深入解析以太坊帳戶抽象賽道的歷史與未來

前言

本文分爲兩大部分:

上半部分從2015年第一個AA提案開始,系統梳理了迄今爲止的主要EIP提案內容,希望通過歷史回顧挖掘AA提案的發展歷程,並全面評估各方案的優缺點。

下半部分重點對比EIP4337提出後面臨的市場冷淡反應,並深入分析即將納入以太坊下一版本升級的EIP7702。該提案一旦合並,將全面改變鏈上應用形態。

EIP-7702具有劃時代意義,讓我們一起來深入了解。

1. 帳戶抽象的背景

1.1 帳戶抽象的意義定位

以太坊創始人Vitalik在2023年底再次更新ETH發展路線圖,但對帳戶抽象的設定並未改變。目前主流模式正從EIP-4337過渡到下一階段的自願EOA轉換。

在EIP4337推出一年多以來(2023年3月1日在丹佛WalletCon上,以太坊基金會開發人員設計的ERC-4337核心合約通過OpenZeppelin審計,被視爲正式推出),一直處於用戶廣泛認可但並未廣泛使用的矛盾狀態。這種市場環境促使EIP-7702的進度大幅提前,甚至已確定將在下次升級中合並。

1.2 帳戶抽象的市場現狀

經過一年半發展,EIP4337在主流鏈上的帳戶總數僅1200萬。其中以太坊主網上活躍地址只有6,764個,與EOA和CA地址數相差懸殊。以太坊主網獨立地址數已達2.7億,可以說EIP4337在主網上幾乎沒有實質性發展。

不過,這並不影響AA的本質價值。EIP4337的設計決定了它在主網上難以很好地解決向前兼容性問題。隨着各類L2原生集成AA,EIP4337地址數在L2上出現爆發,其中Base和Polygon鏈7月月活分別達到100萬和300萬,表現不俗。

因此,並非EIP4337設計有誤,它有諸多優點。目前狀況源於主網與L2之間的差異,它們需要各自適合的方案。

2. 什麼是帳戶抽象?

帳戶抽象本質上解決的是產權分離問題。

EVM架構中有兩種帳戶:外部帳戶(EOA)和合約帳戶(Contract Account)。外部帳戶的所有權和籤名權實際上由同一實體持有。持有私鑰的人不僅擁有帳戶"所有權",還有權"籤名轉移所有資產"。

這由以太坊帳戶交易結構決定。從交易結構可以看出,標準交易實際上沒有From字段。資金轉帳時,具體消費哪個地址的資金是通過VRS參數(用戶籤名)反解析出From地址的。

這涉及ECDSA等非對稱加密和單向門限函數等概念,我們不做展開。總之這裏由密碼學保障安全性,也造成了目前EOA地址產權合並的困境。

EIP4337的核心效果是在交易字段中增加Sender Address,從而實現私鑰與被操作地址的分離。

產權分離如此重要的原因在於外部帳戶(EOA)設計會衍生出更多問題:

1. 私鑰難以保護:用戶丟失私鑰(遺失、黑客攻擊、密碼學破解)意味着失去所有資產。

2. 籤名算法單一:原生協議驗證交易只能使用ECDSA籤名和驗籤算法。

3. 籤名權限過大:無原生多籤(多籤只能通過智能合約實現),單籤即可執行任意操作。

4. 交易手續費只能用ETH支付,不支持批量交易。

5. 交易隱私泄露:一對一交易容易分析帳戶持有者隱私信息。

這些限制讓普通用戶難以使用以太坊:

首先,使用以太坊上的任何應用,用戶都必須持有以太(並承擔價格波動風險)。

其次,用戶需要處理復雜的費用邏輯,Gas price、Gas limit、事務阻塞(Nonce順序)等概念對用戶來說過於復雜。

最後,雖然許多區塊鏈錢包或應用試圖通過產品優化提升用戶體驗,但效果有限。

因此,突破口在於實現帳戶抽象,將所有權(Owner)和籤名權(Signer)解耦,從而逐步解決上述問題。

歷史上有多種方案,最終匯聚爲兩條路線。

3. AA歷史提案脈絡梳理

問題的解決方案看似有許多EIP提案,但歸根結底就是兩種核心思路。過去每個未通過的EIP考慮的問題,也匯聚成了現在方案的突破點。

3.1 第一種路線:將EOA地址轉爲CA地址

早在2015年11月15日,圍繞EIP-101,Vitalik就提出以合約作爲帳戶的新結構。將地址改爲只有代碼和存儲空間,改變手續費支持由ERC20支付,通過預編譯合約將原生代幣改爲類ERC20來存餘額(可具備代扣授權等功能),將交易字段精簡到只有to、startgas、data和code。

如今看來,這是一次大躍進式變革,會大幅改動底層設計,讓每個帳戶地址都擁有自己的"代碼"邏輯(這正是現在EIP-7702要實現的效果)。

還能衍生出其他功能,比如:

1. 讓交易使用更多加密算法,可由各地址內部Code指定驗籤鑑權方法。

2. 具備抗量子攻擊特性,因爲代碼可升級。

3. 讓以太幣具備與ERC20合約一致的功能特性,核心效果有了代扣授權,從而無需原生幣損耗。

4. 提升帳戶自定義空間,兼容社交恢復、SBT支持、密鑰找回等。

未能繼續推進的原因很簡單,顯然步子邁得太大,對當前交易哈希衝突問題、安全性隱患考慮不周,所以一直擱置。但每個優點的理念都成爲後續EIP4337和EIP7702的核心功能之一。

之後還有一系列EIP試圖完善這種邏輯:

EIP-859:主鏈帳戶抽象--2018-01-30

試圖解決Code部署問題,核心作用是,如果出現交易方合約未部署,則使用交易附帶code參數執行合約錢包部署。其次還提出新的PAYGAS操作碼,除支付gas外,也成爲交易參數中驗證部分與執行部分的分隔符。

雖然當時無疾而終,但這也成了現在EIP7702的核心邏輯之一。EIP7702的每筆交易結合特殊交易結構,可附帶一定代碼,從而在本次交易中讓EOA地址擁有合約能力。

EIP-7702:設置EOA帳戶代碼 2024-05-07

這也是本文後續討論機制的核心EIP,由Vitalik發表作爲EIP-3074的替代方案(2024-05-07)。因此EIP-3074被棄用,EIP-7702確定將在即將到來的ETH Prague/Electra(Pectra)硬分叉中納入,具體內容我們稍後展開。

3.2 第二種路線:讓EOA地址驅動CA地址

EIP-3074:增加AUTH和AUTHCALL操作碼--2020-10-15

在EVM中加入兩個新的OpCodes AUTH和AUTHCALL,讓EOA能通過這兩個opcode授權合約代替EOA身分調用其他合約。

概括來說,EOA能將一則已籤的消息(交易)發送至自己信任的合約(稱作Invoker)上,此Invoker合約可利用AUTH和AUTHCALL操作碼代替這個EOA發出交易。

EIP-4337:用交易內存池實現帳戶抽象--2021-09-29

受到MEV啓發進行設計,其核心價值是可以完全避免共識層協議更改。

EIP4337提出新的事務對象UserOperation,用戶將此對象發送到內存池中,由bundlers從礦工角度批量打包交付合約執行交易事務,本質上是把底層交易與帳戶運作拉到合約層面執行。

EIP-5189:通過背書人操作抽象帳戶---2022-06-29

這是對EIP4337邏輯的優化,面對惡意Bundler通過建立資金罰款背書endorser機制來防止DoS阻塞攻擊。

3.3 其他用於支持AA的提案

EIP-2718:新交易類型的包裝信封--2020-06-13

這是一個已經Final的提案,定義了新的交易類型,作爲未來新增交易類型的信封。

最終效果是,引入新交易類型時,通過特定編碼區分是哪種交易,讓其只需向後兼容,而無需向前兼容。最常見的例子是EIP1559,區分了交易手續費,使用新的交易類型編碼,又不影響最初的legacy交易類型。

EIP-3607:讓EOA地址不可部署合約--2021-06-10

這是AA路徑上的補充方案,用於防止合約部署地址與EOA地址衝突。它會控制合約生成方法,不允許系統將代碼部署到已經是EOA地址的地址上。這個風險很小,畢竟以太坊地址有160位長,雖然存在用私鑰碰撞出指定合約地址私鑰的方法,但以比特幣全算力投入估計,也還需要一年時間。

3.4 如何理解帳號抽象發展歷程?

首先需要理解轉爲CA後的價值

基本上就是EIP-4337的實際效果,它可以實現:

1. 社交恢復
2. 無gas費交易
3. 批量交易
4. 自定義籤名算法
5. 自定義帳戶邏輯
6. 支持帳戶鎖定和限額
7. 支持多籤和智能合約錢包

但是,EIP-4337的核心缺點是違背人性動機原則。

它看起來更好了,但陷入了市場發展的死循環。很多Dapp還不兼容,用戶就不願意使用CA地址,甚至使用CA有更高的交易成本(普通轉帳場景,交易費用會翻倍),也太依賴Dapp本身的兼容性。

所以在以太坊主網上迄今爲止始終沒有得到普及。

成本是用戶最重要的衡量標準,必須降低成本。

但要真正降低GAS,就必須以太坊本身做軟分叉升級,修改GAS計算或操作碼的GAS消耗等模塊。然而既然要軟分叉,何不直接考慮EIP-7702呢?

4. 全面解析EIP-7702

4.1 EIP-7702是什麼

它通過新的交易類型區分,允許EOA在單筆交易中臨時具備智能合約功能,進而支持業務上進行批量交易、無Gas交易和自定義權限管理等,且無需引入新的EVM opCode(影響向前兼容性)。

它可以讓用戶在不部署智能合約的情況下,就獲得大部分AA能力,甚至可以提供第三方代用戶發起交易的能力,且不需要用戶提供私鑰,只需籤名授權信息。

4.2 數據結構

它定義了新的交易類型0x04,該交易類型的TransactionPayload是以下內容的RLP編碼序列化結果:

rlp([ chain_id, //鏈ID,用於防止重放攻擊 nonce, //交易計數器,確保交易唯一性 max_priority_fee_per_gas, //1559交易費用 max_fee_per_gas, //1559交易費用 gas_limit, destination, //交易目標地址 value, data, access_list, //訪問列表,用於EIP-2929中的Gas優化 authorization_list, signature_y_parity, //3個籤名參數,用於驗證交易籤名 signature_r, signature_s ])

重要