51%攻撃

51%攻撃とは、単一の主体または協調したグループがブロックチェーンネットワーク全体の計算能力（ハッシュレート）の過半数を支配することで発生する可能性のある攻撃と呼ばれます。この攻撃は、分散型コンセンサスメカニズムの脆弱性を突いて攻撃者がネットワークを不適切に操作できる状態を生み出します。Proof-of-Work（PoW）型ブロックチェーン、例えばBitcoinでは、ハッシュレートの50％超を握った主体がブロック検証プロセスを独占することで、特定取引の未承認化、完了済み取引の巻き戻し（二重支払いの発生）、ブロックチェーン自体の再編成といった操作が可能です。この攻撃はネットワークの完全性・安全性だけでなく、暗号資産へのユーザー信頼を深刻に損ない、市場価値や普及率にも重大な影響を与えます。

背景と起源

51％攻撃の概念は、Bitcoinネットワークの設計原理から派生しており、Bitcoin創設者であるサトシ・ナカモトのホワイトペーパーにも間接的に記載されています。この攻撃は、主にProof-of-Workコンセンサスメカニズムを採用する暗号資産が標的となります。

業界の発展とともに、比較的小規模なブロックチェーンネットワークが51％攻撃の被害を受ける事例が増加しました。2018年にはBitcoin Gold、Verge、ZenCashなどが攻撃を受け、数百万ドル規模の損失が発生しています。これらによってブロックチェーンのセキュリティ体制見直しが業界内で進みました。

一方、BitcoinやEthereumのような大規模ネットワークは膨大なハッシュパワー分散により51％攻撃のコストが非常に高く、発生リスクを抑えています。しかしマイニングアルゴリズムを共有する中小規模ネットワークでは、攻撃者が大規模プールから一時的にハッシュレートを調達して攻撃を仕掛けるリスクは依然として高くなっています。

攻撃の仕組み

ネットワークのハッシュパワー過半数を握った攻撃者が実行できる主な操作は以下のとおりです。

1. プライベートチェーンのマイニング：攻撃者はパブリックチェーンと並行して独自のプライベートチェーンを進めます。

2. 二重支払い攻撃：パブリックチェーン上で入金等の取引を行い、承認・資産交換後、より早く進行したプライベートチェーンでパブリックチェーンを上書きし、該当取引を無効化します。

3. トランザクションの検閲：攻撃者は特定アドレスや取引を選択的にブロックに含めず、ユーザーによる取引実行を阻害します。

4. ブロック報酬や手数料の独占：長期にわたりハッシュパワーの大部分を掌握することで、ブロック報酬や手数料を過度に獲得します。その結果、ネットワークの経済インセンティブに深刻なゆがみが生じます。

なお、51％攻撃によっても、不正な取引の強制生成、他人資産の奪取、ブロック報酬額の変更など、ブロックチェーンのコアルールそのものを書き換えることはできません。これらのルールはネットワークの暗号技術と合意形成ルールで厳密に守られています。

リスクと課題

51％攻撃は、ブロックチェーンネットワークに対し以下のようなリスクと課題をもたらします。

1. 経済的損失：取引所やユーザーは二重支払い攻撃などにより直接的な金銭的被害を受ける可能性があり、大口取引の場合、リスクがさらに高まります。

2. 信頼の失墜：攻撃成功はネットワークの不可逆性への信頼を大きく損ない、価格暴落やエコシステム縮小を引き起こします。

3. 防御体制の脆弱性：小型ネットワークは大規模マイニングプールや組織からの攻撃に対抗する十分なリソースを確保しづらい傾向があります。

4. 規制リスク：この種の攻撃は規制当局の監視強化を招き、より厳しい規制導入につながりかねません。

5. アルゴリズムの限界：Proof-of-Workコンセンサスメカニズムの性質上、根本的に攻撃リスクを回避することは困難です。取引確認回数の増加なども抜本策にはなりません。

業界ではこうしたリスクの低減策として、Proof-of-Stake（PoS）等の代替コンセンサスメカニズム、報酬支払いの遅延や確認回数の増加、ハイブリッド方式の導入、マイニングアルゴリズムの定期変更によるハッシュパワー集中回避など、多様な技術的対策が講じられています。これらの対策によってリスクが完全になくなるわけではありませんが、攻撃のハードルやコストは大幅に上昇しています。

51％攻撃は依然としてブロックチェーン領域の重要なセキュリティ課題であり、分散型ネットワークの安全性確保にはハッシュパワーの十分な分散維持が必須です。今後も業界各社は新技術や新たな発想でネットワークセキュリティや攻撃耐性の強化に努めます。