[論文レビュー] Tutela: An Open-Source Tool for Assessing User-Privacy on Ethereum and Tornado Cash
Tutela は、専門家のヒューリスティクスを適用して、改ざんされた取引を特定し、Tornado Cash プールの真正の匿名セットサイズを測定することで、Ethereum ユーザーのプライバシーを評価するオープンソースのウェブアプリケーションです。Tutela は取引行動に基づいてアドレスをクラスタリングし、ウォレットソフトウェアのフィンガープリントと取引パターンからのプライバシー漏洩を特定し、改ざんされた預金を除外した洗練された匿名セットサイズを計算することで、ミキサー利用者ですら行動的ヒューリスティクスによってデアノニマイズされ得ることを明らかにしました。
A common misconception among blockchain users is that pseudonymity guarantees privacy. The reality is almost the opposite. Every transaction one makes is recorded on a public ledger and reveals information about one's identity. Mixers, such as Tornado Cash, were developed to preserve privacy through "mixing" transactions with those of others in an anonymity pool, making it harder to link deposits and withdrawals from the pool. Unfortunately, it is still possible to reveal information about those in the anonymity pool if users are not careful. We introduce Tutela, an application built on expert heuristics to report the true anonymity of an Ethereum address. In particular, Tutela has three functionalities: first, it clusters together Ethereum addresses based on interaction history such that for an Ethereum address, we can identify other addresses likely owned by the same entity; second, it shows Ethereum users their potentially compromised transactions; third, Tutela computes the true size of the anonymity pool of each Tornado Cash mixer by excluding potentially compromised transactions. A public implementation of Tutela can be found at https://github.com/TutelaLabs/tutela-app. To use Tutela, visit https://www.tutela.xyz.
研究の動機と目的
- Ethereum のようなパブリックブロックチェーンにおける偽名性がプライバシーを保証すると誤解されることを是正すること。
- 複数の Ethereum アドレスが同じ実体によって制御されている可能性を特定するための、最新のヒューリスティクスを統合したスケーラブルでオープンソースのツールを開発すること。
- 改ざんされた預金を匿名セットから除外することで、Tornado Cash の真正のプライバシー保証を定量化すること。
- Tornado Cash を使用しても、一貫したウォレットソフトウェアの使用といったユーザー行動が、ミキサーのプライバシーを損なう可能性があることを示すこと。
- 研究者およびユーザーが Ethereum 上での取引プライバシーを評価・向上できる実用的なツールを提供すること。
提案手法
- Tutela は、共通の取引パターンとタイミングに基づいて、取引履歴のヒューリスティクスを用いて Ethereum アドレスをクラスタリングし、同じ実体が所有している可能性を特定します。
- ウォレット実装ごとに異なる取引手数料フィールド（例：max_fee および max_priority_fee）を分析することで、新規のヒューリスティクスを用いてウォレットソフトウェアのフィンガープリントを検出します。
- ヒューリスティクス分析を用いて引き出しと関連づけられる預金を除外することで、Tornado Cash プールの真正の匿名セットサイズを計算します。
- シャノンエントロピーを用いてプライバシー損失を定量化し、事前と事後の匿名セットにおけるエントロピーの低下として、ヒューリスティクスによる情報量の増加を測定します。
- ポートフォリオマッチングや外部 ETH 取引のクラスタリングといった、複数のデアノニマイゼーション ヒューリスティクスを統合し、一元的なウェブアプリケーションとして提供します。
- 公開された実装は https://www.tutela.xyz で利用可能で、ソースコードは https://github.com/TutelaLabs/tutela-app にホスティングされています。
実験結果
リサーチクエスチョン
- RQ1取引履歴のヒューリスティクスを用いて、Ethereum アドレスを同じ実体が制御している可能性が高いグループにクラスタリングできる範囲はどの程度か？
- RQ2ウォレットソフトウェア固有の取引手数料パターンは、ミキサーの使用にもかかわらず、Tornado Cash ユーザーのプライバシーをどのように損なうか？
- RQ3ヒューリスティクスを用いて引き出しと関連づけられる預金を除外した後、Tornado Cash の匿名セットの真正のサイズはどの程度か？
- RQ4一般的なデアノニマイゼーション ヒューリスティクスは、シャノンエントロピーの観点から、どの程度の情報量の増加（すなわちプライバシー損失）をもたらすか？
- RQ5統合的でオープンソースのツールは、実際の場面で複数のプライバシー漏洩ヒューリスティクスの影響を効果的に統合・可視化できるか？
主な発見
- Tutela は、取引行動とタイミングのヒューリスティクスを用いて、同じ実体が制御している可能性が高い Ethereum アドレスを効果的に特定・クラスタリングできました。
- 取引手数料フィールドから得られるウォレットソフトウェアのフィンガープリントは、Tornado Cash の預金と引き出しを関連付けることができ、有効な匿名セットを著しく縮小します。
- Tornado Cash プールの真正の匿名セットサイズは、公に報告されている値よりも著しく小さいことが判明しました。多くの預金がヒューリスティクスによって改ざんされているためです。
- アプリケーションは、ミキサーを使用しても、一貫したウォレットソフトウェアの使用といったユーザー行動が、デアノニマイゼーションを引き起こす可能性があることを示しました。
- エントロピー低下を測定することで、ヒューリスティクスによる条件付き情報量の増加を定量化し、一部のヒューリスティクスが匿名セットをわずかな候補数にまで縮小することが明らかになりました。
- このツールは、Ethereum 上でのユーザーのプライバシーを評価・向上する実用的でオープンソースの方法を提供しており、現在のプライバシー保証がしばしば誇張されていることが判明しました。
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このレビューはAIが作成し、人間の編集者が確認しました。