ADO:Tornado隐私性观察报告:真的能做到100%不被发现么?

来源:创宇区块链安全实验室

前言

Tornado.Cash作为以太坊网络上最火的去中心化隐私解决方案,打破了存款人和取款人地址之间的链上链接,做到了交易机密性,保护了用户隐私。

越来越多有隐私需求的用户开始使用Tornado.Cash,那Tornado.Cash真正的隐私性到底如何,能做到百分百的安全吗?

知道创宇区块链安全实验室?将对Tornado.Cash进行多维度分析,探索Tornado.Cash真正的隐私可靠性。

Tornado.Cash工作原理

在分析Tornado.Cash之前,我们必须知道Tornado.Cash的工作原理。

Tornado.Cash使用智能合约,接收来自一个地址的代币存款,并允许他们从不同的地址提款,并且通过零知识证明阻断了存款地址和提款地址之间的联系,让隐私性得到了保护。

其中,匿名池的大小直接决定了Tornado.Cash隐私可靠性的高低,想想如果只有一笔存款进入匿名池,那不管从哪个地址提款,肯定和存款地址是同一个人。

感兴趣的读者可以阅读官方文档:how-does-tornado.cash-work。

前期准备

Tornado.Cash目前支持?ETH?及ERC20代币存、提款交易,我们选取了其中交易量最大的ETH进行隐私性分析,提取了2021-11-04日之前,所有Tornado.Cash合约的交易记录,数据如下表所示:

可以看到,在启用代理合约后,大量交易都是通过代理进行,通过匿名池交易量占比图可知,1ETH匿名池和10ETH匿名池是使用最多的匿名池。

被荷兰当局逮捕的Alexey Pertsev证实是Tornado Cash开发者:金色财经报道,被荷兰当局逮捕的Tornado Cash开发者是Alexey Pertsev,Alexey Pertsev的妻子Ksenia Malik已向媒体证实。Ksenia Malik表示,对其丈夫被捕感到震惊,目前正在与律师合作,并称“我丈夫没有做任何违法的事情。”FIOD的一位发言人拒绝就被捕者的身份发表评论。(The Block)[2022/8/13 12:22:18]

交易分析

交易分类

对所有交易进行存款、提款归类后,统计了每个地址存/提款总额、次数、最大存/提款金额、最小存/提款金额统计。得到了22714个存款地址,31737个提款地址,其中存/提款总额Top10数据如下:

存钱总额Top10

提款地址总额Top10

可以看到,存款地址和提款地址并不是一一对应,也无法知道存款地址和取款地址之间的关系。

挖矿地址过滤

Tornado.Cash推出了匿名挖矿激励措施,用于增加匿名池内交易的数量,提高Tornado.Cash整体的隐私可靠性。

所以我们第一步便是过滤掉匿名池内的挖矿交易,可以大大降低匿名池内交易数量。

通过分析观察,发现挖矿地址有如下特征:

挖矿地址会到Tornado.Cash矿池合约地址0x746aebc06d2ae31b71ac51429a19d54e797878e9提取TRON代币;

派盾:监测到Raptor2发生Rug Pull,损失855枚BNB:2月21日消息,派盾(PeckShield)监测到Raptor2发生Rug Pull,地址0xdaa5e5692f24b0284cbd9fb6fbe2ddc78bf4d34a已经抛售Raptor2并将855枚BNB存入以太坊隐私交易平台Tornado.cash。[2022/2/21 10:06:20]

挖矿地址没有隐私保护需求,提款的时候一般直接使用自己钱包地址支付矿工费;

挖矿地址一般是常用且交易比较多的老地址;

采用该方法获取到1051个满足条件的矿池地址。排除挖矿地址后,存、提款地址数量变化如下:

排除挖矿地址后存款总额Top10

排除挖矿地址后取款地址总额Top10

相同地址过滤

存款地址和提款地址相同的交易,没有交易隐私性,所有也可以过滤掉,过滤后数据变化如下:

存款地址总额Top10

提款地址总额Top10

NBA波特兰开拓者队球衣将增加StormX广告:金色财经报道,加密返现提供商StormX与俄勒冈州NBA球队波特兰开拓者队达成赞助协议,后者将在下个赛季在他们的球衣上增加StormX广告。尽管PayPal是菲尼克斯太阳队目前的广告补丁合作伙伴,但StormX将成为第一家将其品牌展示在NBA球衣上的纯加密公司。[2021/7/2 0:21:08]

过滤中继地址

为了最大化提款地址的隐私性安全性,大部分用户提款时,会选择使用中继器来支付矿工手续费,所以一次提款操作,会有两笔交易。

其中一笔小额是支付给中继器的手续费,另外一笔才是真正的提款交易,如下图

我们使用过滤条件:max>0.8|(max<=0.1&max>=0.08)对中继器交易进行过滤,过滤后数据变化如下:

过滤中继地址后的提款地址次数Top10:

同一用户关联地址关系

接下来分析torando交易池里面的地址是否存在关联关系,在分析之前我们首先排除了矿池地址和中继器地址之后再进行分析。

分析办法采用直接交易对手分析方式,假设A是充币地址,B是提币地址,A和B之间没有直接关系,但C地址是A的直接交易对手,C地址同时也是B的直接交易对手,那我们可以判定A和B是有关联的,直接交易对手的数据直接从链探查询获取。

按地址类型区分可以把关系分为:充币地址与充币地址,提币地址与提币地址以及充币地址与提币地址三类关系,这三类关联关系都适用于不同的场景。

Acala Contributor Yuzhu : Acala 正致力于冲破智能合约沙箱:据官方消息,币赢CoinW《共识52》第九期《Polkadot的进化之路——Acala能否掀起下一轮DeFi热潮?》主题AMA主题中Acala Contributor Yuzhu讲到:

目前市面上的智能合约仅仅只是一个封闭的沙箱,合约与链本身拥有一定的屏障,正如以太坊 EVM 所发行的 ERC-20 资产或是 Dapp 是无法直接用于以太坊原链本身的。而此前 Acala 已经添加了智能合约模块,Acala 团队正致力于冲破 EVM 封闭的智能合约沙箱,让基于 Acala 上层智能合约所构建的 Dapp 能与 Acala 原链本身的稳定币 aUSD 以及其他内置模块相互兼容,为未来基于 Acala 网络中的各式各样的上层 DeFi 应用打好坚实的基础。[2020/11/19 21:22:46]

1、充币地址与充币地址之间的关系

由于tornado只能存0.1ETH、1ETH、10ETH、100ETH,所以在实际转账过程中,可能会出现资金分配,矿工费分配,或者存入之后地址剩余ETH汇集等情况。

2、提币地址与提币地址之间的关系

在需要提款时,提款地址之间可能也会存在汇集的可能,比如汇集到交易所。

3、充币地址和提币地址之间的关系

充币地址和提币地址之间是否任然存在关联,这是关键所在,如果是一个非常熟悉隐私交易的黑客,他可能会想尽一切办法来切断关键地址之间的联系,但实际操作过程中因为都是人在操作,难免会有疏忽或者遗漏,可能会留下蛛丝马迹。

基于以上三个场景和关联类型的猜想,我们先对100ETH的交易池进行分析。根据直接交易对手数据直接生成相应的关联图

第一种情况

充币地址与充币地址存在关联关系,以0x0022d8bda338fd7e5c7248f32090252fd6dc11ef为例:

声音 | eToro首席执行官:区块链技术将对全球金融产生巨大影响:eToro首席执行官Yoni Assia在接受Bitcoinist的采访时表示,目前对加密资产的理解程度是被用户大规模采用和投资的障碍之一。此外,这仍然是一个非常年轻的资产类别,比特币出现了还不到10年。需要相信,随着时间的推移,可扩展性、速度、波动性等方面的挑战将得到解决。监管将导致机构和中介机构更多地采用加密资产,这将加速大规模采用。Assia认为,加密和其基础的区块链技术将对全球金融产生巨大影响。区块链有可能通过实现所有资产(而不仅仅是货币)的token化来彻底改变金融。随着时间的推移,相信将看到前所未有的财富被转移到区块链上。[2018/10/18]

该地址与多个充币地址间出现过交易对手重叠的情况,链上分析这些地址的关系,可以判断出该地址在对tornado先后充值100ETH和10ETH之后

剩余的ETH汇集到了0x6bafcd65f9ad3a99509d8d7d987acfa393db7c39地址中,并由该地址将剩余的0.1ETH也充值到tornado交易池中。

第二种情况

提币地址与提币地址之间存在关联关系,以0x9c67d8383f1eeb6e2ff2b0d296aa6a51ea2858a1为例:

该地址与多个提币地址之间产生关联关系,这些地址都从tornado100eth的交易池中发起过提币行为,每个地址都提取了1000ETH

并在提币之后都汇集到了0x120cffb605c8127442c2f8515eb25749cce52947地址中

继续分析后续路径可以看到0x120cffb605c8127442c2f8515eb25749cce52947又将ETH进行了多次周转最终到了0x32e9dc9968fab4c4528165cd37b613dd5d229650等地址中,并最终经过Swap将ETH换成其他代币转到了币安等交易所中。

上面两种情况,隐私交易都只在充币端或者提币端之后产生了关联,虽然能够追溯到一些信息,但充币和提币之间的联系还是断开的,那么我们探索第三种情况。

正所谓人无完人,再缜密的计划也可能留下线索,如果tornado的使用者在使用时没有完全隔离地址,则通过交易对手的关系是有可能关联上的,以0x167ae15b74cd20482e80f7e425b4ae6d2cc631c4为例。

在上面关联关系中,五个地址都通过直接交易对手0x4278314c1a50da6014e580cbff34fc383b335049进行关联,从而在一定程度上可以将这五个地址的出入金关系建立起来,如果进一步挖掘金额和后续资金流向关系,则可以尝试进一步溯源。

在整个试验中,100ETH池子有4132个充币地址,有703个提币地址,清洗出来有直接交易对手重叠的关联地址有2859个,大约占整个地址59%左右,说明大部分人在使用tornado隐私协议的时候,因为使用上的疏忽,并没有做到100%的隐私。

挖出关联地址也意味着对tornado的溯源成为一种可能,在获取到大量的关联地址之后可以根据交易所地址的kyc或者ens推特等渠道进一步挖掘真实信息。

基于案例验证结果数据

我们从链探的黑客事件库中挖掘历史上发生过的一些安全事件,并筛选出事件中使用了tornado的相关地址按照上述理论进行分析。

对KuCoin被盗事件进行分析

直接交易对手关联地址分析

黑客通过8个地址将ETH存入到Tornado100ETH的交易池中,这8个充币地址通过直接交易对手0x23156749a0acefc8f07b9954d181d50084c1519e和0x82e6b31b0fe94925b9cd1473d05894c86f277398进行了关联。

而从上面的关联图可以看到由于黑客疏忽,充币地址0x34a17418cec67b82d08cf77a987941f99dc87c6b通过直接交易对手地址0x82e6b31b0fe94925b9cd1473d05894c86f277398和提币地址0xc609b3940be560c8c00e593bea47fb6ecef6b2c6进行了关联。

0xc609b3940be560c8c00e593bea47fb6ecef6b2c6只提币2900ETH,

可以看到黑客因为0x82e6b31b0fe94925b9cd1473d05894c86f277398中没有足够的矿工费,

先后从0xc609b3940be560c8c00e593bea47fb6ecef6b2c6和0x23156749a0acefc8f07b9954d181d50084c1519e中转出过矿工费到0xc609b3940be560c8c00e593bea47fb6ecef6b2c6,

而正好充币地址的矿工费也从这两个地址转出过,从而让提币地址和充币地址建立了关联。

继续顺藤摸瓜可以发现,提币出来的ETH又转到了其他地址,在整个链路上继续深入,可以发现ETH被分散发到了很多地址,并有大量的ETH转入了币安的充币地址0x28c6c06298d514db089934071355e5743bf21d60

至此,整个链路追踪在币安断开,如果能获取到币安kyc信息便可具体定位人员。

交易所Liquid被盗

发现四个充币地址向100ETH的池子充过币,并且通过直接交易对手0x5578840aae68682a9779623fa9e8714802b59946关联。

FinNexus?DeFi?项目被盗

发现两个充币地址关联,0x5271b379f3e1954e20791142d734596a3de28efd和0x5ebc7d1ff1687a75f76c3edfabcde89d1c09cd5f都向100eth的池充过ETH,并通过直接对手0xfe381bc045b85e0acd93e85ecfe65ecb0fec2a44关联。

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