多鏈帳戶抽象:加密基礎設施的新方向

2024年7月8日至11日，歐洲規模最大的以太坊年度活動——以太坊社區會議(EthCC)在比利時布魯塞爾舉行。本屆會議(EthCC 7)匯聚了超過350名區塊鏈行業一線的意見領袖。一位區塊鏈開發者在會上發表了題爲"揭示未來:多鏈帳戶抽象解析"的演講。

演講重點包括:

• 帳戶抽象(AA)的兩個核心:籤名抽象和支付抽象。前者讓用戶可選擇任意驗證機制,後者允許多種交易支付選項,從而提供更安全、便捷的用戶體驗。

• ERC-4337和原生AA在驗證和執行階段的入口點函數設計有所不同。各實現方案在驗證交易限制和執行步驟上也各有特點。

• 在EVM兼容鏈上實施ERC-4337時,需要注意Rollup設計導致的協議差異,以及地址計算方式的差異,這些細節可能影響L1和L2之間的實現。

帳戶抽象概述

帳戶抽象(AA)主要包含兩個關鍵點:

1. 籤名抽象:用戶可選擇任意驗證機制,不局限於特定數字籤名算法。

2. 支付抽象:用戶可使用多種交易支付選項,如用ERC-20代幣支付,或由第三方贊助交易。

這種靈活性可提供更安全、優化的用戶體驗。AA旨在通過多種方式實現這兩個核心目標。

ERC-4337簡介

目前以太坊協議中的外部擁有帳戶(EOA)存在一些限制,如固定的籤名方法和支付設計。ERC-4337通過引入更靈活的帳戶管理和交易處理方法來解決這些問題。

主要特點:

• userOp結構:用戶將userOp結構發送給Bundler,後者收集多個userOp並調用EntryPoint合約的handleOps函數。

• EntryPoint合約:類似操作系統處理交易,主要功能包括:

  1. 調用帳戶合約的validate函數,確保userOp獲授權
  2. 收取費用
  3. 調用帳戶合約的execute函數,執行userOp的目標操作

原生AA簡介

在原生AA中,每個帳戶都是一個合約,交易處理機制直接嵌入區塊鏈協議。

不同區塊鏈網路的AA設計:

• ERC-4337帳戶抽象:以太坊、Arbitrum、Optimism、Base、Linea、Scroll、Polygon PoS
• 遵循ERC-4337的原生帳戶抽象:StarkNet和zkSync Era
• 具有隱私設計的原生帳戶抽象:Aztec

ERC-4337與原生AA的差異

1. 操作系統角色

AA操作系統需要解決:Gas定價、交易排序、入口點函數觸發、交易處理流程等問題。

ERC-4337通過Bundler和EntryPoint Contract協同完成這些任務。原生AA中,用戶將userOps發送給官方服務器的操作員/排序器。

2. 合約接口

不同實現的帳戶合約接口相似,都包含驗證、支付、執行三個步驟。ERC-4337和原生AA中,"驗證"階段的入口點函數是固定的,而"執行"階段只有原生AA的入口點是固定的。

3. 驗證步驟限制

爲防止DoS攻擊,各實現對驗證交易設置了不同限制。如EIP-4337定義了禁用操作碼和存儲訪問限制,zkSync Era則放寬了部分OpCode使用。

4. 執行步驟限制

zkSync要求確認系統標志才能執行系統調用。ERC-4337和StarkNet的執行階段沒有特殊限制。

5. 隨機數

ERC-4337區分了192位密鑰值和64位隨機數值。zkSync和StarkNet採用嚴格遞增的nonce。

6. 首次交易部署

ERC-4337在userOp結構中包含initcode字段,用於首次userOp部署帳戶合約。StarkNet和zkSync則要求用戶首筆交易發送給操作員/排序器來部署帳戶合約。

L1和L2的ERC-4337差異

在EVM兼容鏈上實施ERC-4337存在兩個關鍵區別:

1. 協議差異

Rollup設計中,L2需將數據上傳至L1以確保安全和結算。相關費用(如L1安全費、blob費用)應包含在預驗證Gas中,但確定適當的上傳費用是一大挑戰。

2. 地址差異

不同鏈的地址計算方式存在差異。例如,zkSync ERA的create函數中的地址編碼方式與以太坊和OP匯總不同,StarkNet則使用獨特的哈希函數計算地址。

值得注意的是,硬分叉中新增的操作碼可能導致字節碼變化,進而影響帳戶合約地址的一致性。例如,如果L2鏈不支持上海硬分叉且編譯時未指定EVM版本,push0的引入會改變字節碼,即便Solidity代碼相同。