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

あなたが、自分の名前、残高、そしてこれまでに一度でも行ったすべての取引が全員に見える、巨大で透明な銀行に足を踏み入れたところを想像してみてください。それが、ほとんどのパブリック・ブロックチェーン（Ethereumなど）の仕組みです。これを解決するために、人々はRailgunのような「ミキサー」を作り上げました。Railgunを、ハイテクな魔法の透明マントだと考えてください。あなたは中に入り、お金を渡し、マントがあなたのお金を他の何千人もの人のお金と混ぜ合わせます。そして、あなたは外に出るとき、自分のお金を受け取りますが、理論上、誰が最初に入れたお金の山なのかは誰にも分かりません。

提供された論文**「破れた透明のマント（A Tattered Cloak of Invisibility）」は、シンプルかつ恐ろしい問いを投げかけています。「そのマントには、本当に穴が開いているのではないか？」**と。

著者たち（ハンガリーの研究チーム）は、マントの背後にある「数学」は完璧である一方で、「マントを羽織っている人々」が不器用であると主張しています。たとえ魔法自体が完璧であったとしても、ユーザーは行動の足跡を残してしまい、それによって観察者がマントを再び縫い合わせ、あなたの正体を突き止めることができるのです。

以下に、彼らがどのようにしてマントに穴を見つけたのかを、日常的な比喩を用いて説明します。

マントが破れる5つの方法

研究者たちは、ユーザーが誤って正体を明かしてしまう5つの具体的な方法を特定しました。

1. 「同じドア」の間違い（アドレスの再利用）

• 比喩: あなたが「ジョン」というラベルが付いた正面ドアから魔法の部屋に入ると想像してください。あなたは透明マントをまとい、お金を混ぜ、そして全く同じ「ジョン」というラベルが付いた正面ドアから出ることに決めます。
• 現実: デジタル世界では、これは**アドレスの再利用（Address Reuse）と呼ばれます。もし、お金を入れる時と出す時で同じデジタルアドレスを使用すれば、マントは役に立ちません。研究者たちは、約6%**のユーザーがこの間違いを犯しており、これにより預け入れと引き出しが即座に結びついてしまうことを発見しました。

2. 「親しい人への手振り」（直接取引）

• 比喩: あなたは魔法の部屋に入り、透明マントをまとい、そしてすぐに外に出て、目の前にいる友人に手を振ります。たとえ部屋の中であなたが透明であっても、その手振りがあなたと友人を結びつけてしまいます。
• 現実: ユーザーは、ガス代（手数料）を支払ったり残高を補充したりするために、自分の「預け入れ用」アドレスから「引き出し用」アドレスへ送金することがよくあります。これが直接的なデジタルの握手を生み出します。研究者たちは、これが約**9%**のケースで見られたことを発見しました。

3. 「タクシー運転手」の漏洩（ガス代支払者の再利用）
クラス

• 比喩: 魔法の部屋から出るには、手元に現金がないため、タクシー運転手（リレイヤー）に料金を支払う必要があります。通常は、見知らぬ人が運転してくれます。しかし、時には自分で運転することもあります。もし自分で運転すれば、車のナンバープレート（預け入れアドレス）があなたの正体を露呈させてしまいます。
• 現実: 引き出しを行う際、トランザクション手数料を支払う必要があります。もしサードパーティの「リレイヤー」を使って手数料を支払わず、自分の預け入れアドレスから支払った場合、あなたの身元が露出します。研究者たちは、多くのユーザーがこれを行っており、約**2%**の引き出しが預け入れと直接結びついていることを発見しました。

4. 「パズル」（ナップサック・マッチング）

• 比喩: あなたが機械に3枚の紙幣、例えば5ドル、10ドル、20ドルを入れたと想像してください。その後、あなたはちょうど35ドルを取り出します。たとえ機械がお金を混ぜたとしても、「5 + 10 + 20 = 35」であるという事実は、非常に大きな手がかりになります。
• 現実: Railgunはいかなる金額でも預け入れが可能です。もし特定の金額（例：1.5 ETHと2.3 ETH）を預け入れ、後に正確に3.8 ETHを引き出した場合、コンピュータはこの「パズル」（ナップサック問題と呼ばれるもの）を解き、あなたの引き出しがそれらの特定の預け入れから来たものであると推測できます。これは必ずしも100%の一致を示すわけではありませんが、容疑者のリストを劇的に絞り込みます。

5. 「指紋」（金額の指紋）

• 比喩: あなたが非常に特殊で奇妙な金額、例えば12.3456789ドルを入れたとします。そして、それを取り出すときも、12.3456789ドル（手数料を除く）を取り出します。その特定の数字の並びは、ユニークな指紋のようなものです。
• 現実: 古いミキサーは丸い数字（ちょうど100ドルなど）しか受け付けませんでしたが、Railgunはあらゆる数字を受け付けます。もし「心理的に目立つ（psychologically salient）」数字（例：1.234567）を預け入れると、引き出す際にもそれらの特定の桁を維持する傾向があります。研究者たちは、これ単体では完璧なリンクにはならないものの、他の手がかりを補強する要素になることを発見しました。

大きな結果

これらの5つの手がかりを組み合わせることで、研究者たちはすべての引き出しの17.65%を、特定の預け入れに一意に紐付けることができました。

このように考えてみてください。100人の人が透明な部屋に入ったとき、数学的には全員が等しく匿名であるはずです。しかし、こうした行動的なミスによって、研究者たちは自信を持ってこう言えるのです。「私たちは、利用者#17が、引き出しとして現れた利用者#42であることを確実に知っている」と。

さらに、彼らはコンピュータプログラムを使用して「数学のパズル」（ナップサック問題）を解きました。これは必ずしも一つの答えを出すわけではありませんが、すべてのトランザクションに対して、匿名性（容疑者の数）を約3.4ビット減少させました。平たく言えば、潜在的な容疑者のプールが大幅に縮小し、誰が誰であるかを推測することが非常に容易になったということです。

「早すぎる」問題（タイミング）

論文はまた、タイミングの問題についても指摘しています。多くのユーザーは、ミキサーを素早いトンネルのように扱います。つまり、お金を入れて、すぐに（多くの場合1日以内に）引き出してしまうのです。

• 比喩: 混雑した部屋に入り、10秒後に出てきたとしたら、あなたが誰であったかの候補はごくわずかです。もしあなたが1ヶ月間滞在したなら、あなたは誰にでもなり得ます。
• 現実: 研究者たちは、「中央値」となるユーザーの待ち時間が1日未満であることを発見しました。この極めて短い窓口のせいで、たとえプールの中にどれほど多くの人がいたとしても、誰が何を預け入れたかを推測することが非常に容易になります。

どうすべきか？（アドバイス）

論文は、匿名性を維持しようとするすべての人への「やってはいけないこと」のリストで締めくくられています。

1. 同じドアを使わないこと： お金を引き出すときは、常に新しいアドレスを使用してください。
2. 友人に手を振らないこと： 自分の預け入れアドレスと引き出しアドレスの間で送金を行わないでください。
3. タクシーを利用すること： 手数料を支払うためにサードパーティの「リレイヤー」を必ず使用してください。そうしなければ、あなたのドレス（アドレス）が脱出時に見えてしまいます。
4. 予測可能にならないこと： まったく同じ金額を預け入れ・引き出ししないでください。数字を混ぜ合わせるか、プール内でトークンの交換などの内部取引を行い、数字をかき混ぜてください。
5. 時間を置くこと： 急いではいけません。引き出しがより大きな群衆の中に紛れ込むよう、数週間、数ヶ月間プールに留まってください。

結論

この論文の主要なメッセージは、**「プライバシーは数学だけでなく、行動についてもである」**ということです。たとえ「マント」が最も強力な魔法の布で作られていたとしても、もしあなたが友人に手を振ったり、直線を走ったり、あるいは泥の上に足跡を残したりしながらそのマントを羽織っていれば、マントはあなたを救ってはくれません。研究者たちは魔法を壊したのではなく、ユーザー自身がどのようにして誤ってマントの布を破いているのかを示したのです。