*블록체인은 보안성이 높은 분산 시스템으로써, 블록체인의 무결성을 해킹하여 위조하려는 시도는 블록체인 기술의 보안성과 안정성을 침해하는 것으로 불법이며, 법적 처벌을 받을 수 있습니다.
이 글은 이런 블록체인의 보안 위험에 대해 취약점을 파악, 방어를 위한 연구 목적입니다.

51% 공격은 블록체인에서 가장 큰 위협 중 하나입니다. 이 공격을 시도하려면 대다수의 컴퓨팅 파워가 필요합니다. 이 예시에서는 가상으로 블록체인에서의 51% 공격을 시뮬레이션해보겠습니다.

 count($blockchain),
        "timestamp" => time(),
        "data" => $data,
        "prevHash" => $prevBlock["hash"]
    );
    $newBlock["hash"] = hash("sha256", json_encode($newBlock));
    array_push($blockchain, $newBlock);
}

// 1. 정상적인 노드 작동 시나리오
// 블록 추가
addBlock("transaction1");
addBlock("transaction2");
addBlock("transaction3");

// 블록체인 출력
echo "정상적인 노드 작동 시나리오:\n";
echo json_encode($blockchain) . "\n";

// 2. 51% 공격 시나리오
// 체인 초기화
$blockchain = array();
// 첫 블록 추가
$genesisBlock = array(
    "index" => 0,
    "timestamp" => time(),
    "data" => "genesis block",
    "prevHash" => ""
);
$genesisBlock["hash"] = hash("sha256", json_encode($genesisBlock));
array_push($blockchain, $genesisBlock);

// 대다수의 컴퓨팅 파워를 통한 51% 공격
// 체인 길이가 4 이상이 될 때까지 블록 추가
while (count($blockchain) < 4) {
    // 공격자는 이전 체인의 마지막 블록을 가져와서 해시 값을 변경하여 새로운 블록을 추가
    $prevBlock = $blockchain[count($blockchain)-1];
    $newBlock = array(
        "index" => count($blockchain),
        "timestamp" => time(),
        "data" => "malicious transaction",
        "prevHash" => $prevBlock["hash"]
    );
    $newBlock["hash"] = "fake hash";
    array_push($blockchain, $newBlock);
}

// 블록체인 출력
echo "51% 공격 시나리오:\n";
echo json_encode($blockchain) . "\n";
?>

위 코드에서는 체인을 배열로 표현하고, 블록 추가 시 이전 블록의 해시 값을 이용하여 새로운 블록을 생성합니다. 51% 공격 시나리오에서는 처음에 체인을 초기화하고, 첫 번째 블록만 생성합니다. 그리고 대다수의 컴퓨팅 파워를 통해 새로운 블록을 추가하면서 이전 체인의 마지막 블록의 해시 값을 변경합니다. 위 코드에서는 체인을 배열로 표현하고, 블록 추가 시 이전 블록의 해시 값을 이용하여 새로운 블록을 생성합니다.

51% 공격 방어 기술

51% 공격을 방어하기 위한 여러 가지 방법이 있습니다. 몇 가지 방법은 다음과 같습니다:

  1. 합의 알고리즘 변경: 블록체인의 합의 알고리즘을 변경하면 51% 공격의 위협을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, PoW(Proof of Work)에서 PoS(Proof of Stake)로 전환하는 것이 그 예입니다.

  2. 분기 제한: 블록체인에서 분기를 제한하는 것은 51% 공격의 위협을 줄일 수 있는 또 다른 방법입니다. 이를 위해, 새 블록을 생성하기 전에 이전 블록들을 확인하고 일정 기간 동안 분기가 없는 것을 확인해야 합니다.

  3. 분산 네트워크 구축: 분산 네트워크를 구축함으로써 51% 공격을 방어할 수 있습니다. 분산 네트워크를 구축하면 대다수의 컴퓨팅 파워를 모으는 것이 어려워지기 때문입니다.

  4. 블록 생성 속도 제한: 블록 생성 속도를 제한하여 51% 공격을 방어할 수 있습니다. 이를 위해, 블록 생성에 일정 시간을 걸리도록 하는 것이 그 예입니다.

  5. 블록체인 감시: 블록체인 감시를 통해 51% 공격을 방어할 수 있습니다. 이를 위해, 블록체인 네트워크를 모니터링하여 공격을 감지하고 대처하는 것이 필요합니다.

  6. 합의 알고리즘 결합: 다양한 합의 알고리즘을 결합함으로써 51% 공격을 방어할 수 있습니다. 예를 들어, PoW와 PoS를 결합하는 것이 그 예입니다.

이러한 방법 외에도 다양한 방법이 있으며, 각 블록체인은 자체적으로 적절한 방어 전략을 채택하고 있습니다.