ETH:Tornado.Cash交易隱私性觀察報告

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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（洗）私（錢）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。

02

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（匿名池），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。

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Tornado.Cash 目前支持 ETH 及 ERC20 代幣（DAI，cDAI，USDC，USDT，WBTC）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（下表）可知，1 ETH 匿名池（33%）和 10 ETH 匿名池（30%）是使用最多的匿名池。

Web3Graph獲得Huobi Incubator種子輪投資:5月6日消息，Web3.0 數據圖譜基礎設施項目 Web3Graph 宣布獲得 Huobi Incubator 種子輪投資，成功入選孵化器。Web3Graph 是下一代基于事件的開放圖譜協議，旨在成為 Web3.0 項目的全新數據圖譜基礎設施。[2022/5/6 2:55:07]

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交易分析

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（單位 ETH） 、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 Top 10 數據如下：

存錢總額 Top 10：

提款地址總額 Top 10：

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。

Tornado.Cash 推出了匿名挖礦激勵措施（參見：anonymity-mining），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；

Dora Factory完成Substrate多簽錢包產品:4月20日消息，根據Web3 Foundation GitHub公布的信息，DAO-as-a-Service基礎設施Dora Factory已在Web3 Foundation的資助下完成了基于Parity開發的多重簽名模塊（Multisig Pallet）開源前端產品。

多重簽名是DAO和去中心化治理的重要基礎設施，也是Dora Factory波卡工廠的核心組建之一。在Dora Factory Multisig向波卡和Substrate開發者社區提供開源基礎模塊的時，也將逐步開始向Kusama和波卡平行鏈生態提供多重簽名服務，支持去中心化社區和去中心化治理的發展。

此前，Dora Factory開發者社區在波卡生態最早建設了二次方資助、Moloch DAO v1/v2等Substrate基礎設施，并向社區開源。[2022/4/20 14:36:18]

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；

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 Top 10：

排除挖礦地址后取款地址總額 Top 10：

> 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（此部分大概率為挖礦或小白用戶），過濾后數據變化如下：

Conflux生態MoonSwap 上線新功能DappStore:據官方消息，MoonSwap將于3月9日19:00正式上線DappStore新功能。用戶可通過MoonSwap DappStore一鍵訪問Conflux和Ethereum和BSC，HECO，OKexchain生態項目。屆時MoonSwap APP端還將同步開啟多鏈跨鏈錢包功能。

同時MoonSwap始終致力于生態互通和生態繁榮，打造生態入口,隨著Conflux與BSC的資產跨鏈互通。

作為Conflux生態的入口級產品，MoonSwap一直以給Conflux的用戶最絲滑最人性化的產品體驗為初心。并將DeFi、NFT、平臺等功能融為一體，打造綜合性的去中心化交易平臺。[2021/3/9 18:28:46]

存款地址總額Top 10：

提款地址總額Top 10：

> 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：

eToro首席執行官：經濟低迷期間比特幣交易量微不足道:金色財經報道，eToro首席執行官Yoni Assia說，就短期市場信號而言，目前大型交易商轉向石油或黃金的情況更為普遍。Assia表示，包括加密貨幣交易在內，eToro的整體交易活動在3月份有所增加，黃金購買量尤其達到了“歷史最高水平”。他說，交易員僅在3月第一周就買進了價值74億美元的黃金。雖然散戶投資者越來越多地轉向比特幣，但與其他硬資產相關的活動相比，他們在經濟低迷期間的交易量微不足道。[2020/3/27]

過濾中繼地址后的提款地址次數Top 10：

> 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。

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。

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。

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。

充幣地址和提幣地址之間的關系

聲音 | eToro創始人Yoni Assia：比特幣可能需要至少300天才能突破其歷史最高點:據Zycrypto消息，社交交易平臺eToro的創始人兼首席執行官Yoni Assia表示，比特幣可能還需要至少300天才能突破其歷史最高點20,000美元的價格。到目前為止，比特幣已經經歷了兩次熊市，數據中一個明顯的規律是，比特幣熊市似乎總是比上一個更長，例如，2011年至2013年的熊市持續了近600天，2013年至2017年的熊市持續了1000多天。而第三次熊市始于2018年，并被認為在2019年底結束，行情出現了大幅上漲，而根據這一趨勢，比特幣可能不得不在未來300天內進一步整合。[2019/9/22]

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（圖中地址后面的d代表充值地址，w代表提幣地址）

第一種情況

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

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tornado 100eth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

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（本文取樣只取了直接交易對手，如果取更深層次的交易對手準確率會更高），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。

05

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。

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Tornado 100ETH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（占 8 個充幣地址存入ETH總量的一小部分），

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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