede quaisquer outros pools de minerarem algum bloco válido.

Mas como isso é feito?

Assim como nos outros ataques, ele estará selfish mining (minerando blocos em segredo).

Ao contrário de realizar um ataque DoS de transações, ele insere as transações dos usuários nos blocos, atuando como um minerador honesto. Dessa forma, o malfeitor será o único a receber as recompensas pela mineração dos blocos e construirá um monopólio da mineração do bitcoin.

Certo, mas o porque isso é ruim?

Primeiro, impedindo que outros pools minerem, aos poucos os mineradores irão deixar de minerar bitcoin pois não será mais viável do ponto de vista financeiro. Aos poucos, a força computacional do malfeitor que era de 51% passa a ser maior.

Na imagem abaixo podemos ter uma noção da distribuição do poder computacional entre os pools. Curioso perceber que em um certo momento, o pool BTC.com, mesmo com 28% do hash power, conseguiu minerar 3 blocos seguidos.

blocos minerados válidos

Quando o monopólio de mineração for confirmado, é bem provável que com a saída dos outros mineradores, a moeda digital se desvalorize bastante.

Segundo, o bitcoin passa a ser centralizado e perde a sua principal característica, a de ser descentralizado, sem ser controlado por nenhum órgão, governo ou entidade.

Além disso, a segurança e imutabilidade da blockchain ficam ameaçadas devido à manipulação das transações e blocos confirmados pelo detentor do monopólio.

A comunidade das criptomoedas cresce a cada dia, justamente porque as pessoas querem ter uma liberdade financeira real. Não precisamos mais depender de bancos ou instituições financeiras, nem mesmo dos governos.

Sendo assim, também não podemos aceitar uma nova entidade centralizadora e controladora das blockchains dos criptoativos.

Entenda o seguinte, antigamente, era absurdo pensar em separar igreja e estado. Entretanto, hoje, imaginar um estado laico já não é tão absurdo assim. Inclusive o Brasil é um deles.

mapa da separação entre igreja e estado

Em um cenário onde há uma desvalorização massiva da moeda digital e uma entidade controladora de sua blockchain, toda a crença que a comunidade possui no bitcoin poderá sumir. Novos usuários vão deixar de participar da rede e ela diminuirá.

Portanto, há a possibilidade de a moeda virtual deixar de existir e se tornar apenas mais uma tentativa frustrada de tentar dar liberdade financeira para o povo.

Ataque de 51% no Bitcoin é extremamente improvável

Lembra do Gavin Andresen?

Então, em dezembro de 2010, ele foi escolhido pelo próprio Satoshi Nakamoto para ser o desenvolvedor-chefe do software do Bitcoin.

Hoje ele não faz mais parte do desenvolvimento, mas não estou aqui para contar sua história, e sim para lhe mostrar que ele é uma pessoa importante e influente nesse universo.

Em suas palavras, “somente alguém muito rico e irracional tentaria realizar esse tipo de ataque, e em minha opinião, essa possibilidade é mínima”.

Na data de publicação desse artigo, 10/04/2018, a comunidade e a força computacional do bitcoin é tão grande, que o custo para realizar o ataque de 51% no bitcoin seria algo em torno de 6 bilhões de dólares.

Sim, você leu corretamente.

Seis BILHÕES de dólares (USD 6.000.000,00)!

custo estimado de um ataque de 51% no bitcoin

Por isso, quanto mais poder computacional a rede do Bitcoin possuir, mais caro e difícil será para realizar esse ataque.

Como diz Andreas Antonopoulos no vídeo abaixo (em inglês), “o ataque de 51% no bitcoin não pode mais ser realizado. O Bitcoin alcançou uma força computacional tão grande que nenhum malfeitor pode realizar tal ataque.”

A comunidade de criptomoedas é muito ativa, especialmente a do bitcoin, que é o pai de todas elas.

O que eu quero dizer com isso é que o bitcoin está sendo monitorado pela comunidade o tempo inteiro.

Em 2014, um pool de mineração chamado Ghash.io, quase alcançou 51% de toda a força computacional da rede do bitcoin. O interessante é que, ao ter 42% do hash power, a comunidade já começou a se manifestar no reddit.

Vários tópicos foram criados, alertando usuários sobre o crescimento do poder computacional do pool de mineração.

alerta do aumento do poder computacional do pool ghash.io em 2014

Em um certo ponto, haviam 7 tópicos sobre o tema na rede social, alertando usuários e solicitando que eles saíssem do Ghash.io.

comunidade do bitcoin criou 7 tópicos alertando sobre aumento da força computacional do pool ghash.io

Atualmente, o site Blockchain.info é um dos melhores lugares para se obter informações sobre a blockchain do bitcoin.

Ah, e ele possui versão em português, facilitando a vida de quem quer ajudar a monitorar e acompanhar a blockchain do bitcoin.

Finalmente, é importante frisar que em 9 anos de existência, esse ataque jamais ocorreu na rede. Ou seja, se em estágios iniciais e com pouca força computacional o Bitcoin não foi atacado, a probabilidade de isso acontecer agora é irrisória.


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