TOR:Tornado隱私性觀察報告：真的能做到100%不被發現么？

來源：創宇區塊鏈安全實驗室

前言

Tornado.Cash作為以太坊網絡上最火的去中心化隱私解決方案，打破了存款人和取款人地址之間的鏈上鏈接，做到了交易機密性，保護了用戶隱私。

越來越多有隱私需求的用戶開始使用Tornado.Cash，那Tornado.Cash真正的隱私性到底如何，能做到百分百的安全嗎？

知道創宇區塊鏈安全實驗室?將對Tornado.Cash進行多維度分析，探索Tornado.Cash真正的隱私可靠性。

Tornado.Cash工作原理

在分析Tornado.Cash之前，我們必須知道Tornado.Cash的工作原理。

Tornado.Cash使用智能合約，接收來自一個地址的代幣存款，并允許他們從不同的地址提款，并且通過零知識證明阻斷了存款地址和提款地址之間的聯系，讓隱私性得到了保護。

其中，匿名池的大小直接決定了Tornado.Cash隱私可靠性的高低，想想如果只有一筆存款進入匿名池，那不管從哪個地址提款，肯定和存款地址是同一個人。

感興趣的讀者可以閱讀官方文檔：how-does-tornado.cash-work。

前期準備

Tornado.Cash目前支持?ETH?及ERC20代幣存、提款交易，我們選取了其中交易量最大的ETH進行隱私性分析，提取了2021-11-04日之前，所有Tornado.Cash合約的交易記錄，數據如下表所示：

可以看到，在啟用代理合約后，大量交易都是通過代理進行，通過匿名池交易量占比圖可知，1ETH匿名池和10ETH匿名池是使用最多的匿名池。

一被標記的黑地址轉移200枚ETH到Tornado Cash:金色財經報道，據CertiK監測，被Ethereum標記為“Fake_Phishing76357”黑地址關聯的EOA地址（0x2ed8......）將200枚ETH（約36.5萬美元）轉至 Tornado Cash。[2023/4/25 14:25:25]

交易分析

交易分類

對所有交易進行存款、提款歸類后，統計了每個地址存/提款總額、次數、最大存/提款金額、最小存/提款金額統計。得到了22714個存款地址，31737個提款地址，其中存/提款總額Top10數據如下：

存錢總額Top10

提款地址總額Top10

可以看到，存款地址和提款地址并不是一一對應，也無法知道存款地址和取款地址之間的關系。

挖礦地址過濾

Tornado.Cash推出了匿名挖礦激勵措施，用于增加匿名池內交易的數量，提高Tornado.Cash整體的隱私可靠性。

所以我們第一步便是過濾掉匿名池內的挖礦交易，可以大大降低匿名池內交易數量。

通過分析觀察，發現挖礦地址有如下特征：

挖礦地址會到Tornado.Cash礦池合約地址0x746aebc06d2ae31b71ac51429a19d54e797878e9提取TRON代幣；

挖礦地址沒有隱私保護需求，提款的時候一般直接使用自己錢包地址支付礦工費；

Hasu：Tornado Cash事件表明最好的隱私技術一直建立在以太坊上:8月10日消息，Flashbots戰略主管Hasu在社交媒體上發文表示，對 Tornado Cash 的打壓表明最具顛覆性和可擴展性的隱私技術長期建立在以太坊之上。Tornado Cash的私密性比任何比特幣混合器都要高幾個數量級，因為更多流動性意味著更大的匿名性。雖然當所有存款都被列入黑名單時，這也無濟于事，不過任何混合器都可能發生這種情況。[2022/8/10 12:16:14]

挖礦地址一般是常用且交易比較多的老地址；

采用該方法獲取到1051個滿足條件的礦池地址。排除挖礦地址后，存、提款地址數量變化如下：

排除挖礦地址后存款總額Top10

排除挖礦地址后取款地址總額Top10

相同地址過濾

存款地址和提款地址相同的交易，沒有交易隱私性，所有也可以過濾掉，過濾后數據變化如下：

存款地址總額Top10

提款地址總額Top10

Web3.0登錄服務提供商Torus更新至v1.7.2版本:Web3.0登錄服務提供商Torus宣布更新至v1.7.2版本，為TorusWallet和DirectAuth新增支持6個第三方社交媒體登錄集成。新版將允許用戶使用AppleID、GitHub、LinkedIn、Twitter、Line和無密碼帳戶一步創建新的以太坊區塊鏈錢包。這意味著，現在可將代幣發送給任何Twitter和GitHub用戶，即使之前沒有登錄過Torus錢包。[2020/7/7]

過濾中繼地址

為了最大化提款地址的隱私性安全性，大部分用戶提款時，會選擇使用中繼器來支付礦工手續費，所以一次提款操作，會有兩筆交易。

其中一筆小額是支付給中繼器的手續費，另外一筆才是真正的提款交易，如下圖

我們使用過濾條件：max>0.8|(max<=0.1&max>=0.08)對中繼器交易進行過濾，過濾后數據變化如下：

過濾中繼地址后的提款地址次數Top10：

同一用戶關聯地址關系

接下來分析torando交易池里面的地址是否存在關聯關系，在分析之前我們首先排除了礦池地址和中繼器地址之后再進行分析。

分析辦法采用直接交易對手分析方式，假設A是充幣地址，B是提幣地址，A和B之間沒有直接關系，但C地址是A的直接交易對手，C地址同時也是B的直接交易對手，那我們可以判定A和B是有關聯的，直接交易對手的數據直接從鏈探查詢獲取。

動態 | 四名男子因兒童制品被判刑，據稱使用比特幣和Tor掩蓋蹤跡:來自美國和加拿大的四名男子因經營美國司法部所稱的“高度復雜”的加密地下網絡交易兒童制品而被判處數十年監禁。司法部表示，四名被定罪的男子在開源的Tor Network上經營名為The Giftbox Exchange的“全球兒童剝削企業”。該公司使用使用覆蓋網絡來引導互聯網流量，混淆使用者的細節、位置和身份。該網站通過比特幣交易支付費用，這些人“使用其他先進的技術手段來阻撓執法工作，包括文件文件加密和密碼術”。 （CNBC）[2019/8/13]

按地址類型區分可以把關系分為：充幣地址與充幣地址，提幣地址與提幣地址以及充幣地址與提幣地址三類關系，這三類關聯關系都適用于不同的場景。

1、充幣地址與充幣地址之間的關系

由于tornado只能存0.1ETH、1ETH、10ETH、100ETH，所以在實際轉賬過程中，可能會出現資金分配，礦工費分配，或者存入之后地址剩余ETH匯集等情況。

2、提幣地址與提幣地址之間的關系

在需要提款時，提款地址之間可能也會存在匯集的可能，比如匯集到交易所。

3、充幣地址和提幣地址之間的關系

充幣地址和提幣地址之間是否任然存在關聯，這是關鍵所在，如果是一個非常熟悉隱私交易的黑客，他可能會想盡一切辦法來切斷關鍵地址之間的聯系，但實際操作過程中因為都是人在操作，難免會有疏忽或者遺漏，可能會留下蛛絲馬跡。

基于以上三個場景和關聯類型的猜想，我們先對100ETH的交易池進行分析。根據直接交易對手數據直接生成相應的關聯圖

第一種情況

充幣地址與充幣地址存在關聯關系，以0x0022d8bda338fd7e5c7248f32090252fd6dc11ef為例：

動態 | Tor現接受9種加密貨幣的直接捐款:據coindesk報道，以數字匿名為重點的非營利組織Tor項目現在正在直接接受加密貨幣捐贈，捐贈者可以通過9種不同的加密貨幣為Tor捐款。Tor籌款總監Sarah Stevenson稱，該公司已經接受了多年的比特幣捐款。此前，捐款是通過BitPay接受的。而現在，捐贈者可直接將加密捐款發送給Tor，Tor將通過Kraken交易所轉換資金。[2019/3/23]

該地址與多個充幣地址間出現過交易對手重疊的情況，鏈上分析這些地址的關系，可以判斷出該地址在對tornado先后充值100ETH和10ETH之后

剩余的ETH匯集到了0x6bafcd65f9ad3a99509d8d7d987acfa393db7c39地址中，并由該地址將剩余的0.1ETH也充值到tornado交易池中。

第二種情況

提幣地址與提幣地址之間存在關聯關系，以0x9c67d8383f1eeb6e2ff2b0d296aa6a51ea2858a1為例：

該地址與多個提幣地址之間產生關聯關系，這些地址都從tornado100eth的交易池中發起過提幣行為，每個地址都提取了1000ETH

并在提幣之后都匯集到了0x120cffb605c8127442c2f8515eb25749cce52947地址中

繼續分析后續路徑可以看到0x120cffb605c8127442c2f8515eb25749cce52947又將ETH進行了多次周轉最終到了0x32e9dc9968fab4c4528165cd37b613dd5d229650等地址中，并最終經過Swap將ETH換成其他代幣轉到了幣安等交易所中。

上面兩種情況，隱私交易都只在充幣端或者提幣端之后產生了關聯，雖然能夠追溯到一些信息，但充幣和提幣之間的聯系還是斷開的，那么我們探索第三種情況。

正所謂人無完人，再縝密的計劃也可能留下線索，如果tornado的使用者在使用時沒有完全隔離地址，則通過交易對手的關系是有可能關聯上的，以0x167ae15b74cd20482e80f7e425b4ae6d2cc631c4為例。

在上面關聯關系中，五個地址都通過直接交易對手0x4278314c1a50da6014e580cbff34fc383b335049進行關聯，從而在一定程度上可以將這五個地址的出入金關系建立起來，如果進一步挖掘金額和后續資金流向關系，則可以嘗試進一步溯源。

在整個試驗中，100ETH池子有4132個充幣地址，有703個提幣地址，清洗出來有直接交易對手重疊的關聯地址有2859個，大約占整個地址59%左右，說明大部分人在使用tornado隱私協議的時候，因為使用上的疏忽，并沒有做到100%的隱私。

挖出關聯地址也意味著對tornado的溯源成為一種可能，在獲取到大量的關聯地址之后可以根據交易所地址的kyc或者ens推特等渠道進一步挖掘真實信息。

基于案例驗證結果數據

我們從鏈探的黑客事件庫中挖掘歷史上發生過的一些安全事件，并篩選出事件中使用了tornado的相關地址按照上述理論進行分析。

對KuCoin被盜事件進行分析

直接交易對手關聯地址分析

黑客通過8個地址將ETH存入到Tornado100ETH的交易池中，這8個充幣地址通過直接交易對手0x23156749a0acefc8f07b9954d181d50084c1519e和0x82e6b31b0fe94925b9cd1473d05894c86f277398進行了關聯。

而從上面的關聯圖可以看到由于黑客疏忽，充幣地址0x34a17418cec67b82d08cf77a987941f99dc87c6b通過直接交易對手地址0x82e6b31b0fe94925b9cd1473d05894c86f277398和提幣地址0xc609b3940be560c8c00e593bea47fb6ecef6b2c6進行了關聯。

0xc609b3940be560c8c00e593bea47fb6ecef6b2c6只提幣2900ETH，

可以看到黑客因為0x82e6b31b0fe94925b9cd1473d05894c86f277398中沒有足夠的礦工費，

先后從0xc609b3940be560c8c00e593bea47fb6ecef6b2c6和0x23156749a0acefc8f07b9954d181d50084c1519e中轉出過礦工費到0xc609b3940be560c8c00e593bea47fb6ecef6b2c6，

而正好充幣地址的礦工費也從這兩個地址轉出過，從而讓提幣地址和充幣地址建立了關聯。

繼續順藤摸瓜可以發現，提幣出來的ETH又轉到了其他地址，在整個鏈路上繼續深入，可以發現ETH被分散發到了很多地址，并有大量的ETH轉入了幣安的充幣地址0x28c6c06298d514db089934071355e5743bf21d60

至此，整個鏈路追蹤在幣安斷開，如果能獲取到幣安kyc信息便可具體定位人員。

交易所Liquid被盜

發現四個充幣地址向100ETH的池子充過幣，并且通過直接交易對手0x5578840aae68682a9779623fa9e8714802b59946關聯。

FinNexus?DeFi?項目被盜

發現兩個充幣地址關聯，0x5271b379f3e1954e20791142d734596a3de28efd和0x5ebc7d1ff1687a75f76c3edfabcde89d1c09cd5f都向100eth的池充過ETH，并通過直接對手0xfe381bc045b85e0acd93e85ecfe65ecb0fec2a44關聯。

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