Tornado.cash: 一个关于匿名和 zk-SNARKs 的故事

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译文出自：登链翻译计划

译者：翻译小组

校对：Tiny熊

越来越多的项目攻击后，我们可以看到一种新的黑客模式出现：

通过tornado.cash获得匿名ETH。

用ETH来支付黑客交易的费用。

使用闪电贷来减少资本需求。

通过大量的资本，创造一些失衡，并对失衡进行套利。

尽可能多地重复前面的过程

偿还闪存贷款，留下利润。

闪电贷和创造失衡当然值得写博客文章。但本文我们将仔细研究Tornado.cash。

那么Tornado.cash是什么呢？

Tornado.cash

MoneyRoomTornado.cash是一个充满钱的屋子

想象一下，我们有一个房间，只有一扇门，房间门口有一个警卫。任何人都可以走到警卫面前，给他一张100美元的纸币。警卫接过纸币，把它放在上锁的房间里。然后他要求给钱的人想一个非常大的数字。这个人没有直接给他这个数字，而是计算出这个数字的哈希值，写下来交给警卫。带有哈希值的纸被扔进一个大碗里。

不妨想象一下，随着时间的推移，成百上千的人也会这样做。然后，房间里会有成千上万张100美元的纸币，警卫会有一个碗，里面有成千上万张含有哈希值的纸。

如果有人想要回他的100美元，他可以走到警卫那里。最简单的解决办法就是向警卫出示之前的随机数。警卫可以计算哈希值，并检查所有文件是否有这样的哈希值。如果他发现一个，他就会销毁那张纸，并把100美元还给你。

YF即将上线虎符交易所:据官方消息，YF即将上线虎符交易所，第一枚YF于今年9月诞生，由社区发起，以公平、公开、透明的方式实现生态自治，总量21000枚，100%挖矿产生。YF作为社区自治的DAO治理代币，当前获得社群广泛共识，YF治理委员会拥有120位成员，并在其基础上，演化出战略委员会、俱乐部节点、教育委员会等多层次治理结构。

目前，持有1YF即可获包括终身区块链教育在内的多项特殊权益，并拥有YF的治理权，以及不断增加的挖矿空投。登陆虎符交易所将会为广大用户提供更多富有创新性的新玩法和应用场景。[2020/11/2 11:26:16]

但如果我们这样做，存在警卫作恶的风险？他可以秘密地追踪哪张100美元属于哪个随机数，从而暴露我们的身份。

用球为例解释零知识

现在，如果我们能向警卫证明，我们知道一个秘密的数字，在不透露实际数字的情况下，在碗内对承诺进行哈希运算呢？那么，我们可以用零知识证明来做到这一点。零知识证明是很复杂的，但概念化的简单方法是下面这个例子。

想象一下，你是盲人，我给你两个球，感觉完全一样，重量也一样。现在我告诉你这两个球的颜色不同。附近没有其他人。你怎么能知道我说的是不是真的呢？

你可以在每只手上放一个球，把它们展示给我看。现在你把它们放在你的背后，你要么在两只手之间交换球，要么不交换。然后你把它们拿给我看，并问我：'我是否交换了球？现在，如果两个球都是同样的颜色，将有50%的机会猜对。但如果连续答对了15次，你几乎可以肯定说这两个球确实是不同颜色的。因为随机猜对15次，几乎不可能。

虎符联合创始人陈小海：DeFi前景非常好，但目前的安全问题需谨慎:金色财经报道，9月24日，链上ChainUP三周年峰会于深圳举办。在《DeFi暗潮涌动，CEX如何更好的把握市场》圆桌对话环节，对于CEX是否被DEX分流的讨论，虎符联合创始人陈小海认为，中心化交易所在新风口热点到来时，更多顺势而为，在风口上自身结合做产品创新。持续的创新能力和市场敏锐度的把控非常重要。

DEX和CEX并不是竞争关系，各有长短，相辅相成。DeFi未来市场前景非常好，基于DeFi类应用刚刚开启，但目前二级市场炒作和安全很多风险同时存在，市场投资者需保持谨慎态度。[2020/9/24]

我现在已经向你证明了这些球是不同颜色的，但却没有透露实际的颜色，因此被称为零知识证明。你不知道这些球是绿色、黑色、橙色还是别的什么。

取回你的钱

现在有人可以向警卫证明，他实际上知道一个数字，这个数字对应碗里的一个数字。这个证明产生了一个特定的签名。警卫写下签名，并将其储存起来。每当有人提供一个新的证明时，他可以检查同一证明是否已经被使用。如果它已经被使用过，那么有人试图用相同的随机数字获得多张100美元。

因此，尽管该数字的哈希值仍在我们的碗内，而且警卫不知道哪些哈希值已经再次取出了100美元，但他可以意识到有人正试图多次使用同一证明。

现在拿回这100美元后，他们不能直接追溯到原来的100美元，即使警卫是恶意的。

从零知识到zk-SNARKs

金色晨讯 | 虎符超华：CMC收录的交易所没超过千家:1.美国众议院金融服务委员会就Libra相关问题造访瑞士，对私人控制的替代性全球货币表示担忧。

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在区块链的世界里，正常的零知识证明有一个问题：连续问很多遍，等待答案，需要来回几次交易。这根本就不是很有效率。有了zk-SNARKs，或者非交互式零知识证明，我们可以在一轮中完成证明。基本上，问题是根据随机预言机模型预先确定的。然后验证者可以在一次交易中发送所有答案。

zk-SNARKs的概念是一个非常有趣的话题。Vitalik发布了一个适合初学者的介绍链接。好吧，尽可能的方便初学者。如果你想真正深入了解它背后的数学，这将是不容易的。我自己当然没有弄清楚文章中的所有内容，但如果你只想知道基本情况，这里是我的高层次理解：

zk-SNARKs是基于非常繁重的计算，比如计算1亿次哈希值。

验证一个证明本身并不要求运行繁重的计算。

实际数据由多项式表示，例如：x2-4x7。

使用因子定理，我们可以将某些多项式转化为其最低度多项式的倍数。

然后利用多项式承诺和Schwartz-Zippellemma，我们可以通过随机检查一些坐标来验证此类多项式的证明。

要正确理解这一点，请阅读Vitalik的文章：https://vitalik.ca/general/2021/01/26/snarks.html。

从理论到实践：Tornado.cash

tornado.cash

使用zk-SNARKs，tornado.cash允许你将固定金额的ETH、DAI、cDAI、USDC、cUSDC或USDT存入合约。在存款时，你会收到一个备份代码，用于以后提取资金。

为什么用固定金额？基本上每个固定金额都是它自己的匿名性设置。你可以在上面的截图中看到，当时0.1ETH的匿名度是426。意味着目前还有426人可以获得0.1ETH。而由于存款是公开信息，当你存入0.1ETH时，这些0.1ETH以后可以追踪到这427人，但不能直接追踪到你。

这有多安全？在匿名性方面，匿名集有多大，人们的存款和提款有多频繁，它就有多安全。如果你有一个30,000人的集合，但几个月没有存款/提款。现在你来存款，等了一天又取款，要追踪资金到你身上将是非常容易的。因此，请密切关注统计页面。

它是如何工作的？利用pedersenhashfunction可以有效地计算出椭圆曲线上的hash，以用于zk-SNARK。snarkjs则用来进行初始设置和自动生成Solidity验证器合约。

所有细节可在白皮书中找到。

Tornado.cash的治理

Tornado.cash协议正在计划增加治理。将包括自己的TORN代币，TORN55%将被用作金库，30%支付给团队和投资者，5%空投给服务的早期用户以及10%用于新概念的匿名挖矿。

由于tornado.cash服务只有在很多人使用时才是安全的，所以TORN会进一步激励人们在合约中留下资金，并为此向他们支付TRON。这将以充分保持矿工的匿名性的方式进行。

去匿名化

现在有人已经开始尝试去匿名化用户。这可以通过三个指标来达到目的：

发送存款/取款的每日的时间

Gas价格分布

交易图表分析

例如：

当该服务的大多数用户生活在欧洲，而你生活在新西兰，在你的时间下午4点左右与合约交互时，在欧洲将是凌晨4点。因此，要识别你会非常容易。

大多数钱包倾向于MetaMask自动设置Gas价格，从而提供一些信息来识别用户。

拥有多个地址的用户可能用这些地址与相同的服务进行交互。在最坏的情况下，这些地址之间甚至有直接的联系，或是通过交易图表能够将某些地址映射在一起。

如果你严格遵守规则，所有这些问题都是可以防止的：

使用0-24的随机数发生器，在你发送存款/取款时为你生成一个时间

在随机数生成器的帮助下，手动设置你的交易gas成本，或使用多个钱包

使用一个新的地址取款，以后不要用这个地址和另一个地址使用相同的服务

本翻译由CellNetwork赞助支持。

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

参考资料

登链翻译计划:https://github.com/lbc-team/Pioneer

翻译小组:https://learnblockchain.cn/people/412

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

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

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

随机预言机模型:https://en.wikipedia.org/wiki/Random_oracle

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

多项式: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

统计页面: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

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

正在计划增加治理:https://tornado-cash.medium.com/tornado-cash-governance-proposal-a55c5c7d0703

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

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

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