Tornado.cash: 一個關于匿名和 zk-SNARKs 的故事

譯文出自：登鏈翻譯計劃

譯者：翻譯小組

校對：Tiny熊

越來越多的項目攻擊后，我們可以看到一種新的黑客模式出現：

通過tornado.cash獲得匿名ETH。

用ETH來支付黑客交易的費用。

使用閃電貸來減少資本需求。

通過大量的資本，創造一些失衡，并對失衡進行套利。

盡可能多地重復前面的過程

償還閃存貸款，留下利潤。

閃電貸和創造失衡當然值得寫博客文章。但本文我們將仔細研究Tornado.cash。

那么Tornado.cash是什么呢？

Tornado.cash

MoneyRoomTornado.cash是一個充滿錢的屋子

想象一下，我們有一個房間，只有一扇門，房間門口有一個警衛。任何人都可以走到警衛面前，給他一張100美元的紙幣。警衛接過紙幣，把它放在上鎖的房間里。然后他要求給錢的人想一個非常大的數字。這個人沒有直接給他這個數字，而是計算出這個數字的哈希值，寫下來交給警衛。帶有哈希值的紙被扔進一個大碗里。

不妨想象一下，隨著時間的推移，成百上千的人也會這樣做。然后，房間里會有成千上萬張100美元的紙幣，警衛會有一個碗，里面有成千上萬張含有哈希值的紙。

如果有人想要回他的100美元，他可以走到警衛那里。最簡單的解決辦法就是向警衛出示之前的隨機數。警衛可以計算哈希值，并檢查所有文件是否有這樣的哈希值。如果他發現一個，他就會銷毀那張紙，并把100美元還給你。

蒂芙尼以115 ETH購買Rocket Factory的Okapi NFT，進入NFT領域:3月26日消息，美國珠寶品牌蒂芙尼（Tiffany & Co.）發推宣布購買NFT系列Rocket Factory（火箭工廠）的Okapi NFT，進入NFT領域。根據OpenSea數據，5天前，Okapi NFT 以 115 ETH 售出。目前，蒂芙尼已將推特頭像設置為該NFT。

Rocket Factory由美國藝術家Tom Sachs于去年8月份推出，火箭由頭部、主干和尾部3個組件NFT組成，三種不同類型的組件可組合生成完整的火箭，完整火箭的上限數量為1000枚。[2022/3/27 14:19:45]

但如果我們這樣做，存在警衛作惡的風險？他可以秘密地追蹤哪張100美元屬于哪個隨機數，從而暴露我們的身份。

用球為例解釋零知識

現在，如果我們能向警衛證明，我們知道一個秘密的數字，在不透露實際數字的情況下，在碗內對承諾進行哈希運算呢？那么，我們可以用零知識證明來做到這一點。零知識證明是很復雜的，但概念化的簡單方法是下面這個例子。

想象一下，你是盲人，我給你兩個球，感覺完全一樣，重量也一樣。現在我告訴你這兩個球的顏色不同。附近沒有其他人。你怎么能知道我說的是不是真的呢？

你可以在每只手上放一個球，把它們展示給我看。現在你把它們放在你的背后，你要么在兩只手之間交換球，要么不交換。然后你把它們拿給我看，并問我：'我是否交換了球？現在，如果兩個球都是同樣的顏色，將有50%的機會猜對。但如果連續答對了15次，你幾乎可以肯定說這兩個球確實是不同顏色的。因為隨機猜對15次，幾乎不可能。

Acala Contributor Yuzhu: DeFi 與 Staking 衍生品結合將是一個更廣闊的藍海市場:據官方消息，幣贏CoinW《共識52》第九期《Polkadot的進化之路——Acala能否掀起下一輪DeFi熱潮?》主題AMA主題中Acala Contributor Yuzhu講到：

金融是時間的游戲，DeFi 結合 Staking 衍生品的新玩法也將是一個廣闊的藍海市場。波卡作為目前 POS 市值最高的區塊鏈網絡，在經濟模型的設計上，不管是 Staking 還是平行鏈插槽競拍，以及治理上，都將會鎖定大部分的 DOT，而這鎖定住的流動性將會催生出許許多多的流動性衍生品。因此，Acala 所推出的 Staking 衍生品作為開箱即用的基礎 DeFi 產品組件之一，和 aUSD 一樣，開發者和項目都是能夠基于 LDOT/LKSM 做越來越豐富的上層 DeFi 應用。[2020/11/19 21:22:43]

我現在已經向你證明了這些球是不同顏色的，但卻沒有透露實際的顏色，因此被稱為零知識證明。你不知道這些球是綠色、黑色、橙色還是別的什么。

取回你的錢

現在有人可以向警衛證明，他實際上知道一個數字，這個數字對應碗里的一個數字。這個證明產生了一個特定的簽名。警衛寫下簽名，并將其儲存起來。每當有人提供一個新的證明時，他可以檢查同一證明是否已經被使用。如果它已經被使用過，那么有人試圖用相同的隨機數字獲得多張100美元。

USDC Incinerator在以太坊網絡銷毀2100萬枚USDC:金色財經報道，Whale Alert數據顯示，北京時間8月11日02:56，USDC Incinerator在以太坊網絡上銷毀2100萬枚USDC。銷毀哈希為9ce14f6319d5aa57135ec42a0215c45ef831086e24c749da137e47d1b577d8b8。[2020/8/11]

因此，盡管該數字的哈希值仍在我們的碗內，而且警衛不知道哪些哈希值已經再次取出了100美元，但他可以意識到有人正試圖多次使用同一證明。

現在拿回這100美元后，他們不能直接追溯到原來的100美元，即使警衛是惡意的。

從零知識到zk-SNARKs

在區塊鏈的世界里，正常的零知識證明有一個問題：連續問很多遍，等待答案，需要來回幾次交易。這根本就不是很有效率。有了zk-SNARKs，或者非交互式零知識證明，我們可以在一輪中完成證明。基本上，問題是根據隨機預言機模型預先確定的。然后驗證者可以在一次交易中發送所有答案。

zk-SNARKs的概念是一個非常有趣的話題。Vitalik發布了一個適合初學者的介紹鏈接。好吧，盡可能的方便初學者。如果你想真正深入了解它背后的數學，這將是不容易的。我自己當然沒有弄清楚文章中的所有內容，但如果你只想知道基本情況，這里是我的高層次理解：

zk-SNARKs是基于非常繁重的計算，比如計算1億次哈希值。

“黑色星期五”期間Coinbase在Apple App Store排名飆升:“黑色星期五（3月13日）”期間市場見證了比特幣價格的大幅下跌，但至少有一個指標出現明顯上漲：Coinbase在Apple App Store交易應用的排名。

The Block作者Steven Zheng指出，在“黑色星期四（3月12日）”之后的第二天，Coinbase的排名飆升40%以上，在Apple App Store排名第383位。（The Block）[2020/4/19]

驗證一個證明本身并不要求運行繁重的計算。

實際數據由多項式表示，例如：x2-4x7。

使用因子定理，我們可以將某些多項式轉化為其最低度多項式的倍數。

然后利用多項式承諾和Schwartz-Zippellemma，我們可以通過隨機檢查一些坐標來驗證此類多項式的證明。

要正確理解這一點，請閱讀Vitalik的文章：https://vitalik.ca/general/2021/01/26/snarks.html。

從理論到實踐：Tornado.cash

tornado.cash

使用zk-SNARKs，tornado.cash允許你將固定金額的ETH、DAI、cDAI、USDC、cUSDC或USDT存入合約。在存款時，你會收到一個備份代碼，用于以后提取資金。

為什么用固定金額？基本上每個固定金額都是它自己的匿名性設置。你可以在上面的截圖中看到，當時0.1ETH的匿名度是426。意味著目前還有426人可以獲得0.1ETH。而由于存款是公開信息，當你存入0.1ETH時，這些0.1ETH以后可以追蹤到這427人，但不能直接追蹤到你。

動態 | eToro推出區塊鏈解決方案應對財富不平等:據cointelegraph報道，根據11月7日的新聞稿，交易平臺eToro最近公布了由區塊鏈驅動的社會項目GoodDollar，以解決全球財富不平等問題。eToro已向該項目投入了100萬美元的資金，并正在尋求更多的合作伙伴加入該計劃。[2018/11/8]

這有多安全？在匿名性方面，匿名集有多大，人們的存款和提款有多頻繁，它就有多安全。如果你有一個30,000人的集合，但幾個月沒有存款/提款。現在你來存款，等了一天又取款，要追蹤資金到你身上將是非常容易的。因此，請密切關注統計頁面。

它是如何工作的？利用pedersenhashfunction可以有效地計算出橢圓曲線上的hash，以用于zk-SNARK。snarkjs則用來進行初始設置和自動生成Solidity驗證器合約。

所有細節可在白皮書中找到。

Tornado.cash的治理

Tornado.cash協議正在計劃增加治理。將包括自己的TORN代幣，TORN55%將被用作金庫，30%支付給團隊和投資者，5%空投給服務的早期用戶以及10%用于新概念的匿名挖礦。

由于tornado.cash服務只有在很多人使用時才是安全的，所以TORN會進一步激勵人們在合約中留下資金，并為此向他們支付TRON。這將以充分保持礦工的匿名性的方式進行。

去匿名化

現在有人已經開始嘗試去匿名化用戶。這可以通過三個指標來達到目的：

發送存款/取款的每日的時間

Gas價格分布

交易圖表分析

例如：

當該服務的大多數用戶生活在歐洲，而你生活在新西蘭，在你的時間下午4點左右與合約交互時，在歐洲將是凌晨4點。因此，要識別你會非常容易。

大多數錢包傾向于MetaMask自動設置Gas價格，從而提供一些信息來識別用戶。

擁有多個地址的用戶可能用這些地址與相同的服務進行交互。在最壞的情況下，這些地址之間甚至有直接的聯系，或是通過交易圖表能夠將某些地址映射在一起。

如果你嚴格遵守規則，所有這些問題都是可以防止的：

使用0-24的隨機數發生器，在你發送存款/取款時為你生成一個時間

在隨機數生成器的幫助下，手動設置你的交易gas成本，或使用多個錢包

使用一個新的地址取款，以后不要用這個地址和另一個地址使用相同的服務

本翻譯由CellNetwork贊助支持。

來源：https://soliditydeveloper.com/tornado.cash

參考資料

登鏈翻譯計劃:https://github.com/lbc-team/Pioneer

翻譯小組:https://learnblockchain.cn/people/412

Tiny熊:https://learnblockchain.cn/people/15

tornado.cash:https://tornado.cash/

Tornado.cash:https://tornado.cash/

隨機預言機模型:https://en.wikipedia.org/wiki/Random_oracle

鏈接:https://vitalik.ca/general/2021/01/26/snarks.html

多項式:https://en.wikipedia.org/wiki/Polynomial

因子定理:https://en.wikipedia.org/wiki/Factor_theorem

Schwartz-Zippellemma:https://en.wikipedia.org/wiki/Schwartz-Zippel_lemma

統計頁面:https://explore.duneanalytics.com/public/dashboards/UEU02CHiGtNw9crfeD6OJ7bKPnvFtNjOgZ7Vc6uj

pedersenhashfunction:https://iden3-docs.readthedocs.io/en/latest/iden3_repos/research/publications/zkproof-standards-workshop-2/pedersen-hash/pedersen.html#pedersen-hash

snarkjs:https://github.com/iden3/snarkjs

白皮書:https://tornado.cash/Tornado.cash_whitepaper_v1.4.pdf

正在計劃增加治理:https://tornado-cash.medium.com/tornado-cash-governance-proposal-a55c5c7d0703

去匿名化用戶:https://arxiv.org/pdf/2005.14051.pdf

CellNetwork:https://www.cellnetwork.io/?utm_souce=learnblockchain

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