代幣混合與CoinJoin解讀

導語比特幣經常被視爲數字現金，但這種說法有待商榷。如果Alice以現金支付給Bob 10美元，後者無法瞭解這筆現金的來源。Bob將這10美元轉給Carol時，Carol更是無法得知這10美元最初來自Alice。
然而，比特幣的固有公共屬性決定了情況有所不同。給定代幣（準確來說是未花費的交易輸出或UTXO）的歷史可供所有人查看。這很像在賬單中寫入交易金額與參與者姓名。
不過，公共地址可以匿名，用戶也因此可以輕易隱匿身份。然而，比特幣並不能完全隱匿蹤跡。針對區塊鏈的分析技術日趨成熟，已經可以有效將地址與身份相匹配。除了其他監視技術，專用實體也可以對加密貨幣用戶去匿名化。爲了解決這道難題，市場中相繼出現多種解綁交易的技術。

什麼是代幣混合？從廣義上講，代幣混合是指所有通過置換來混淆資金的操作。然而，在加密貨幣領域，代幣混合由第三方提供服務。服務供應商通常會收取用戶的代幣（以及少量手續費），之後返還一些與發送的代幣毫無關聯的代幣。此類服務也被稱爲不倒翁或混幣器。
當然，這種中心化服務的安全性與匿名性值得懷疑。用戶無法保證混幣器會歸還資金，或者返還的代幣未在某種程度受到污染。另外，使用混幣器時，IP和比特幣地址也可能被第三方記錄。代幣混合的結果是用戶放棄資金控制權，希望獲得毫無關聯的代幣。
目前有一種名爲“CoinJoin交易”的新方案，給用戶很大程度的否認空間。也就是說，使用CoinJoin之後，用戶與以往交易之間的確切關聯證據就被抹去了。許多CoinJoin解決方案成爲混幣器的去中心化替代方案。雖然協調員有可能介入，但用戶不需要放棄資金管理權。

什麼是CoinJoin？CoinJion交易問世於2013年，由比特幣開發人員Gregory Maxwell首次提出。在帖子中，他簡單介紹了此類交易的結構，以及如何在不修改協議的情況下獲得高額私密收益。
從本質上講，CoinJoin交易融合了多位用戶的輸入。在解釋這項技術的原理前，我們先來了解基礎交易的結構。
比特幣交易由輸入和輸出組成。當用戶希望交易時，他們將UTXO作爲輸入，指定輸出並對輸入簽名。請注意，每路輸入均獨立簽名，但用戶可設置多路輸出（目標爲不同地址）。


我們以一筆由四路輸入（每路輸入0.2 BTC）和兩路輸出（0.7 BTC與0.09 BTC）組成的給定交易爲例，可以對其進行一系列假設。首先觀察支付的發生——發送方將其中一路輸出發送給某人，隨後收到找零。這筆交易使用四路輸入，因此較大的輸出應該指向接收方。請注意，我們需要爲礦工支付手續費，輸出會損失0.01 BTC。
發送方也可能想創建大額UTXO，因此合併小額輸入來獲得0.7 BTC的目標輸出。
我們還可以假設每路輸入均爲獨立簽名。這筆交易最多有四方對輸入簽名。這正是CoinJoin生效的原理。

CoinJoin如何運作？其核心思想是多方協作創建交易，各方提供輸入與預期輸出。所有輸入相融後，他人便無法識別輸出與用戶的對應關係。我們來看以下圖解：


如圖所示，四位參與者希望打破交易之間的關聯。他們相互協調（或通過專屬協調員），宣佈希望計入的輸入和輸出。 
協調員將掌握所有這些信息並繪製成交易，在向網絡中廣播前，讓每位參與者簽名。用戶簽名後，交易在變爲無效前無法更改。因此，協調員無法盜取資金。 
這筆交易充當了代幣混合的黑匣子。別忘了，我們是將初始UTXO銷燬來新建UTXO。新舊UTXO的唯一聯繫正是交易本身，當然我們也無法區分參與者。最理想的情況也只是知道有參與者提供輸入，並且可能是輸出結果的所有者。
即便如此，我們也無法百分百確定。看到上文所述的交易，誰又能確定是有四位參與者？或者是隻有一個人在向他的四個地址發送資金？還是兩個人分別買入兩次，各自的地址分別收到0.2 BTC？也有可能是四個人向新參與者發送資金，或者資金迴流至本人。我們無法確定具體情況。

通過“可否認性”來保護隱私CoinJoin實施方案的問世足以讓人們對交易分析方法產生懷疑。在許多情況下，您可能會推斷出發生了CoinJoin，但無法確定輸出擁有者。隨着這種技術日漸普及，所有輸入由同一用戶所有的假設逐漸削弱。在廣泛全面的生態系統中，隱私性完成飛躍式提升。
在上文的示例中，我們假設交易的匿名集合擁有4位輸入者，而輸出所有者可以是這4位中的任意一位。匿名集合越大，找到交易與原始擁有者對應關係的概率越低。幸運的是，最近的CoinJoin方案可以讓數十位用戶以去信任的方式融合輸入，“可否認性”顯著提升。最近，CoinJoin成功執行了百人交易。

總結對於非常注重隱私的用戶，混幣是一種非常有效的補充手段。與提議的隱私升級（如保密交易）不同，這項技術與現行協議兼容。
對於信賴第三方誠信度與有效方法的用戶來說，混幣服務簡單便捷。對於青睞可驗證或非託管方案的用戶，CoinJoin纔是絕佳之選。精通技術的用戶可以手動，或者使用軟件工具將更復雜機制抽離出去。如今，隨着隱私性需求日益提升，市場中的此類工具也將愈加受到青睞。