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。

ARA攻擊者已將987 BNB存入Tornado Cash:金色財經消息，據CertiK官方推特發布消息稱，ARA攻擊者已將987 BNB存入Tornado Cash。

此前報道，ARA遭受閃電貸攻擊，攻擊者獲得了124,000 BUSD。[2023/7/28 16:04:36]

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；

被Bscscan標記為“NimbusPlatform Exploiter 2”的黑地址已將資金轉至Tornado Cash:金色財經消息，據CertiK監測，被Bscscan標記為“NimbusPlatform Exploiter 2”的黑地址0x9D3B5…已將資金轉至Tornado Cash。截至目前，NimbusPlatform攻擊者已經轉移278枚BNB（約9.1萬美元）。[2023/3/17 13:09:48]

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

STORJ(Storj)突破0.64美元 24H最高漲幅32.78%:據Gate.io行情顯示，存儲概念項目STORJ幣價近日持續上漲，今日突破0.64美元，截至今日10:00，24H漲幅最高達32.78%，當前漲幅28.37%；24H最高價0.6488美元，當前報價0.6321美元。[2020/8/29]

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。

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。

動態 | 加密公司StormGain將贊助英超足球俱樂部Newcastle:據Finance Magnates消息，英超聯賽足球俱樂部Newcastle與加密公司StormGain達成協議，StormGain將贊助Newcastle。[2019/7/26]

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：

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

聲音 | eToro CEO：一些國家將在未來五年內用加密貨幣取代其法定貨幣:據financemagnates消息，社交交易平臺eToro的首席執行官Yoni Assia稱，無論因為是當下的市場條件還是加密貨幣行業的本質，美國證券交易委員會短時內都不太可能通過加密貨幣ETF。另外，一些國家將在未來五年內用加密貨幣取代其法定貨幣。[2019/1/9]

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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