ビットコインプロトコルの時間歪み攻撃の脆弱性

2025年3月26日、一人のビットコイン開発者がビットコインプロトコルに長年存在するいくつかの脆弱性と弱点を修正するための新しい改善提案を提出しました。この「大共識クリーニング」と呼ばれるソフトフォーク提案の中で、注目すべきセキュリティ問題は「時間の歪み攻撃」です。

! ビットコインセキュリティ侵害:タイムワープ攻撃

ビットコインのタイムスタンプ保護メカニズム

ビットコインプロトコル中には二つの主要なタイムスタンプ保護ルールがあります：

1. 中位過去時間(MPT)ルール：ブロックのタイムスタンプは前11個のブロックのタイムスタンプの中央値よりも後でなければなりません。

2. 今後のブロック時間ルール：ブロックのタイムスタンプはネットワークノードの中央値の時間よりも2時間以上早く設定してはいけません。

これらのルールは、ブロックのタイムスタンプが過度に操作されるのを防ぐことを目的としています。しかし、タイムディストーション攻撃は、これらのルールの脆弱性を利用し、タイムスタンプを偽造して遠く過去に戻すことによって行われます。

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中本聪の計算ミス

ビットコインの難易度調整周期は2016個のブロックを含み、約2週間の時間です。マイニングの難易度調整を計算する際、プロトコルは2016ブロックのウィンドウ内の最初と最後のブロックのタイムスタンプの差を比較します。しかし、中本聡は目標時間を計算する際に小さな誤りを犯しました：彼は2016ではなく2015を乗数として使用したため、目標時間が実際に必要なものよりも0.05%長くなりました。

このエラーにより、ビットコインの実際の目標ブロック間隔は10分0.3秒となり、正確な10分ではなくなります。この0.3秒の誤差自体は大きな影響を与えませんが、より深刻な脆弱性の伏線を張ることになります。

タイムワープ攻撃の原理

時間の歪み攻撃は、中本聡の難易度計算における誤りを利用します。攻撃者はブロックのタイムスタンプを操作することで、ブロックチェーンが時間的に遅れて進むようにし、同時にMPTルールを遵守します。具体的には：

• 大部分のブロックのタイムスタンプは、前のブロックよりも1秒早いだけです。
• 6つのブロックごとにタイムスタンプが1秒増加し、MPTプロトコルに準拠します。
• 各難易度調整周期の最後のブロックで、タイムスタンプを実世界時間に設定します。
• 新しいサイクルの最初のブロックのタイムスタンプが再び過去に戻りました。

この操作により、ブロックチェーンの時間が実際の時間よりも遅れるようになり、難易度は常に増加します。しかし、周期の終わりにタイムスタンプが突然ジャンプするため、難易度の計算が歪み、次の周期の難易度が大幅に引き下げられることになります。

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攻撃の潜在的な影響

成功に実施されると、タイムワープ攻撃は以下の結果を引き起こす可能性があります：

1. 難易度が急激に低下し、ブロック生成速度が異常に速くなっています。
2. 大量ビットコインが短時間内に創造される。
3. 攻撃者はこれらの通貨を販売することで利益を得る可能性があります。

しかし、この攻撃を実施することは、多くの課題に直面しています。これには、大部分の計算力を制御する必要があること、誠実なマイナーの存在が難易度を上げること、攻撃プロセスが発見されやすいことなどが含まれます。

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ソリューション

時間歪曲攻撃の脆弱性を修正するために、開発者は比較的単純な解決策を提案しました：新しい難易度周期の最初のブロックのタイムスタンプが、前の周期の最後のブロックの特定の時間制限よりも早くないことを要求します。現在の提案では、この時間制限を2時間に設定することを推奨しており、これは難易度調整周期の目標時間の約0.6%に過ぎず、難易度が操作される程度を効果的に制限することができます。

このソリューションは、時間歪曲攻撃を効果的に防止できるだけでなく、偶発的に無効なブロックが生成されるリスクを最小限に抑えることができます。これは、既存の未来のブロック時間ルールと整合性を保ち、通常の場合、既存のMPTルールよりも柔軟性が高い可能性があります。

このセキュリティの脆弱性が修正されることで、ビットコインネットワークはより強固で安全になり、長期的な発展のためのより堅実な基盤が築かれるでしょう。

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