51% attack là gì? Cách đối phó với tấn công 51% hiệu quả nhất

51% Attack là gì? Đây là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với các mạng blockchain, nơi kẻ tấn công kiểm soát hơn 50% sức mạnh tính toán của mạng. Tấn công này có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng như thay đổi giao dịch, đảo ngược blockchain và làm người tham gia mất lòng tin vào hệ thống. Vậy cơ chế của 51% Attack là gì và làm thế nào để bảo vệ mạng lưới trước nguy cơ này? Hãy cùng Traderforex tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

51% Attack là gì?

T ấn công 51% Attack là một kiểu tấn công nguy hiểm xảy ra khi một cá nhân hoặc tổ chức nắm giữ hơn 50% sức mạnh tính toán (hashrate) trong blockchain sử dụng cơ chế đồng thuận Proof-of-Work. Với quyền kiểm soát này, họ có khả năng thao túng hệ thống, thay đổi dữ liệu giao dịch hoặc tạo ra các khối mới theo ý muốn.

Trong các blockchain PoW như Bitcoin, các nút mạng cần giải bài toán phức tạp mới có thể thêm khối mới vào chuỗi. Khi một thực thể sở hữu hơn 50% sức mạnh tính toán, họ có thể áp đảo mạng lưới, buộc nó chấp nhận phiên bản blockchain do họ tạo ra.

Khác với những hình thức tấn công như ransomware (mã độc tống tiền) hay phishing (lừa đảo qua email), tấn công blockchain 51​% không nhắm trực tiếp vào cá nhân mà tấn công vào blockchain. Điều này khiến hậu quả trở nên nghiêm trọng hơn, làm suy yếu niềm tin của cả hệ sinh thái.

Ví dụ minh họa: Hãy tưởng tượng, một người tên A sở hữu 100 Bitcoin và vừa mua một chiếc du thuyền sang trọng, 100 BTC được chuyển cho công ty bán du thuyền sau khi giao dịch hoàn tất. Tuy nhiên, A bí mật thực hiện một cuộc tấn công 51%, kiểm soát phần lớn sức mạnh tính toán của mạng Bitcoin. Nhờ đó, A có thể viết lại lịch sử giao dịch trên blockchain, hoàn tác giao dịch đã thực hiện và lấy lại 100 BTC. Kết quả là A vừa sở hữu chiếc du thuyền, vừa giữ nguyên số Bitcoin trong ví. Đây chính là minh chứng rõ ràng cho sức mạnh đáng sợ của một cuộc 51% Attack.

Đâu là nguyên nhân gây ra 51% Attack?

Sau khi hiểu tấn công 51% là gì, bạn cần biết đâu là nguyên nhân gây ra các cuộc 51% Attack. Tấn công 51% xảy ra do sự kết hợp giữa các yếu tố kỹ thuật và kinh tế, tạo điều kiện cho kẻ tấn công kiểm soát phần lớn sức mạnh tính toán của mạng blockchain, dưới đây là những nguyên nhân chính:

Nguyên nhân kỹ thuật

• Thuật toán đồng thuận: Các blockchain dùng Proof-of-Work yêu cầu các nút mạng giải các bài toán phức tạp mới có thể xác nhận giao dịch. Khi một thực thể nắm giữ hơn 50% sức mạnh tính toán, họ có thể dễ dàng thao túng quy trình này. Đặc biệt, những mạng lưới nhỏ hoặc mới với số lượng thợ đào ít thường dễ bị tấn công hơn vì chi phí kiểm soát thấp. Chẳng hạn, Ethereum Classic từng là mục tiêu của hình thức tấn công này.
• Bảo mật hạn chế: Nhiều dự án blockchain chưa chú trọng đầu tư vào việc tăng cường khả năng phòng vệ, tạo cơ hội cho các nhóm miner lớn hợp tác và thực hiện tấn công.

Nguyên nhân kinh tế

• Trục lợi tài chính: Mục đích chính của nhiều cuộc tấn công là kiếm lời từ việc thao túng thị trường. Kẻ tấn công có thể phá hoại niềm tin của nhà đầu tư, khiến giá token sụt giảm, sau đó mua vào với giá rẻ hoặc bán tháo trước khi thực hiện tấn công để thu lợi nhuận.
• Cạnh tranh không lành mạnh: Trong môi trường blockchain đầy cạnh tranh, các dự án đối thủ có thể đứng sau những cuộc tấn công nhằm hạ uy tín hoặc làm chậm sự phát triển của mạng lưới. Điều này giúp họ củng cố vị thế trên thị trường.
• Gây hỗn loạn: Một số nhóm hacker có động cơ chính trị hoặc mong muốn phá hoại hệ thống tài chính phi tập trung (DeFi) có thể tấn công để gây hỗn loạn, làm suy yếu lòng tin của cộng đồng đối với blockchain.

Mục đích của 51% Attack là gì?

51% Attack là một dạng tấn công nghiêm trọng nhắm vào các mạng blockchain, đặc biệt là những mạng vận hành trên cơ chế đồng thuận Proof of Work (PoW) như Bitcoin – hệ thống blockchain lớn nhất hiện nay. Đây được xem là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với sự an toàn và tính toàn vẹn của mạng lưới blockchain. Mục tiêu chính của cuộc tấn công thường là thực hiện hành vi double spending (chi tiêu hai lần), trong đó kẻ tấn công có thể hoàn tác các giao dịch đã thực hiện để sử dụng lại số tiền tương tự, gây thiệt hại lớn cho các bên liên quan.

Khi kiểm soát thành công hơn 50% sức mạnh tính toán của mạng lưới, kẻ tấn công có thể:

• Ngăn chặn giao dịch: Họ có khả năng từ chối xác nhận một số hoặc toàn bộ giao dịch, tạo ra tình trạng “từ chối dịch vụ giao dịch” (Transaction Denial of Service). Điều này khiến các giao dịch bị đình trệ, làm gián đoạn hoạt động của mạng lưới.
• Độc quyền khai thác: Bằng cách kiểm soát phần lớn hashrate, kẻ tấn công có thể loại bỏ sự tham gia của các thợ đào khác, độc chiếm việc tạo khối mới và nhận toàn bộ phần thưởng khai thác. Hành động này dẫn đến Mining Monopoly (độc quyền khai thác), phá vỡ nguyên tắc phi tập trung vốn có của blockchain.

Mặc dù blockchain Bitcoin có quy mô lớn và được bảo vệ bởi mạng lưới phi tập trung và cộng đồng tham gia đông đảo, các cuộc tấn công 51% vẫn gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Những hành vi thao túng này không chỉ dẫn đến thiệt hại tài chính đáng kể mà còn làm suy giảm lòng tin của người dùng và nhà đầu tư vào sự an toàn của blockchain.

Ví dụ, các cuộc tấn công 51% đã từng xảy ra trên những blockchain nhỏ hơn như Ethereum Classic. Những sự cố này không chỉ gây mất mát tài sản mà còn làm giảm uy tín của công nghệ blockchain trong mắt cộng đồng. Đây là lời nhắc nhở rõ ràng về sự nguy hiểm tiềm tàng của các lỗ hổng trong hệ thống blockchain.

Quy trình diễn ra các tấn công blockchain 51​%

Để hiểu rõ mức độ nguy hiểm của một cuộc 51% Attack, chúng ta cần nắm bắt cách nó vận hành. Cuộc tấn công xảy ra khi một cá nhân hoặc nhóm kiểm soát hơn 50% sức mạnh tính toán (hashrate) của một mạng blockchain. Với khả năng chi phối này, kẻ tấn công có thể vượt qua cơ chế đồng thuận (yếu tố cốt lõi đảm bảo tính bảo mật và minh bạch của blockchain) và thực hiện nhiều hành vi gây hại cho mạng lưới.

Các hành động của kẻ tấn công khi chiếm quyền kiểm soát:

• Thay đổi thứ tự giao dịch: Kẻ tấn công có thể điều chỉnh thứ tự các giao dịch đã diễn ra, làm rối loạn dữ liệu trên blockchain và khiến hệ thống trở nên thiếu tin cậy.
• Ngăn chặn giao dịch mới: Kẻ tấn công từ chối xác nhận các giao dịch và gây ra tình trạng tắc nghẽn, làm gián đoạn hoạt động và thậm chí dẫn đến việc thiếu thanh khoản trên mạng lưới.
• Thực hiện chi tiêu hai lần (double spending): Hacker có thể đảo ngược các giao dịch đã được xác nhận trước đó, cho phép tiêu cùng một lượng tài sản hai lần, gây tổn thất nặng nề cho các bên liên quan.

Ví dụ minh họa, bạn hãy hình dung một kịch bản xảy ra trên mạng Bitcoin:

• Hacker thực hiện một giao dịch OTC (Over-the-Counter) để gửi Bitcoin (BTC) từ ví của mình và đổi lấy USD. Sau khi giao dịch được ghi nhận trên blockchain, đối tác chuyển USD cho hacker.
• Tiếp theo, hacker quay lại blockchain trước thời điểm giao dịch được xác nhận. Sử dụng sức mạnh tính toán vượt trội, họ tạo ra một phiên bản blockchain mới, nơi giao dịch ban đầu chưa từng tồn tại.
• Nếu phiên bản blockchain thay thế này được các node trong mạng chấp nhận và trở thành chuỗi chính, hacker sẽ giữ cả số BTC và USD từ giao dịch.

Mặc dù lý thuyết nghe đáng lo ngại, việc thực hiện một cuộc tấn công như vậy trên các mạng lớn như Bitcoin gần như không thể, vì:

• Chi phí cực kỳ cao: Để kiểm soát hơn 50% hashrate, cần đầu tư lượng lớn tài nguyên, từ phần cứng khai thác đến năng lượng vận hành.
• Mạng lưới cạnh tranh: Với sự tham gia đông đảo của các thợ đào trên toàn cầu, việc vượt qua tổng hashrate của mạng lưới là điều vô cùng khó khăn.
• Giới hạn quyền kiểm soát: Ngay cả khi chiếm được mạng lưới, kẻ tấn công không thể thay đổi các quy tắc giao thức hay truy cập vào tài sản của người dùng nằm ngoài các ví mà họ kiểm soát.

Tuy là đối với các blockchain lớn như bitcoin thì khá an toàn nhưng các blockchain nhỏ có sức mạnh tính toán hạn chế thì các đồng bị tấn công 51​% là điều có thể xảy ra. Điều này cho thấy sự quan trọng của việc không ngừng nâng cấp cơ chế bảo mật và đảm bảo tính phi tập trung của mạng lưới.

51% Attack và bộ 3 bất khả thi (Blockchain Trilemma)

Tấn công 51% không chỉ là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với các mạng blockchain mà còn làm nổi bật thách thức cốt lõi trong việc thiết kế blockchain: cân bằng giữa ba yếu tố quan trọng để tạo nên một hệ thống lý tưởng. Ba yếu tố này được gọi là Blockchain Trilemma (bộ ba bất khả thi), bao gồm:

• Phân quyền (Decentralization): Đảm bảo rằng mạng lưới hoạt động độc lập, không bị kiểm soát bởi bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào, từ đó duy trì tính minh bạch và phi tập trung của blockchain.
• Khả năng mở rộng (Scalability): Đáp ứng tốt nhu cầu xử lý lượng lớn giao dịch mà không làm giảm hiệu suất hoặc tăng độ trễ.
• Bảo mật (Security): Đảm bảo mạng lưới có khả năng chống lại các cuộc tấn công, lỗi hệ thống và các rủi ro tiềm ẩn khác.
• Sự đánh đổi không thể tránh khỏi trong Blockchain Trilemma.

Theo lý thuyết Blockchain Trilemma, việc đạt được đồng thời cả ba yếu tố trên là vô cùng khó khăn. Các nhà phát triển thường phải chấp nhận đánh đổi để ưu tiên một hoặc hai yếu tố, dẫn đến những hạn chế trong thiết kế hệ thống:

• Tập trung vào phân quyền và bảo mật: Các blockchain như Bitcoin ưu tiên tính phi tập trung và an toàn, nhưng điều này làm giảm khả năng xử lý giao dịch nhanh chóng, gây khó khăn trong việc mở rộng.
• Ưu tiên bảo mật và khả năng mở rộng: Một số blockchain có hiệu suất cao chấp nhận giảm tính phi tập trung, dựa vào một số thực thể chính để duy trì sự ổn định.
• Tập trung vào phân quyền và khả năng mở rộng: Blockchain ưu tiên hai yếu tố này thường đối mặt với nguy cơ bảo mật thấp hơn, dễ bị tấn công bởi các cuộc tấn công 51%.

Ví dụ thực tế về Bitcoin và Ethereum trên Blockchain Trilemma:

• Bitcoin – Tập trung vào bảo mật và phân quyền: Bitcoin được coi là một trong những mạng blockchain an toàn nhất hiện nay nhờ tính phi tập trung cao. Tuy nhiên, cái giá phải trả là khả năng mở rộng bị hạn chế. Dù đã áp dụng các giải pháp như SegWit và Lightning Network để tăng hiệu suất giao dịch, Bitcoin vẫn gặp khó khăn trong việc xử lý lượng lớn giao dịch đồng thời.
• Ethereum – Nỗ lực cân bằng cả ba yếu tố: Ethereum đã và đang cố gắng giải quyết bài toán cân bằng giữa bảo mật, phân quyền và khả năng mở rộng. Bước ngoặt lớn nhất là quá trình chuyển đổi từ PoW sang Proof of Stake (PoS), nhằm tăng cường hiệu suất mạng mà không làm tổn hại đến bảo mật và tính phi tập trung. Dù vậy, việc thực hiện vẫn đang trong giai đoạn hoàn thiện và đối mặt với không ít thách thức kỹ thuật.

Trong Blockchain Trilemma, bảo mật thường được ưu tiên hàng đầu, nhưng điều đó không có nghĩa là các yếu tố khác có thể bị xem nhẹ. Một blockchain mạnh mẽ nhưng không thể mở rộng sẽ không đáp ứng được nhu cầu tăng trưởng, trong khi một mạng lưới dễ dàng mở rộng nhưng thiếu bảo mật sẽ trở thành mục tiêu của các cuộc tấn công, chẳng hạn như 51% Attack.

Dù Blockchain Trilemma được xem như một rào cản lớn thì nó không phải là giới hạn tuyệt đối. Nhiều giải pháp sáng tạo đã và đang được phát triển để tiến gần hơn đến một blockchain toàn diện:

• Sharding: Ethereum sử dụng phương pháp phân chia dữ liệu thành các phân đoạn nhỏ hơn nhằm tăng khả năng mở rộng mà không làm suy giảm bảo mật.
• Layer 2 Solutions: Các giải pháp lớp thứ hai như Polygon hay Lightning Network giúp giảm tải cho chuỗi chính bằng cách xử lý giao dịch ngoài chuỗi.
• Hybrid Mechanisms: Một số blockchain mới như Kadena đã kết hợp cả PoW và PoS để tận dụng ưu điểm của cả hai, mang lại sự cân bằng tốt hơn giữa bảo mật, phân quyền và khả năng mở rộng.

Danh sách các cuộc 51% Attack nổi bật trong thị trường crypto

Những thông tin trên đã giúp bạn hiểu rõ 51% attack là gì cũng như mục đích của các cuộc tấn công này. Tiếp theo, chúng ta cần tham khảo qua một số cuộc tấn công 51% tiêu biểu trong lịch sử để rút ra được bài học cho chính mình. Dưới đây là 2 cuộc 51% Attack nổi bật trong thị trường crypto mà ai cũng nên biết:

Bitcoin Gold (BTG)

Bitcoin Gold đã trở thành tâm điểm của nhiều cuộc tấn công 51%, gây thiệt hại nghiêm trọng về tài chính và uy tín.

Vào năm 2018, mạng lưới Bitcoin Gold hứng chịu một cuộc tấn công lớn, dẫn đến việc khoảng 18 triệu USD bị đánh cắp. Hậu quả nghiêm trọng này buộc sàn giao dịch Bittrex phải hủy niêm yết đồng BTG.

Đến tháng 1/2019, Bitcoin Gold tiếp tục trở thành mục tiêu của một chuỗi các cuộc tấn công:

• Ngày 23 tháng 1: 14 khối dữ liệu cũ bị xóa và 13 khối mới được thêm vào, dẫn đến 1.900 BTG bị chi tiêu hai lần (double-spent).
• Ngày 24 tháng 1: Một đợt tấn công khác xóa 15 khối cũ và thêm 16 khối mới, khiến thêm 5.267 BTG bị double-spending.

Tổng cộng, hai cuộc tấn công này gây thiệt hại khoảng 72.000 USD. Để giảm thiểu rủi ro, Binance đã nâng yêu cầu xác nhận rút tiền BTG lên 20 lần xác nhận giao dịch.

Ethereum Classic (ETC)

Ethereum Classic cũng là mục tiêu của nhiều cuộc tấn công 51%, làm lung lay lòng tin của nhà đầu tư vào mạng lưới.

• Năm 2019, hơn 40.000 ETC đã bị đánh cắp từ sàn Gate.io trong một cuộc tấn công 51%. Hậu quả là nhiều sàn giao dịch đã nghi ngờ về tính an toàn của Ethereum Classic, thậm chí loại bỏ các cặp giao dịch liên quan đến đồng coin này.
• Năm 2020, mạng lưới ETC tiếp tục đối mặt với một loạt các cuộc tấn công 51%, càng làm gia tăng sự hoài nghi từ cộng đồng và các nhà đầu tư.

Grin (GRIN)

Theo các báo cáo mới nhất, mạng lưới tiền điện tử GRIN, nổi tiếng với tính năng bảo mật cao, đã bị tấn công bằng phương pháp 51%. Vào ngày 7/11/2020, một nhóm không xác định đã kiểm soát hơn 58,1% sức mạnh tính toán của mạng, gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng trong các giao dịch thanh toán.

Vertcoin (VTC)

Mặc dù được thiết kế để chống lại các cuộc tấn công 51% nhờ tính năng khai thác ASIC độc quyền, Vertcoin (VTC) vẫn phải đối mặt với nhiều vụ tấn công như vậy. Trong các tháng 10 và 12 năm 2018, một nhóm đã sử dụng sức mạnh tính toán từ Nice Hash để thực hiện chi tiêu hai lần, gây thiệt hại khoảng 100.000 USD. Hệ quả là mạng lưới VTC phải tổ chức lại hơn 300 khối giao dịch và trải qua một đợt hard fork với 600 khối bị thay đổi.

Những vụ việc trên là minh chứng rõ ràng rằng ngay cả các blockchain có giá trị cao và phân quyền cũng không miễn nhiễm với các cuộc tấn công nếu không có biện pháp bảo mật đủ mạnh. Thiệt hại không chỉ dừng lại ở khía cạnh tài chính mà còn ảnh hưởng nặng nề đến uy tín của đồng tiền và lòng tin của người dùng.

Sự khác biệt giữa 51% Attack và 34% Attack

Mặc dù cả tấn công 34% và 51% đều nhắm vào việc kiểm soát năng lượng khai thác trong chuỗi blockchain, nhưng chúng sử dụng các phương thức và cơ chế khác nhau để đạt được mục tiêu.

Tấn công 34% liên quan đến việc thao túng thuật toán đồng thuận Tangle. Kẻ tấn công có thể điều chỉnh sổ cái của blockchain để xác nhận hoặc bác bỏ giao dịch theo ý muốn. Trong khi đó, tấn công 51% mang lại quyền kiểm soát tuyệt đối đối với mạng blockchain. Khi kiểm soát hơn 50% sức mạnh tính toán, kẻ tấn công có thể chặn các giao dịch, ngừng hoạt động khai thác và tái sử dụng coin, qua đó gây rối loạn toàn bộ hệ thống.

Cách ngăn chặn các cuộc tấn công 51%

Cuộc tấn công 51% thường nhắm vào các hệ thống blockchain sử dụng thuật toán đồng thuận Proof-of-Work (PoW). Một trong những giải pháp phòng ngừa hiệu quả nhất là chuyển sang sử dụng Proof-of-Stake (PoS), như Ethereum 2.0 đang thực hiện.

Với PoS, trình xác thực có thể giảm thiểu rủi ro tấn công bằng cách giới hạn số lượng crypto có thể stake để duy trì sự tồn tại của mạng. Việc này làm cho tấn công 51% trở nên kém hấp dẫn, vì kẻ tấn công sẽ cần phải kiểm soát một lượng lớn tài sản, đồng thời lợi nhuận từ cuộc tấn công này sẽ không đủ để trả cho chi phí bỏ ra.

Các 51% Attack tái xuất hiện do đâu?

Dù có những cơ chế bảo vệ, tấn công 51% vẫn có thể xảy ra nếu tồn tại các lỗ hổng trong mã nguồn của blockchain. Trong trường hợp này, kẻ tấn công có thể khai thác những lỗi này để tạo ra các khối mới nhanh hơn và gây ra sự xáo trộn trong hệ thống. Mặc dù các mạng lớn như Bitcoin có khả năng phục hồi mạnh mẽ, nhưng không thể loại trừ khả năng một cuộc tấn công tương tự sẽ tái diễn nếu không có biện pháp bảo mật phù hợp.

Bài viết trên đã giải thích chi tiết 51% attack là gì và cách phòng tránh 51% attack hiệu quả nhất. Việc hiểu và phòng tránh tấn công 51% là rất quan trọng để bảo vệ các hệ thống blockchain hiện nay. Tuy nhiên, tương lai của blockchain và tiền điện tử sẽ không ngừng phát triển với những giải pháp tối ưu hơn để đối phó với mối đe dọa này.

Xem thêm:

DDoS là gì? Cách bảo vệ bạn trước những đợt tấn công nguy hiểm này

Zero day Attack là gì? Cùng tìm hiểu về tấn công bóng tối trong blockchain