A Tattered Cloak of Invisibility: Measuring Anonymity Loss in Railgun on Ethereum

Stellen Sie sich vor, Sie betreten eine riesige, transparente Bank, in der jeder Ihren Namen, Ihren Kontostand und jede einzelne Transaktion sehen kann, die Sie jemals getätigt haben. So funktioniert der Großteil der öffentlichen Blockchains (wie Ethereum). Um dies zu beheben, haben Menschen „Mixer“ wie Railgun entwickelt. Stellen Sie sich Railgun als einen hochtechnologischen, magischen Tarnumhang vor. Sie betreten den Raum, übergeben Ihr Geld, und der Umhang vermischt es mit dem Geld von Tausenden anderen Menschen. Wenn Sie den Raum wieder verlassen, erhalten Sie Ihr Geld zurück, aber theoretisch weiß niemand, in welchen Geldstapel Sie Ihr Geld ursprünglich hineingelegt haben.

Das von Ihnen bereitgestellte Papier mit dem Titel „A Tattered Cloak of Invisibility“ (Ein zerfetzter Tarnumhang) stellt eine einfache, aber beängstigende Frage: Ist der Umhang tatsächlich zerrissen?

Die Autoren (ein Team von Forschern aus Ungarn) argumentieren, dass die Mathematik hinter dem Umhang zwar perfekt ist, die Menschen, die ihn tragen, jedoch ungeschickt sind. Selbst wenn die Magie makellos ist, hinterlassen Nutzer Verhaltensspuren, mit denen Beobachter den Umhang wieder zusammensetzen und herausfinden können, wer Sie sind.

So fanden sie die Löcher im Umhang, erklärt durch Alltagsanalogien:

Die fünf Wege, wie der Umhang zerfetzt wird

Die Forscher identifizierten fünf spezifische Arten, wie Nutzer versehentlich ihre Identität preisgeben:

1. Der „gleiche Tür“-Fehler (Adresswiederverwendung)

• Die Analogie: Stellen Sie sich vor, Sie betreten einen magischen Raum durch eine Vordertür, die mit „John“ beschriftet ist. Sie erhalten Ihren Tarnumhang, mischen Ihr Geld und entscheiden sich dann, durch exakt dieselbe Vordertür mit der Aufschrift „John“ wieder hinauszugehen.
• Die Realität: In der digitalen Welt nennt man das Adresswiederverwendung (Address Reuse). Wenn Sie dieselbe digitale Adresse verwenden, um Geld einzuzahlen und wieder auszuzahlen, ist der Tarnumhang nutzlos. Die Forscher fanden heraus, dass etwa 6 % der Nutzer diesen Fehler begingen, was Einzahlung und Auszahlung sofort miteinander verknüpft.

2. Das „freundliche Winken“ (Direkte Transaktionen)

• Die Analogie: Sie betreten den magischen Raum, erhalten Ihren Tarnumhang und gehen dann sofort wieder hinaus und winken Ihrem Freund zu (der direkt vor dem Raum steht). Selbst wenn Sie im Inneren unsichtbar sind, verbindet dieses Winken Sie mit Ihrem Freund.
• Die Realität: Nutzer senden oft Geld von ihrer „Einzahlungsadresse“ an ihre „Auszahlungsadresse“ (oder umgekehrt), um Gasgebühren zu bezahlen oder Guthaben aufzustocken. Dies erzeugt ein direktes digitales Händeschütteln. Die Forscher fanden heraus, dass dies in etwa 9 % der Fälle geschah.

3. Das „Taxi-Fahrer“-Leck (Gas-Zahler-Wiederverwendung)

• Die Analogie: Um den magischen Raum zu verlassen, müssen Sie einem Taxifahrer (einem „Relayer“) bezahlen, da Sie selbst kein Bargeld dabei haben. Normalerweise fährt Sie ein Fremder. Aber manchmal fahren Sie selbst. Wenn Sie selbst fahren, ist Ihr Nummernschild (Ihre Einzahlungsadresse) auf dem Auto sichtbar, was verrät, wer Sie sind.
• Die Realität: Bei der Auszahlung müssen Sie die Transaktionsgebühr bezahlen. Wenn Sie keinen Drittanbieter als „Relayer“ nutzen, um diese Gebühr zu bezahlen, zahlen Sie diese möglicherweise von Ihrer eigenen Einzahlungsadresse. Die Forscher fanden heraus, dass viele Nutzer dies taten, was etwa 2 % der Auszahlungen direkt mit ihren Einzahlungen verknüpfte.

4. Das „Rätsel“ (Knapsack-Matching)

• Die Analogie: Stellen Sie sich vor, Sie legen drei spezifische Scheine in eine Maschine: einen 5-Dollar-Schein, einen 10-Dollar-Schein und einen 20-Dollar-Schein. Später nehmen Sie genau 35 Dollar heraus. Selbst wenn die Maschine das Geld gemischt hat, ist die Tatsache, dass 5 $+ 10$ + 20 $= 35$ ist, ein riesiger Hinweis.
• Die Realität: Railgun ermöglicht es Ihnen, beliebige Beträge einzuzahlen. Wenn Sie spezifische Beträge einzahlen (wie 1,5 ETH und 2,3 ETH) und später genau 3,8 ETH abheben, kann ein Computer dieses „Mathematik-Rätsel“ (das sogenannte Knapsack-Problem) lösen und erraten, dass Ihre Auszahlung von genau diesen Einzahlungen stammt. Dies liefert nicht immer eine 100-prozentige Übereinstimmung, schränkt aber die Liste der Verdächtigen drastisch ein.

5. Der „Fingerabdruck“ (Betrags-Fingerabdrücke)

• Die Analogie: Sie legen einen sehr spezifischen, seltsamen Betrag ein, wie zum Beispiel 12,3456789 $. Wenn Sie ihn wieder herausnehmen, nehmen Sie genau 12,3456789 $ heraus (abzüglich einer kleinen Gebühr). Diese spezifische Zahlenfolge ist wie ein einzigartiger Fingerabdruck.
• Die Realität: Im Gegensatz zu älteren Mixern, die nur Rundbeträge (wie genau 100 $) akzeptierten, akzeptiert Railgun jeden Betrag. Wenn Sie einen „psychologisch auffälligen“ Betrag einzahlen (wie 1,234567), behalten Sie dazu neigen, diese spezifischen Ziffern auch bei der Auszahlung. Die Forscher fanden heraus, dass dies zwar allein kein perfektes Bindeglied war, aber als zusätzlicher Hinweis diente.

Das große Ergebnis

Durch die Kombination dieser fünf Hinweise konnten die Forscher 17,65 % aller Auszahlungen eindeutig einer bestimmten Einzahlung zuordnen.

Denken Sie so darüber nach: Wenn 100 Leute in den unsichtbaren Raum gehen, sagt die Mathematik, dass sie alle gleichermaßen anonym sein sollten. Aber aufgrund dieser Verhaltensfehler konnten die Forscher mit Sicherheit sagen: „Wir wissen genau, dass Person #17 dieselbe Person ist, die als Person #42 wieder herausgekommen ist.“

Darüber hinaus verwendeten sie ein Computerprogramm, um die „Mathematik-Rätsel“ (das Knapsack-Problem) zu lösen. Dies lieferte nicht immer eine einzige Antwort, reduzierte aber die „Anonymität“ (die Anzahl der potenziellen Verdächtigen) um etwa 3,4 Bits für jede Transaktion. In einfachen Worten ausgedrückt: Der Pool der potenziellen Verdächtigen schrumpfte erheblich, was es viel einfacher machte, zu erraten, wer wer ist.

Das „Fast-Forward“-Problem (Zeitfaktor)

Das Papier hebt auch ein Zeitproblem hervor. Viele Nutzer behandeln den Mixer wie einen schnellen Tunnel: Sie zahlen Geld ein und nehmen es fast sofort wieder heraus (oft innerhalb eines Tages).

• Die Analogie: Wenn Sie in einen vollen Raum gehen und 10 Sekunden später wieder herauskommen, gibt es nur wenige Menschen, die Sie gewesen sein könnten. Wenn Sie einen Monat lang bleiben, könnten Sie jeder sein.
• Die Realität: Die Forscher fanden heraus, dass der „mediane“ Nutzer weniger als einen Tag wartete. Dieses winzige Zeitfenster macht es unglaublich einfach zu erraten, wer was eingezahlt hat, ungeachtet dessen, wie viele Menschen sich im Pool befinden.

Was sollten Sie tun? (Der Rat)

Das Papier schließt mit einer Liste von „Don'ts“ für jeden, der Anonymität anstrebt:

1. Verwenden Sie niemals dieselbe Tür: Nutzen Sie immer eine neue Adresse, um Ihr Geld wieder herauszunehmen.
2. Winken Sie nicht Ihren Freunden zu: Senden Sie kein Geld zwischen Ihrer Einzahlungs- und Ihrer Auszahlungsadresse hin und her.
3. Nehmen Sie das Taxi: Nutzen Sie immer einen Drittanbieter als „Relayer“, um Ihre Gebühren zu bezahlen, damit Ihre eigene Adresse beim Verlassen nicht gesehen wird.
4. Seien Sie nicht vorhersehbar: Zahlen Sie nicht exakt dieselben Beträge ein und heben Sie sie nicht wieder ab. Mischen Sie die Beträge auf oder führen Sie einige interne Transaktionen (wie Token-Swaps) innerhalb des Pools durch, um die Zahlen zu verwirren.
5. Warten Sie ab: Überstürzen Sie nichts. Bleiben Sie Wochen oder Monate im Pool, damit Ihre Auszahlung in einer größeren Menge untergeht.

Das Fazit

Die Kernbotschaft des Papers lautet: Privatsphäre ist nicht nur Mathematik, sondern Verhalten. Selbst wenn der „Tarnumhang“ aus dem stärksten magischen Stoff besteht, ist er nutzlos, wenn Sie ihn tragen, während Sie Ihren Freunden zuwinken, in einer geraden Linie rennen oder Ihre Fußabdrücke im Schlamm hinterlassen. Die Forscher haben die Magie nicht gebrochen; sie haben lediglich gezeigt, wie die Nutzer den Stoff versehentlich selbst zerreißen.