📜 [專欄新文章] [ZKP 讀書會] Tornado Cash

✍️ Jerry Ho

📥 歡迎投稿： https://medium.com/taipei-ethereum-meetup #徵技術分享文 #使用心得 #教學文 #medium

Disclaimer: 本人與Tornade Cash專案及其員工無任何利益往來。

Tornado Cash是一個Ethereum上的原生隱私轉帳解決方案，使用zk-SNARK+Merkle Tree的路徑證明作為其核心隱私保護機制。

你知我知，Ethereum上的交易記錄是公開的，這使得任何一個人只要知道你的address，便可以在https://etherscan.io/ 之類的網站上查出有多少人和這個位置進行過交易，你做過什麼消費行為或是交易行為等。

或許這聽來不像是個問題，而想要隱藏自己的交易記錄甚至聽起來反而像是不法分子的銷贓行為。

但試想下開情境：因為我曾經使用ethereum捐款給一個政治不正確的專案/組織，而我在接受dd/kyc/reference check的時候因為我的ethereum address就寫在自己的blog上而被查了個底朝天，因而被拒絕入職/拒絕開戶/拒絕服務。

這並不是一個很遙遠的情境…

Tl;dr

解決交易隱私問題分為兩個層次，Assuming你的目的是讓自己的金錢流向無法被追蹤。

層次一：我的錢「丟進了」Tornado Cash的contract，我要如何在不使用與轉入時同一個address的情況下— 若是同一個address就沒有隱私可言了 — 取出我的錢？contract如何知道我存過錢，餘額還夠，所以現在我來領錢了他讓我領？

層次二：就算層次一成立，我的隱私如何達成？到底有多隱私？到底有多不隱私？

技術上來說（細節下文詳談），層次一使用zero-knowledge的set-membership proof來證明，透過預先在Merkle Tree中「登記」一個自己的entry/leaf，tornado cash稱為note，爾後在提款時提出該leaf之zk proof，來解決這個提款時的認證問題。

層次二則是所謂的藏樹於林。既然轉出和轉入無法被連結在一起，那麼只要使用Tornado Cash的人數夠多，總轉出和總轉入的交易總筆數就會太多，以致無法輕易重新關聯轉入與轉出地址背後的真人。

使用界面

https://tornado.cash/

當然你也可以直接和合約地址互動啦

上圖左方紅框為存入幣種與金額大小，右方紅框為該額度對應之帳戶內有多少顆「樹」。

記得藏樹於林嗎？右方的 Anonymity set 就是告訴你現在森林的規模有多大。數量一大，跑資料分析試圖重新關聯某筆特定存款到某筆特定提款就變得更為困難。

提款界面如上。

值得注意的是，提款時的以上兩個選項(Wallet/Relayer)，是在目前Account Abstraction尚未實現時的一個折衷方案。

這裡有個死循環：既然我提款的時候需要支付gas，那麼我的gas從哪裡來？是不是勢必得從交易所或是其他帳號來？簡言之，若是無法直接新建立一個地址然後直接將其作為Tornado Cash提款用，達到的隱私強度就大打折扣。

Relayer就是針對這個問題所設計的。透過付出一些手續費來提供社群架設relayer node的誘因，提款時該筆轉帳的gas費用，便可以讓relayer node來負責先出。relayer node收到使用者的zk proof後將其轉交給tornado cash的合約，合約就會會將應有的relayer手續費與扣除手續費+gas後的款項分別轉給relayer與使用者。

社群治理

Tornado Cash天生是一個比較沒有銅臭味的專案 — 社群治理和funded的味道相當強烈。

透過預先設計好的proxy contract與staking/locking機制，任何一個Tornado Cash的使用者都能夠提出對合約實行的改動建議，並交由社群來投票決定是否要執行該改動。

技術細節可以參照此篇，同時Tornado Cash的第一輪社群治理提案也剛投票過關，回顧可參考此處之討論。

誘因設計

本文作者比較任性不在意錢，請移駕此處閱讀官方如何設計Anonymity Mining來確保以下兩點：

機制能讓使用者願意加入存錢，提供流動性同時也讓樹林變大，增加隱私程度。

產生TORN(ERC20 token)與領取TORN的機制，透過在原本的tornado cash上面再加一層，來避免TORN激勵層錯誤的設計導致下一層之隱私洩漏（激勵層出事不影響核心隱私之意）。

技術細節

首先本文不打算解釋何為zero-knowledge proof，請接受以下描述：

若有一NP statement分類上是satisfiability problem(例：merkle tree中的hash chaining H(H(H(a,b),c),d) )，則我們可以設計出一個arithmetic circuit來確保能夠有效率的產生proof, 有效率的驗證, 無法產生假的且能說服人的proof…且其電路驗證的statement是我們想要的，像是此例中的merkle tree opening.

存款

存款者透過送出C = H(k, r) 以及存入之數額給tornado cash的合約來進行存款的動作。其中k在之後會成為存款者領錢的憑證，稱為nullifier，r則是增加randomness而已，此二值需要記下。此時合約端會將這個C(commitment)丟入Merkle Tree上其中一個空的leaf，並更新root hash。存款者還需要記下自己的C對應之leaf index。

產生proof，用此proof作為提款憑證

用一段話來概括，若是我

知道Merkle Tree上某個leaf的commitment的preimage, 代表我能在電路中證明我知道H(k, r) 中的 k, r, 同時不洩漏k, r到底是多少（zk特性, magic）。

我知道該leaf至root的路徑上會經過哪些點，我也提供了一個可以讓電路驗證root hash的hash chaining過程，代表我知道他是從哪個leaf開始走的。因而，這證明了我提出的1.中的commitment確實屬於某顆公開的、大家都知道的merkle tree中的特定leaf（就是我之前存款對應到的leaf）。

就可以在不需要提供像是原本存款地址的簽章之類的驗證機制情況下，透過zk proof，亦能正確做permission control讓unlinkable的提款能夠成真。

另，讀者可以看到在proof中已然預設了relayer的存在。這使得上開所提到之「使用者提款, 拜託relayer執行=>relayer預付gas發起transaction，將內容送給tornado cash合約=>合約處理proof並將款項拆成兩份給relayer與使用者」這個行為得以成立，且relayer無法得知或假造proof內容。

提款流程

基本上在上方的產生證明都講過一次了，這邊就是pseudo code順過一次提款流程而已，大家自己看啊。

值得一提的是，使用者除了需要提出上一部分提到的證明之外，還需要將k的部分額外拿出來再做一次H(k)，將值一併傳給contract。

這裡的設計哲學，簡單來講是這樣的：zero-knowledge太強了，強到就算證明了我知道H(k, r)的k跟r, 收到的驗證者並沒有辦法知道H(k)是什麼東西。為了讓同一筆款項不會被提領兩次，在提款流程中合約會將「每一筆成功提款中的H(k)」記錄下來，另外開個表存著。爾後若是其他提款交易中的H(k)與表中的重複了，這就代表有人試圖想要騙合約重複提款，自然該提款嘗試就不會成立。

洗錢失敗例

工程師都知道使用者從來不看說明書，看了可能也不會懂。

Koh Wei Jie分析了Kucoin的駭客事件。Kucoin的駭客使用Tornado Cash來洗錢，但忽略了Tornado Cash官方一直三令五申的使用需知，因而讓款項在進入Tornado Cash跑了一輪之後還是能夠被追蹤，哈哈UCCU。

簡單來說，hacker為了節省多次使用relayer的手續費，而將大多數的提領過程都變成直接提領到wallet。雖然該wallet的位置是全新產生的沒有gas，但是透過只讓第一次的提款使用relayer，hacker便能從第一次提款中取得手續費並分發給其他全新產生的wallet address。

那問題在哪？還要問？

要達到隱私需要保持藏樹於林原則，同時使用者不應自己破壞tornado cash幫你達成的address unlinkability。這位hacker因為愛省手續費，所以違背了後者；同時他因為太心急又愛省手續費，太快、分太少次提領、每次提領的數額又太大了，所以side-channel去給他做簡單的traffic analysis就能夠用虛無假設推出：「綜觀歷史上所有的存款位置與數額，扣掉駭客存錢的那些位址之後，我們還需要14個unique address/user共謀，才能有能力一次提這麼多錢。」

這看起來可能嗎？自然是不可能的。

所以這位駭客就是錯誤的沒有遵守藏樹於林的原則，才導致自己的金流重新被和帳號聯繫在一起。

提供一些延伸閱讀，圈子內的”名人”對這種不看說明書的使用者的看法：

tornado * Gavin Andresen

如何避免洗錢失敗

我自己的投影片，我自己翻譯：

打開你的VPN 打開你的TOR 打開你的無痕瀏覽器分頁 用上你全新的VM PC VPS instance 最好連data-link layer安全都顧到 產生全新的地址不要懶惰 自己跑一個fullnode 乖乖用relayer付手續費提款 領錢之後記得把C(k,r)的記錄刪掉 不要急一次存或提領大額 時間拉長數目減少…..

簡而言之：要設計相對安全但又讓使用者可以直覺上手的安全系統真的很他媽難 - 使用者永遠會想辦法抄近路，然後系統的security assumption就爆炸了。

結論上來講，你想要多安全取決於你在臺大水源校區的腳踏車平常都上幾個大鎖=想付出多少成本。只要不要學Kucoin Hacker那樣連鎖都不鎖車還是新的，大部分時間都沒啥問題 lol。

參考資料與文中出現過的連結，不按先後順序：

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

https://tornado.cash/audits/TornadoCash_cryptographic_review_ABDK.pdf

https://tornado.cash/audits/TornadoCash_circuit_audit_ABDK.pdf

https://torn.community/t/whats-next-for-tornado-cash-governance/250

https://weijiek.medium.com/deanonymising-the-kucoin-hacker-418fa5e9911d

https://tornado-cash.medium.com/tornado-cash-governance-proposal-a55c5c7d0703#2084

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-2938

http://gavinandresen.ninja/private-thoughts

[ZKP 讀書會] Tornado Cash was originally published in Taipei Ethereum Meetup on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.

👏 歡迎轉載分享鼓掌

#Bankee社群銀行該如何用?

記得去年有粉絲私訊詢問我關於『Bankee』社群銀行這個數位存款帳戶到底值不值得辦？因為他說網路上很多資訊看起來不清不楚的，而且好像很心虛。Bankee這種要建立「社群圈」的數位帳戶一直以來爭議都蠻大的，看起來就像老鼠會那樣要一直去找下線....不，它甚至比"老鼠會"還不如，若沒有搭配活動，下線可能都沒有享受到什麼福利。目前則是有活動(到3月底)，享5萬元額度內(含)2.6%優存利率6個月(基本利率0.6%，加碼2%)。

說實在的，並不怎麼推薦您申請了Bankee之後還去找一堆好友當作您的下線，我很怕有一天您們會吵架！但我自己還是把很大一部分的閒置基金放在Bankee數位存款帳戶裡面，為什麼呢？

因為Bankee對我來說，最大的優勢就是基本就有0.6%的優惠活儲利率，日日計息，每月21號左右就會分發利息，每個月都看到有一點利息進來還不錯。

看到"0.6%"，很會善用投資的朋友當然就請直接跳過了，但身邊總是有一些錢是要當作緊急備用或者準備要投資的，不用把錢放在銀行定存，就可以享有更高的優惠活存利率，隨時有需要這筆錢時，就可以去提款機提領出來，不用被定存綁住！您可以看看現在的美金定存利率低到多令人傷心！肯定會被通膨給吃掉的呀！

因此我對Bankee的結論是：「至少它是比定存更優惠且更彈性的0.6%活儲利率。而且存款金額是無上限，通通至少0.6%。」。

如果您對Bankee的社群圈操作方式有興趣，也可以參考文章內對於「存款優惠利率額度等級表」的介紹。要推薦給您好友之前，也最好是先了解正確的遊戲規則，最簡單的方式就是當作比一般銀行活儲、甚至比定存利率更高的一個地方可以放閒置或準備基金就可以了。

本文是介紹「Bankee存款帳戶」(開戶時敬請注意)，並不是叫您去申請任何遠東商銀的信用卡喔！
--
🔥如果看完之後您還是很有興趣，3/31之前申請還是有享5萬元額度內(含)2.6%優存利率6個月，超過5萬元的部分當然就是以0.6%計算，讓閒置基金每個月多領一些利息，我覺得還是不錯的！

👉推薦碼連結(FFQ30) https://bit.ly/2ShszuR

今天日幣匯率持續南下....

"即期賣出"匯率來到0.25開頭了
0.25大概是我小時候爸媽帶我去日本旅遊的回憶了
把握機會我也來換一下，分批進場很重要

但現在還不知道何時才能重返日本旅遊
會比較推薦「使用網路銀行於外幣帳戶換匯」的方式

要用這種方式換匯，前提當然是您得 #先擁有外幣帳戶
看您要開哪家銀行的都可以，就找您最常來往的銀行

提領現鈔多半是看"現鈔賣出"匯率
網路銀行換匯則是看較便宜的"即期賣出"匯率
使用網路銀行換匯通常還會有"匯差優惠"
(如圖所示：#實際成交匯率比牌告匯率優)

畢竟現在還無法出國，第一是領那麼多現鈔在身邊也是覺得壓力比較大；第二則是，如果未來日幣升值或台幣貶值，再換回來也可賺到匯差。當然也要考量的風險，那就是日幣持續下滑、甚至低於0.25 (在日本工作、領日本薪水的朋友看到這種匯率應該哭哭了)。所以分批進場還是很重要的，不要一次就換很多，便宜就換一些。

您必須考量很重要的一件事：
「假設有一天可以去日本旅遊了，您要從外幣帳戶領出日幣出來，可不是說領就領的！根據各家銀行不同，您可能除了必須支付日幣提領金額0.X%手續費之外(也可能是最低手續費100元之類的)，還得支付 #匯差手續費 (即期與現鈔匯率價差)。」
　
a. 如果您換得的匯率是相對低點，一年後兩年後日幣匯率又重新回到0.28以上，差額大於手續費，那這樣當然是划算的。等於也是投資賺匯差的概念。
b. 利用 #銀行VIP 所提供的"外幣臨櫃交易免手續費"優惠。前提當然是您必須要有一定的存款在某家銀行，每個月有提供免費臨櫃交易手續費減免次數。(中國信託50萬就可升創富家VIP，每月櫃台服務免手續費1次，似乎是門檻最低的。)

其實我這幾年都是用這個方式領日幣的，在日幣匯率較漂亮的低點分批進場換匯，要去日本旅遊時前再臨櫃直接領個二三十萬日幣現鈔出來，用不完的現鈔就下趟旅遊再用。因為本身已經多年都是銀行VIP了，我都是直接免手續費就可以領出現鈔，領到銀行櫃檯都認識我了，所以這點我是很肯定的。每家銀行的日幣現鈔有限，建議之後要大量領出時要先電話確認。

如果您並沒有銀行VIP資格可以減免外幣臨櫃交易的手續費，那或許也可以研究一下哪家銀行有減免這種臨櫃交易手續費的相關優惠(折一半也好)，總之領出外幣這筆"手續費"也是該考量的地方，請大家務必注意。

在現在無法出國、卻又看到日幣匯率那麼低，心裡非常癢的這種階段，趁台幣升值的時刻，透過網路銀行多少換一些外幣確實是蠻不錯的投資，畢竟這輩子不可能永遠都沒辦法再出國了，即使現在無法出國還是多少會覺得是換心酸的，但這樣換一點"便宜的心酸"或許也還是可以評估的。

我的方式提供給有需要的朋友參考(其實我是想換個0.25開頭作個紀念一下)。如果您有更好的換匯方式，也歡迎分享給大家知道！
--
之前寫過相關文章，可以參考：
[便宜換日幣的另一種選擇] 開「外幣帳戶」換便宜日幣的方法，您該要先有的觀念! (建議要有銀行VIP客戶的資格)
https://ksk.tw/blog/post/345387025
[匯率] 如何便宜換日幣懶人包。教您怎麼換日幣才划算-"線上結匯/外幣提款機/外幣帳戶"各種優缺點比較!
https://ksk.tw/blog/post/345477754