以太坊中的隱私－隱密地址(Stealth Address)

來源：登鏈社群

介紹

Web3 加密使用者面臨的一個主要痛點是缺乏隱私。 所有交易在公共帳本上都是可見的，並且越來越多地與一個清晰可見的ENS 名稱相關聯，這使得用戶在進行某些活動時缺乏動力，或者導致他們以增加用戶體驗摩擦的方式進行 這些活動。 一個例子是簡單地將資金從熱錢包轉移到冷錢包或反之亦然。 用戶可能不希望一個錢包與另一個錢包相連，因為他們可能不希望自己的冷錢包餘額被看到。 目前，以太坊地址並不像私人銀行帳戶那樣運作，因為每個人都可以看到你的錢包，越來越多地，你的社交活動（SBT、證明、在各種dapp 上的活動等）也 會被看到。 正因如此，Vitalik 將隱私稱為以太坊需要經歷的 三大技術轉型之一，以便對普通用戶有用。

使用現有的隱私解決方案，如 Tornado Cash，出於幾個原因，體驗並不理想。 首先：用戶會合理地擔心自己的地址在中心化交易所或其他平台上被列入黑名單。 其次，與 Tornado Cash 等服務的互動使用者體驗並不友好，實際上只適合高度熟練的使用者。

隱密地址為使用者提供了一種隱私，類似於他們在私人銀行帳戶中所理所當然的隱私，並且以易於理解的方式實現。 此外，圍繞隱密地址的創新意味著我們可以以符合多個司法管轄區的反洗錢法規的方式來實現這一點。

用戶對隱私的需求

雖然關於網路和 Web3 使用者對隱私態度的研究並不廣泛，但透過網路搜尋發現了以下研究，結果大致一致，顯示對交易隱私有明確的需求。

隱密交易協議的採用

Railgun 的使用數據令人印象深刻，該協議的使用似乎隨著時間的推移穩步增長，截至2024 年11 月，達到超過7000 萬美元的總鎖倉價值（TVL）和20 億美元的交易 量。

TVL（美元）Railgun 在以太坊主網 — 來源：Railgun — defiLlama

Umbra 的使用人數也穩定增加（註冊隱密地址到他們的 ens 的人數），截至 2024 年 11 月接近 77,000 人：

Umbra 累計註冊人數（跨鏈） — 資料來源：dune.com

如果我們看看以太坊中最廣為人知（而且現在不幸的是臭名昭著）的隱私協議Tornado Cash，我們可以看到儘管合約地址在技術上被列入OFAC 的SDN 名單，但它仍然在被 大量使用。

下圖顯示了 Tornado Cash 隨時間變化的 TVL。 我們可以觀察到，從2021 年10 月左右的峰值開始，TVL 的第一次重大下降與加密市場的整體拋售相吻合，第二次重大下降發生在2022 年8 月，正好對應OFAC 將Tornado Cash 列 入SDN 名單，第三次重大下降對應於2022 年11 月OFAC 的重新指定。 然而，自那時以來，儘管受到製裁，Tornado Cash 的使用仍在穩步增長，TVL 接近 6 億美元。 這強烈證明了以太坊中對基本交易隱私的需求。

TVL（美元）Tornado Cash 在以太坊主網 — 來源：Tornado Cash — DefiLlama

隱密地址的現況

本研究確定了目前在 evm 鏈上生產的 4 個主要解決方案，它們是：

• Fluidkey

• Umbra

• Labyrinth

• Railgun

Fluidkey 和 Umbra 是基於以太坊標準，這些標準是：

• ERC-5564: 隱密位址協定

• ERC-6538: 隱密元位址註冊

Labyrinth 和 Railgun 是基於 zerocash 協議（zcash 也是基於此），該協議使用用戶存入資金的保護池。 Zerocash 使用「票據」的概念，這基本上是價值的加密表示，能夠實現私密交易。 每張票據包括一個隱藏的價值、所有者金鑰和一個唯一編號（一個無效化器），使用 zk-SNARKs 驗證所有權而不透露細節，從而轉移票據中的價值。 當票據被花費時，其無效化器會被揭露以防止雙重花費，同時為接收者創建新的票據，形成一個保護池內的 UTXO 系統。

在高層次上，隱密地址的基本原理是第三方可以向一個從未存在過的地址發送資金，而預期的接收者可以找到並控制該地址（即可以隨後支出這些資金）。

erc-5564 標準指定了一種機制，接收者可以發布一個隱密元位址，從中可以衍生出新的以太坊地址。 任何希望向接收者發送資金的人，都可以從隱密元地址產生新地址，並允許接收者在沒有任何直接通訊的情況下得知這些資金。 所有隱密地址的實作都基於這個基本前提。

隱密地址的工作原理

隱密元位址本質上是兩個壓縮公鑰的連接，分別稱為「支出金鑰」和「檢視金鑰」。 隱密元位址使用 EIP-3770 鏈特定位址格式，並加上「st:」前綴。 以下是一個隱密地址的範例：

st:eth:0x036ffa94a70a5b9608aca693e12da815fe0295f3739c7b22b0284c6d85c464 ba4a02c0521b6fe31714b2ca0efa159402574355b754e0b50406b0b5fb33128eec3507

為了簡化，這個隱密地址可以與一個普通的以太坊地址（因此也包括 ENS）關聯，使得向隱密地址所有者發送資金變得更容易。 為了發送資金，發送者會解析上述位址，並使用 EIP-5564 標準建立一個臨時公鑰，從中衍生出隱藏位址。 發送者將資金發送到新的隱密地址，通常透過一個所有隱密地址接收者監聽事件的單例合約。 該合約會發出一個「公告」事件，接收者可以訂閱該事件。 每當公告事件被發出時，接收者會檢查公告中的臨時公鑰，將其與他們的查看私鑰結合，確定他們是否有能力支出發送到隱密地址的資金。 如果有，他們所使用的錢包/客戶端將記住隱密地址及相應的資金，並將其添加到用戶的顯示餘額中。 要實際支出這些資金，他們可以使用私有支出金鑰簽署交易。

以下圖表更清晰地概述了整個過程：

請記住，這個過程完全是非互動式的，這意味著發送者和接收者之間沒有任何直接通信，這意味著實際上沒有任何第三方可以觀察到的發送者和接收 者之間的連結。

然而，為了使這一切能夠正常運作，接收者必須將他們的隱密地址告知發送者。 實現這一點的一種方法是使用 eip-6538 隱密元位址註冊表。 這是一個單例合約，允許用戶將隱密元地址註冊到一個普通的以太坊地址，發送者可以找到該地址。 這允許發送者從 ENS 解析普通位址，然後從登錄中尋找相關的隱性元位址。

該方案打破了發送者和接收者之間的鏈接，使他們都能避免整個世界知道他們的事務。 然而，有一些注意事項：

• 當接收者去支出資金時，他們轉移資金的對象將看到這些資金來自原始發送者（即，他們可以看到資金轉移的地址以及誰之前向該地址發送了資金）。 這意味著轉移鏈保持完整且可追踪，但它們只與相關接收者無關（除非接收者做一些事情，例如將資金發送到他們已知的非隱密地址）。 請注意，這僅適用於 erc-5564 實現，而不適用於 Railgun 或 Labyrinth。

• 上述問題的另一個副作用是，為了保持最佳隱私，用戶可能需要將資金保留在他們最初發送到的隱密地址中，直到他們真正需要它們，而不是將它們合併到一個地址 下。 這代表了記住地址的額外開銷，並隨後在這些地址上支出資金，因為你希望轉移的金額需要從多個其他地址的資金組合中獲取。

• 為了從該地址轉移資金，接收者需要為該地址提供一些 ETH 以支付 gas，這可能會使接收者失去匿名性。 這是隱密位址的已知問題，也是許多實作支援 eip-4337 和付款者的原因之一。

• 隱密位址方案的一個缺點是，接收者需要監控區塊鏈以獲取 公告 事件，並檢查每個公告以確定他們是否收到了資金。 這顯然對大多數用戶來說是一個不切實際的開銷，尤其是在接收多個網路的資金時。 為了使這個過程更有效率，標準指定了一個“查看標籤”，這是從共享秘密派生的截斷哈希，可以用來快速丟棄那些顯然不打算發送給他們的交易。 透過使用檢視標籤，桌面上的效能並不是那麼糟糕，但在行動裝置上可能會更明顯。 效能下降真正明顯的唯一時刻是如果錢包正在恢復，在這種情況下，錢包需要掃描自鏈上合約部署以來的每個地址，這非常耗時。

• 為了解決這個問題，使用者可以選擇與可信任的第三方共用私有檢視金鑰。 這個第三方服務可以監控各種網絡，並在他們收到資金時通知用戶。 當然，這帶來了一個權衡：儘管第三方實際上無法支出用戶的資金（他們沒有私人支出金鑰），但他們可以看到發送給特定接收者的所有資金，這意味著用戶需要信任他們的 隱私。 Fluidkey 預設執行此操作。

• 標準隱密地址協議，即 ERC-5564，旨在促進隱私保護的轉移，然而，非金融用例（如調用任意智慧合約函數）需要更多的工程，通常是特定於實現的。

比較矩陣

我們可以透過多種方式比較本文探討的四種隱密位址實現。 所有實現都有細微的差異和權衡，但可能最重要的要點是關於可追蹤性和價值的模糊化。

雖然Fluidkey 和Umbra 都允許資金轉移到標準以太坊地址，同時打破與接收者身份的任何鏈接，但它們仍然保留了交易的可追踪性，這意味著發送者對任何檢查隱秘地址交易歷史 的人都是可見的。 這意味著如果你在隱密地址收到資金，你決定將這些資金發送給的人將看到它們的來源。 此外，實際轉移的價值也是可見的。 Railgun 和 Labyrinth 隱藏了發送者以及發送的價值，但以此為代價的是這一切都發生在一個單一的合約內，而不是作為對普通以太坊地址的正常交易。

下面的圖展示了我們在本文中討論的協議在這兩個重要的比較維度上的相互比較。

為了更詳細地探討這些差異，以下是四個主要隱匿位址協定在六個主要維度上的比較矩陣：

以下部分更詳細地捕捉了一些其他細微差別和差異。 每種實作都有有趣的細微差別，這可能會對你的用例產生影響或不產生影響。

例如：在Fluidkey 中：所有交易直接轉到鏈上的隱匿地址，而Umbra**:** 只有ETH 轉到鏈上的隱匿地址，而代幣轉到中央合約，與Railgun 和Labyrinth 一樣 ，所有交易都轉到核心合約，而不是直接轉到鏈上的隱藏地址。

深入探討隱匿位址的實現

Fluidkey

Fluidkey 是一種 erc-5564 的實現，允許用戶發送、接收、交換和橋接 ETH 和 erc-20 代幣。 在撰寫本文時，Fluidkey 已在 Base、Optimism、Arbitrum、Polygon、Gnosis 和以太坊主網上部署。

使用者透過其網頁使用者介面與 Fluidkey 互動。 當他們首次使用錢包登入時，他們會簽署一條密鑰產生訊息，從中推導出他們的查看和支出密鑰。 每次用戶進入應用程式時，這些相同的密鑰以相同方式重新產生。

Fluidkey 有幾種不同於其他實作的方式。 其中一個不同之處在於，使用者與 Fluidkey 共享他們的私有檢視金鑰（實際上是一個 BIP-32 派生節點）。 這使 Fluidkey 能夠為用戶產生隱藏地址，並在他們收到這些地址的付款時通知用戶。 然而，這也意味著 Fluidkey 有能力查看用戶的進帳交易和餘額，這是一個權衡。 然而，Fluidkey 仍然保持完全自我保管。

Fluidkey 設計中的另一個有趣方面是，它為每個新的隱匿地址部署一個智慧合約帳戶。 只有在資助自隱匿地址的資金被使用時，才會發生這種情況。 智慧帳戶是一個 1/1 的安全帳戶，允許例如 gas 贊助等操作，使得更容易管理各種隱藏地址。 有關此方面的詳細信息，可以查看他們的 技術講解。

雖然 Fluidkey 確實保留了對用戶帳戶的可見性，這在合規性方面可能潛在地成為一種優勢，儘管 Fluidkey 將如何處理未來潛在的執法請求的確切框架尚未公開。 他們位於瑞士，儘管須遵守當地法律，但數據保護法律非常清晰且強大——必須有非常明確的理由才能分享數據，並且此事還需經過法院審查（參見這篇文章了解瑞士隱私法的優秀概述 ）。

使用者也完全可以匯出他們的交易，或與第三方（如會計師）分享他們的檢視金鑰，這對企業尤其有用。 值得注意的是，根據 erc-5564 規範，公共密鑰的共享是“全或無”，這意味著它無法單獨透露孤立的單筆交易。 此外，與所有 erc-5564 實現一樣，可追溯性並未被打破——只是與用戶的關聯性被打破——這意味著每個隱匿地址的交易歷史對於擁有查看密鑰的人是公開的。 Fluidkey 一個不太為人所知的功能是能夠旋轉檢視金鑰，這將允許使用者每月使用新的檢視金鑰，並且只與第三方共用特定月份的檢視存取權限。

Fluidkey 方法的一個好處是，隱性位址本身不是由傳送者產生的，而是由 Fluidkey 在每次查詢 ENS 時偽隨機產生的。 這更快，因為用戶不必透過公告事件掃描以識別自己是收件人的交易。 這也意味著發送者不需要隱藏地址錢包來為接收者產生隱藏地址——他們只需像其他地址一樣發送資金。 這也意味著沒有涉及註冊合約，這是 Fluidkey 設計的獨特之處，也是一個主要優勢。

值得一提的是，Fluidkey 致力於完全自我保管，並且他們已開源了其隱匿帳戶工具包庫，並且在不太可能的情況下Fluidkey 一夜之間消失的情況下，還有幾個獨立 開發的恢復介面可用，這意味著資金永遠不會被鎖定或卡住。