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、分散性、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阻止などが可能となります。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。

プルーフ・オブ・ステーク（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、以下の対策が必要となる：

• 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 とは、攻撃者が多数の偽のアイデンティティを作成し、ネットワーク上で不釣り合いに大き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。制御下に置かれた後、攻撃者はこれらのノードを通過する情報を傍受、監視、または改ざんできる。この過程で、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行われる場合がある。

以下はシビル攻撃のイメージ図である：

Sybil攻撃のリスクを最小限に抑えるための一つの解決策は、Proof of WorkやProof of Stakeのような効果的な本人確認メカニズムを導入し、複数の誤解を招くアイデンティティの作成をコスト高または困難にすること。

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、ネットワークの構造的な制限を悪用して個々のノードを孤立させ、操作するもの。

イクリプス攻撃の実行プロセスは、悪意のある攻撃者が特定のノード（マイナー、有力なノード、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隔離することを目的とするものです。攻撃者は、自身が制御するノード群である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します。これらの接続を独占することで、攻撃者は標的ノードが受信・送信する情報を完全に制御できるようになります。

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ます。

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認識を妨げ、不正行為（二重支払いなど）につながる可能性があります。

同じノードを繰り返し使用せず、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ます。

DDoS攻撃

**分散型サービス拒否（DDoS）**攻撃は、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し、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手法。

以下の対策が予防策として挙げられる：

• 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；
• リクエストの洪水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。