Tornado隱私性觀察報告：真的能做到100%不被發現么？_TOR:ETH

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。

EOA賬戶地址0xA1807F將16.4枚ETH轉至Tornado Cash:金色財經報道，據CertiK監測，被Etherscan標記為“Fake_Phishing76558”的黑地址將資金轉入EOA賬戶地址0xA1807F，后者又將16.4枚ETH（約2.98萬美元）轉至Tornado Cash。目前該EOA地址仍有約2.1枚ETH（約3800美元）。[2023/3/24 13:24:28]

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；

Bitbns交易所已經完成 BitTorrent （BTT）拆分:據官方消息，Bitbns交易所已經完成 BTT 代幣拆分，支持BTT 代幣1:1000 的拆分和兌換計劃，BTT新代幣合約地址為 TAFjULxiVgT4qWk6UZwjqwZXTSaGaqnVp4。新幣為BTT，兌換完成后充值的舊的代幣更名為BTTOLD，平臺內的用戶無需進行任何操作即可完成兌換。

BitTorrent Chain是異構鏈跨鏈互操作擴容協議，采用 POS（Proof of Stake）共識機制 ，通過側鏈進行智能合約的擴展，支持 Ethereum 、TRON 、BSC 公鏈跨鏈，未來將逐步支持更多公鏈。[2022/1/11 8:40:58]

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：

聲音 | StormGain首席執行官：比特幣減半可能會極大地改變供需關系:金色財經報道，加密交易平臺StormGain的首席執行官Alex Althausen表示，亞馬遜的股價在1997年飆升至每股300美元以上，在2000年代初互聯網泡沫破滅后跌至6美元以下，現在的交易價格為每股1789美元。Althausen看到數字貨幣也發生了同樣的亞馬遜式模式。他的建議是密切關注2020年比特幣減半的情況，這可能會極大地改變加密貨幣的供需關系。[2019/12/26]

存款地址總額Top10

提款地址總額Top10

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：

動態 | Microsoft Store被發現8個有害應用 劫持用戶CPU挖掘加密貨幣:據CoinDesk消息，2月15日，安全公司賽門鐵克（Symantec）在官網發表文章，稱于1月份在Microsoft Store發現了8個有害應用，這些應用來自DigiDream、1clean和Findoo三家開發商，涵蓋了計算機和電池優化教程、網絡搜索、網頁瀏覽以及視頻查看和下載等領域。應用里面植入了Coinhive腳本，能劫持用戶的CPU挖掘門羅幣。微軟在接到賽門鐵克報告后，現已將這些應用刪除。[2019/2/15]

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。

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。

eToro擴大了加密貨幣交易范圍:據coindesk消息，本周二，eToro正式推出一種成熟的加密貨幣交易系統和相應的移動錢包，并向美國拓展業務，包括BTC、ETH、LTC、XRP、DASH、BCH、XLM、RTC、NEO和EOS等。eToro首席執行官Yoni Assia表示，世界各地的消費者不管他們的專業技能如何，都應該有機會使用他們需要的工具來參與到加密貨幣市場中。在此之前，eToro公司只在非常有限的加密貨幣基礎上進行交易。[2018/5/16]

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：

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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