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          Vitalik :以太坊的賬戶抽象之路

          • 元宇宙之道
          • 2022年6月28日05時


          注:原文作者是以太坊聯合創始人Vitalik Buterin。


          賬戶抽象允許我們使用智能合約邏輯來指定交易的效果,以及費用支付和驗證邏輯。這帶來了許多重要的安全好處,例如多重簽名和智能恢復錢包,能夠在不更換錢包的情況下更換密鑰以及量子安全性。


          許多帳戶抽象的方法已在不同程度上被提出并得到了實施,參見:EIP-86EIP-2938,以及兩年前的這篇文章。今天,由于開發者們希望專注于合并與分片,這些 EIP 的開發陷入了僵局,而ERC-4337 這種不需要任何共識更改的替代方案已經取得了很大進展。


          ERC-4337 嘗試通過額外的協議手段實現和 EIP-2938 相同的事情。用戶需要發送稱為用戶操作(user operations)的鏈外消息,這些消息由區塊提議者(proposer)或為區塊提議者生成bundles的構建者(builder)批量收集并打包成單筆交易。提議者或構建者負責過濾操作以確保他們只接受支付費用的操作。用戶操作有一個單獨的 mempool 存儲池,連接到這個存儲池的節點會進行 ERC-4337 特定的驗證,以確保用戶操作在轉發之前能夠支付費用。


          ERC-4337 作為一個純自愿的 ERC 可以做很多事情。然而,在一些關鍵領域,它比真正的協議內解決方案更弱:


          1. 現有用戶如果不將其所有資產和活動移動到新帳戶,則無法升級;

          2. 額外的 gas 開銷(基本UserOperation用戶操作約 42 k,而基本交易約為 21 k);

          3. 較少受益于協議內抗審查技術(例如 crLists),它以交易為目標并會錯過用戶操作(user operation)


          而實現最佳效果的一條現實途徑,是在短期內開始大力支持 ERC-4337,然后隨著時間的推移添加 EIP 來彌補其弱點。這并不一定需要大家專門承諾遵守 ERC-4337。相反,可以將協議內支持設計為更通用,并支持 ERC-4337 及其替代方案和改進。


          在這里,我將列出其中的一些 EIP,并說明它們可以按什么順序實施。


          將 EOA 錢包轉換為智能合約錢包


          為了讓現有的 EOA 錢包升級到 ERC-4337 錢包,我們可以制作一個 EIP,允許 EOA 執行設置其合約代碼的操作。一旦 EOA 做到了這一點,這種轉變就不可逆轉。從那時起,該帳戶將僅用作智能合約錢包。幸運的是,由于 ERC-4337 帳戶是DELEGATECALL代理,因此如果需要,以后可以將錢包轉換為與其他 ERC 兼容的智能合約。


          關于如何實施此升級過程有一些提案:


          1、“replace code” 交易類型


          這還沒有作為正式的 EIP 引入,但方法很簡單:添加一個新的EIP-2718 交易類型,只需將帳戶碼替換為 calldata。


          2、AUTH_USURP (EIP-5003)


          EIP-5003EIP-3074AUTHAUTHCALL)的擴展提案,它引入了新的AUTHUSURP操作碼。如果使用 EIP-3074 機制,EOA 地址 A 已授權另一個地址 B 代表它行事,則AUTHUSURP允許 B 設置 A 的代碼。


          這種方法比“replace code”路線更復雜,只有當我們打算采用 EIP-3074 時,這才有意義。


          強制轉換


          在更長遠的未來,我們可能希望進行強制轉換,以簡化協議,并使合約成為唯一的帳戶類型,從協議中取消 ECDSA。一種可能的方法是添加一個覆蓋規則,從某個區塊開始,沒有 code 的賬戶被視為具有特定標準化“ERC-4337 EOA 錢包” code 的賬戶。

          這可以通過“poking”過程來完成,其中任何源自 EOA 的交易都將其轉換,并且任何觸及具有非零 nonce 的 EOA 交易都會將其轉換。也可以一次性通過整個狀態來完成。


          問題


          1. 合約內 ECRECOVER 驗證:一些智能合約依賴于這樣的假設,即如果你向特定賬戶提供 ECRECOVER 的簽名,你就擁有該賬戶。如果 EOA 轉換為合約,然后更改其驗證密鑰,則原始密鑰仍然能夠在這些特定上下文中“代表”帳戶。這可通過開始鼓勵所有此類項目更改為使用 EIP-1271 驗證,而不是在帳戶有 code 的情況下使用 ECRECOVER。

          2. 尚未檢測到的賬戶:強制轉換面臨的一個挑戰是擁有資產(如 ERC20 s、ERC721 s,但不是 ETH)但尚未發送或接收任何交易的賬戶,因此協議無法可靠檢測到這些賬戶。協議必須保留將此類賬戶永久轉換為默認錢包的功能,或者需要有一個截止期(例如部署后 4 年),在此之后尚未轉換的帳戶將被燒毀。

          3. EOA 只檢查不可轉讓性:一些應用程序實施合約內檢查以僅允許 EOA 與其交互。這通常是為了強制執行不可轉讓性。從根本上來說,這是一個壞主意,并且與轉向智能合約以提高安全性的目標不相容。因此,不應鼓勵這種做法,而應鼓勵應用依賴原所有者恢復程序來使轉移無法執行。


          降低 Gas 成本


          ERC-4337 錢包面臨更高的 gas 成本(基本 ERC-4337 操作約 42000 gas,而基本常規交易需要 21000 gas),原因如下:


          1、需要支付大量的單個存儲讀/寫成本,在 EOA 的情況下,這些成本會捆綁到一筆 21000 gas 的付款中:


          (1)編輯包含 pubkey+nonce (~5000) 的存儲 slot;

          (2)用戶操作調用數據成本(約 4500,通過壓縮可減少到約 2500);

          (3)ECRECOVER (~3000);

          (4)首次訪問錢包本身 (~2600)

          (5)首次訪問收款人賬戶 (~2600)

          (6)將 ETH 轉入收款人賬戶 (~9000)

          (7)編輯存儲以支付費用(~5000)

          (8)訪問包含代理 (~2100) 的存儲 slot,然后訪問代理本身 (~2600);


          2、除了上述存儲讀/寫成本之外,合約還需要執行 “業務邏輯”(解包 UserOperation、對其進行哈希、洗牌變量等)


          3、需要消耗 gas 來支付日志費用(EOA 不發布日志);


          4、一次性合約創建成本(約 32000 gas,加上代理中每個 code byte 200 gas,再加上設置代理地址的 20000 gas)


          其中很多問題將在 Verkle 樹witness gas cost EIP 以及write gas cost reform EIP 中自動解決,以更精簡的系統取代大量存儲成本。例如,pubkey 和 nonce 可以存儲在 slot 0…63 中,這將訪問它們的成本降低到 1000 以下。用戶在轉移 ETH 和支付費用時支付的費用會更少,因為目標賬戶和接收賬戶只需要被首次訪問一次。


          還有更多的 EIP 可以幫助我們實現簡化。例如:


          1. 禁止智能合約邏輯使用 slot 0 的自愿 ERC,將允許它用于存儲代理,從而使其受益于更便宜的 gas 成本。

          2. “code address”字段可以使代理更輕松,消耗的 gas 更少。

          3. “snappy compression”預編譯可以更輕松地使用 ABI 對象,而無需為所有零字節支付 calldata gas 成本。

          這是一個需要更多研究的領域。


          crLists


          這是一個長期的問題,因為只有啟用了完全的協議提議者/構建者(proposer/builder)分離方案后,crLists 才真正適用。挑戰在于,我們希望提議者能夠識別“值得”包含的用戶操作(即他們支付足夠的費用),以便協議可以迫使它們被包含在下一個有空間的區塊中。


          這要求在協議中明確“驗證”和“執行”的概念。對于用戶操作,必須有一種已定義的方法來驗證該操作,以及有一種已定義的方法來執行該操作,這樣如果某個操作被驗證,則執行該操作的嘗試將是保證支付費用的,除非被讀取的狀態在驗證期間被修改。這些操作可以通過嵌入 ABI 方法來實現,如果實現了 EOF EIP,也可以通過添加專用的 EOF 部分來實現。


          幸運的是,這不需要我們把 ERC-4337 當作一個最終標準,而是納入 ERC-4337 所支持的一個較弱概念,其他在很大程度上不同的 ERC 也可以輕松支持它。


          原因是,ERC-4337 和 EIP-2938 的復雜性很大程度上與解決更強的 DoS 抗性問題有關:不可能使一個操作取消數百個其他操作,因為這將允許廉價地對 mempool 進行垃圾交易攻擊。這需要對帳戶驗證可訪問的內容施加限制。在這里,我們可以做一些更簡單的事情:只記錄在驗證過程中觸摸了哪些狀態對象,如果這些狀態對象中的任何一個被編輯,則不需要包含。


          這使得個人賬戶可以在審查抵制和靈活性之間選擇自己的權衡。在極端情況下,如果賬戶愿意,可以通過 Uniswap 在驗證期間支付費用,但由于任何人都可以發送影響 Uniswap 狀態的交易,因此此類賬戶實際上沒有抗審查保證。


          crList 設計的大致輪廓如下:


          1. 提議可以包含一個crList,它指定要包含的操作列表,以及每個操作讀取的狀態對象 (key, value)對的列表。接受crList的構建者(或其他任何人)必須檢查所有操作是否通過validate檢查。

          2. 執行crList中的每個操作都需要該區塊,除非該區塊沒有足夠的剩余 gas,或者執行時的當前狀態已經編輯了該操作讀取的狀態對象之一。


          ERC-4337 的剩余復雜性將僅用于 mempool 安全。原則上,可以有多個相互競爭的 ERC 以不同的方式實現該目標,只要它們都遵循相同的驗證和執行標準。


          這種方法的一個缺點是它與簽名聚合不完全兼容(正如 ERC-4337 試圖做的那樣):因為協議不“理解”聚合方案,它不能強制聚合,惡意構建者可能納入未聚合的操作,并迫使發送者為其支付全部 gas。但這種不便可以說是適度的。


          可能的路線圖


          短期

          1. 將 ERC-4337 全面投入生產。理想情況下,可以使用簽名聚合功能對其進行擴展,以實現 rollup 友好性。

          2. 應該有接入 ERC-4337 的易于使用的瀏覽器錢包。

          3. 考慮實現簽名聚合和壓縮,以使 ERC-4337 對 L2 更加友好;

          4. 在 L2 協議中引導 ERC-4337 生態,其中 gas 成本問題會較少;

          中期

          1. 實施 Verkle 樹,添加 EIP 以降低 gas 成本;

          2. 添加可選的 EOA-to-ERC-4337 轉換;

          3. 在 PBS 推出的同時或不久之后添加 crList 邏輯;

          長期

          1. 考慮強制轉換;

          可能的替代方案


          1. 考慮編寫一個在協議層包含 ERC-4337 等效帳戶和交易的 EIP,并推動其在 L2 中的采用;

          2. 使用一種通過axuliary 區塊工作的抗審查解決方案,消除用戶操作對以太坊協議的可讀的需要;

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