ブロックチェーンにおけるネットワークセキュリティと攻撃

強力なセキュリティ機能、分散化、不変性を備えているにもかかわらず、ブロックチェーンネットワークは依然としていくつかの潜在的な攻撃に対して脆弱です。以下のセクションでは、主なネットワークセキュリティの課題と一般的な攻撃ベクトル、およびこれらのリスクを軽減するための戦略について解説します。

51%攻撃

51%攻撃とは、攻撃者がブロックチェーンネットワークのマイニングハッシュレートまたはステーキングパワーの過半数を掌握することです。この過半数の支配により、攻撃者はコインの二重支払い、新規トランザクションの承認妨害、他のマイナーやバリデーターのネットワーク参加の阻止が可能となります。しかし、このような攻撃はビットコインやイーサリアムのような主要なブロックチェーンでは問題にならず、より小規模で分散性の低いネットワークで現実的となるため、広範なネットワーク参加と分散化の重要性が強調されます。

Proof of Stake (PoS) を採用するブロックチェーン（例：Ethereum）では、攻撃者がネットワーク上の全暗号通貨の50%以上を保有する必要がある。

ブロックチェーンが51%攻撃のリスクを最小限に抑えるためには、以下の対策が必要：

• ネットワーク参加者の増加促進；
• 改良されたコンセンサスメカニズムの導入；
• ハッシュレートの異常集中の監視。

シビル攻撃

シビル攻撃は、攻撃者が多数の偽のアイデンティティを作成し、ネットワーク上で過度な影響力を得る手法。これによりネットワーク運用が妨害されたり、コンセンサスプロセスが歪められる可能性がある。

シビル攻撃を実行するには、攻撃者がネットワーク内の複数ノードを制御する必要がある。これは多くの場合、偽ノードを大量に作成するか、既存ノードを乗っ取ることで実現される。制御下に置かれたノードを通じて、攻撃者は情報の傍受、監視、または改ざんを行うことができる。これには、ユーザーのIPアドレス、取引詳細、ネットワーク活動などの機密情報の収集が含まれる場合がある。

以下はシビル攻撃のイメージ図。

シビル攻撃のリスクを最小限に抑えるための有効な対策として、Proof of Work や Proof of Stake などの効果的なアイデンティティ検証メカニズムの導入が挙げられる。これにより、複数の誤解を招くアイデンティティの作成が困難または高コストとなる。

エクリプス攻撃

エクリプス攻撃は、分散型ブロックチェーンネットワークにおける重大なセキュリティ脅威であり、ネットワーク構造の制限を悪用して個々のノードを孤立させ、操作する手法。

エクリプス攻撃の実行プロセスは、攻撃者が特定のノード（マイナー、影響力のあるノード、特定の組織やユーザーに関連するノードなど）を標的とし、ネットワークの他の部分から孤立させることを目的とする。攻撃者は自身の管理下にあるノード群（ボットネット）を構築し、標的ノードへのすべての入出力接続を傍受・支配できるように配置する。これらの接続を独占することで、攻撃者はノードが受信・送信する情報を完全に制御できる。

以下の図は、この攻撃がどのように行われるかを示している。

この攻撃の結果、ボットネットは隔離されたノードに偽の情報を送り込み、正当なトランザクションやブロックの可視性を妨げ、不正な活動、例えば二重支払いなどにつながる可能性がある。

同じノードを繰り返し使用するのではなく、新しい接続先をランダムに選択することで、この攻撃のリスクを最小限に抑えることができる。

DDoS攻撃

**分散型サービス拒否（DDoS）**攻撃とは、ブロックチェーンネットワークやそのノードに対して大量のトラフィックを送りつけ、ネットワークを機能不全に陥らせ、正当なトランザクションの処理を妨害することを目的とする攻撃。

予防策として以下の手順が考えられる：

• レート制限の実装やDDoS対策サービスの利用；
• ノード分布の多様化；
• リクエストの集中を吸収または回避するためのアンチDDoSハードウェアやソフトウェアソリューションの導入。