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深入解读以太坊账号抽象赛道的过去与未来

发表于 3个月前 (08-26) XXKK投资资讯 44

作者:十四君

来源:十四君

前言

本文整体分两大模块:

上半段,将从2015年起的首个AA提案出发,系统整理目前为止的Eip提案主要内容,期望由史出发挖掘AA历史提案的历程,并综合性评价各方案优缺点。

下半段,着重对比EIP4337提出之后面临的市场低迷反馈,再深入分析如今即将被纳入下个版本以太坊升级的EIP7702,此提案一旦合并,将全方位改变链上应用形态。

EIP-7702 具有划时代的改变,且听十四君细细讲来

1、账号抽象的背景

1.1 账号抽象的意义定位

以太坊创始人vitalik在2023年年底再次更新 ETH 发展路线图,但其中针对账号抽象的设定,并未改过。如今的主流模式也正是从EIP-4337,步入到下一个阶段VoluntaryEOA Conversion(自愿转换EOA账号)。

深入解读以太坊账号抽象赛道的过去与未来

在EIP4337推出一年多以来(在2023.3.1号丹佛的 WalletCon 上,官宣由以太坊基金会开发人员设计实现的ERC-4337 的核心合约已经通过了 OpenZeppelin 的审计,被认为是正式推出的历史节点)。

始终是只得到用户的广泛认可,但并不被广泛使用,如此矛盾的市场环境下,让EIP-7702的进度被大幅提前,乃至已经被确认将在下一次升级被合并其中。

1.2 账号抽象的市场现状

无需多言,直接看数据吧。

经过一年半的发展,EIP4337在主流链账号的集合下,仅仅有1200W的地址数,其中最为让人惊讶的是在以太坊主网上,活跃地址仅仅6,764个,或许统计维度有所问题,但至少与EOA与CA的地址数相差甚广,要知道以太坊主网上独立地址数已经达到2亿7千万(数据源于:)。

可以说在主网上EIP4337是毫无实质性发展。

深入解读以太坊账号抽象赛道的过去与未来
(图表数据来源:)

不过,这并不磨灭AA的本质价值,因为他从一开始的EIP4337的设计就注定了,他面对主网严重的往前兼容性问题上无法做好,所以伴随着各类L2层链的普遍嵌入原生AA,EIP4337的地址数在L2上获得爆发,其中base和polygon链的7月月度活跃用户分别是100W和300W,倒也颇为可观。

所以,并不是EIP4337设计错了,他有很多优点,我们一会会系统的总结,如今的现状是源于主网与L2之间的差异,他们需要用各自适合的方案。

2、账号抽象是什么?

账户抽象,听着很费解,但其实本质解决的是产权分离的问题。

EVM架构(即以太坊虚拟机)中有两种账户,外部账户(EOA)和合约账户(Contract Account),外部账户的所有权和签名权其实上是同一个体单位持有的。持有私钥的人不只拥有这个账户的「所有权」,同时还有权利「签名转移所有资产」。

这是由以太坊账号交易结构决定的

从下图的结构中可以发现,其实以太坊的标准交易是没有From方的,那么我做了一次资金转账,具体消费的是什么地址上的资金?实际是是通过其VRS参数(即用户签名)反解析出From地址的。

这里涉及到ECDSA等非对称加密,单向门限函数等概念,咱们不做展开,总之这里是由密码学来保障安全性,当然这也就造成了如今的产权合并的EOA地址窘境。

而EIP4337的核心效果,就是在交易字段里增加了Sender Address字段,从而能让私钥与被操作的地址分离开。

深入解读以太坊账号抽象赛道的过去与未来

那为什么产权分离这么重要呢?

因为外部账户(EOA)设计会衍伸出更多的问题:

  1. 私钥难保护:用户失去私钥(遗失、黑客攻击、密码学上的被破解)意味着地失去所有资产。

  2. 签名算法少:原生协议在验证交易上只能使用 ECDSA 签名和验签算法。

  3. 签名权限高:无原生多签(多签只能通过智能合约实现协作),单签即可执行任意操作。

  4. 交易手续费只能通过 ETH 支付,并不支持批量交易。

  5. 交易隐私泄露:一对一交易容易分析账户持有者的隐私信息。

上诉的约束让普通用户很难使用以太坊:

首先,使用以太坊上的任何应用,用户都必须持有以太(并承担以太价格波动的风险)。

其次,用户需要处理复杂的费用逻辑,Gas price、Gas limit、事务阻塞(Nonce顺序)这些概念对用户来说过于复杂。

最后,虽然许多区块链钱包或应用试图通过产品优化提高用户体验,但它们的实际效果甚微。

所以破局之道在于实现账户抽象,将所有权(Owner)和签名权(Signer)解耦(Decoupling),从而才能逐个解决上述问题。

其实历史的方案有很多,最终都会汇聚到两种路线

3、AA历史提案脉络梳理

深入解读以太坊账号抽象赛道的过去与未来

问题的解法看似有很多的EIP提案,但归根究底,就是两种核心思路,所以过往每一个没有被通过的EIP,其考虑的问题也就汇聚成了现在方案的破局之道。

3.1 第一种路线是让EOA地址变为CA地址

早在2015年11月15日,围绕EIP-101,Vitalik 就提出以合约作为账户的新结构。将地址改为只有代码和存储空间,改变手续费支持由ERC20支付,通过预编译合约将原生代币改为类ERC20来存余额(可具备代扣授权等功能),将交易字段精简到只有to、startgas、data和code。

现在看来,简直是大跃进式变革,会大幅改动底层设计,让每个账户地址都拥有自己的“代码”逻辑(其实也正是现在EIP-7702要做到的效果)。

还能衍生出其他的功能,比如

  1. 让交易使用更多加密算法,可以由各地址内部Code来指定验签鉴权方法

  2. 具备抗量子攻击特性,因为代码具备升级特性。

  3. 让以太币具备与ERC20合约一致的功能特性,核心效果有了代扣授权,从而无需原生币的损耗

  4. 提升账户的自定义空间,兼容社交恢复、sbt支持、密钥找回等

没有继续推进的原因也很简单,显然是步伐太大,对于当前交易哈希冲突问题,安全性隐患考虑不周所以一直搁置,但每个优点的理念都成为后续EIP4337以及EIP7702的核心功能之一。

后来还有一系列EIP试图完善这种逻辑

EIP-859:主链账户抽象–2018-01-30

试图解决Code的部署问题,核心作用是,如果出现了若交易方合约未部署,则使用交易附带code参数执行合约钱包部署,其次还提出新的 PAYGAS 操作码,除了支付gas外,也成为一笔交易的参数中验证部分与执行部分的分隔符。

虽然当时无疾而终,但是这也成了现在EIP7702的核心逻辑之一,EIP7702的每一笔交易结合特殊的交易结构,可以附带一定的代码,从而在本次交易中让EOA地址拥有合约能力。

EIP-7702:设置 EOA 账户代码 2024-05-07

这也是本文后续讨论机制的核心EIP,由Vitalik 发表了EIP-7702作为 EIP-3074 的替代方案(2024-05-07)。因此EIP-3074 被弃用,EIP-7702 被确定在即将到来的 ETH Prague/Electra(Pectra)硬分叉中纳入,具体内容咱们在下文展开。

3.2 第二种路线是让EOA地址驱动CA地址

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

在EVM 中加入两个新的OpCodesAUTH和AUTHCALL,让EOA 能透过这两个opcode 授权合约代替EOA 的身份去呼叫其他合约。

结合下图,概括来说一个EOA 能将一则已签的消息(交易)送至自己信任的合约(称作Invoker)上,此Invoker合约可以利用AUTH和AUTHCALL操作码来代替这个EOA 送出这笔交易。

EIP-4337:用交易内存池实现账户抽象–2021-09-29

总之,他受到MEV的启发进行设计,其核心价值是可以完全避免共识层协议更改。

eip4337提出新的事务对象UserOperation,用户将此对象发送到内存池中,由bundlers从矿工维度批量打包交付合约执行交易事务,本质上是把底层的交易与帐户运作拉到合约层面执行。

EIP-5189:通过背书人来操作抽象账户—2022-06-29

这算是优化了EIP4337的逻辑,是面对恶意的Bundler通过建立资金罚款背书endorser的机制来防止Dos阻塞攻击。

3.3 其他用于支持AA的提案

EIP-2718:新交易类型的包装信封–2020-06-13

这倒是一个已经Final的提案,他定义一个新的交易类型,作为未来新增的交易类型的信封。

最终效果是,当引入新的交易类型时, 通过特定编码来区分这是哪一种交易,让其只需有向后兼容性,而无需往前兼容。最常见的例子就是EIP1559了,他区分了交易的手续费,使用了新的交易类型编码,又不影响最初的legacy的交易类型。

EIP-3607:让EOA地址不可部署合约–2021-06-10

这是是AA路径上的补充方案,用于防止合约部署地址与EOA地址冲突的问题。他会控制合约生成方法,让系统不允许将代码部署到已经是 EOA 地址的地址上。这个风险其实很小,毕竟以太坊地址有 160 位长,虽然存在用私钥碰撞出指定合约地址私钥的方法,但以比特币全算力投入估计,也还需要一年的时间。

3.4 如何理解账号抽象发展历程?

首先需要理解转为CA后的价值

基本上也就是EIP-4337的实际效果,他可以实现

深入解读以太坊账号抽象赛道的过去与未来

但是,EIP-4337的核心缺点是违背人性动机原则。

他看起来是更好了,但是陷入了一种市场发展的死循环,Dapp很多还不兼容,那用户就不乐意使用CA地址,甚至使用CA有更高的交易成本(普通转账场景,也会交易费用翻倍),也太依赖于Dapp本身的兼容性。

所以在以太坊主网上迄今为止始终没有得到普及。

成本就是用户最重要衡量的标准,必须降低成本。

但是要真正降低GAS,就必须以太坊本身做软分叉升级,修改GAS计算或者修改操作码的GAS消耗等模块,然而既然要软分叉,那何不直接考虑EIP-7702呢?

4、全面解析EIP-7702

4.1 EIP-7702是什么

它通过新的交易类型来区分,可以允许EOA在单笔交易中临时具备智能合约的功能,进而支持业务上进行批量交易、无Gas交易和自定义权限管理等,且无需引入新的EVM opCode(影响往前兼容性)。

他可以让用户在不部署智能合约的情况下,就可以获得大部分AA的能力,甚至可以提供第三方代用户发起交易的能力,且不需要用户提供私钥,只需签名授权的信息。

4.2 数据结构

他定义了新的交易类型0x04,该交易类型的TransactionPayload 是下列内容的RLP编码序列化结果

  • rlp([

    chain_id, //链ID,用于防止重放攻击。

    nonce, // 交易计数器,确保交易唯一性。

    max_priority_fee_per_gas, //1559交易费用

    max_fee_per_gas, //1559交易费用

    gas_limit,

    destination, //交易目标地址

    value,

    data,

    access_list, //访问列表,用于EIP-2929中的Gas优化。

    authorization_list,

    signature_y_parity, // 3个签名参数,用于验证交易签名。

    signature_r,

    signature_s

    ])

重要的是其中新增了authorization_list对象,存储签名者希望在其EOA中执行的代码,用户签署交易的同时也签署要执行的合约代码,他作为二维列表存在,说明可以批量存放多个操作信息,执行批量操作。

  • authorization_list = [[chain_id, address, nonce, y_parity, r, s], …]

4.3 交易生命周期

4.3.1 验证阶段

在执行交易的开始阶段,对于每个authorization_list的[chain_id, address, nonce, y_parity, r, s]元组:

  1. 从签名r、s中采用ecrecover恢复出签名者地址(注意这是以太坊本身的机制,所以该EIP没有改变签名算法)。authority = ecrecover(keccak(MAGIC || rlp([chain_id, address, nonce])), y_parity, r, s](与之前解签名得出from地址类似,这里得出的是针对这个list的局部签名地址)

  2. 验证链ID(防分叉链重放)。

  3. 验证authority签名者的代码是否为空或已经委托(验证交易是否属于有效7702交易,后续会通过delegation机制去代理执行交易)。

  4. 验证authority签名者的nonce(防authority的签名重放)。

  5. 设置authority签名者的代码为0xef0100 || address(用于绕过EIP3607防碰撞策略的)

  6. 增加authority签名者的nonce(防局部签名重放)。

  7. 将authority签名者账户添加到已访问地址列表中(转热地址,降低查询存储的gas费)

4.3.2 执行操作阶段

要执行的合约代码以及操作指令在哪里?

“新”版本仅更改了代码部署方面的行为。

它不再将帐户代码设置为contract_code,而是从authorization_list中检索代码address并将该代码设置为帐户代码。

所以,当需要执行授权代码时,从authorization_list的address字段指定的地址加载代码,并在签名者账户的上下文中执行。

这意味着用户的合约代码实际上是存储在链上的某个特定地址,而不是直接包含在交易中。

而操作指令和相关参数则存储在交易负载的data字段中。

4.4 EIP-7702有什么价值?

他对于Web3钱包的全链路都会有变化,用户体验也因此巨变,因为EOA发起的普通交易也可以类似合约执行多种逻辑,比如批量transfer。对于CeFi场景会影响交易鉴别,也影响冲提归集手续费

由于其出现,打破了很多曾经的定势,比如:

  1. 打破了账户余额只能因源自该账户的交易而减少的不变量。

  2. 打破了交易执行开始后 EOA nonce 增加1的不变量(可能同时增加多个)。

  3. 打破了tx.origin和msg.sender两个比对的防护逻辑,很多过往的合约有风险了。

  4. 打破了EOA本身无法发出事件的现状,对部分链上事件识别监听可能需要注意。

  5. 打破了EOA地址接受ERC20、721、1155等资产必然成功的现状(因为回调机制,可能失败)

4.5 对比EIP-7702和EIP-4337

1. EIP-7702的优势

  • gas更低,因为无需经过entrypoint模块,减少链上操作。

  • 用户迁移成本更低,无需提前部署链上合约做为主体

  • 与Eip4337相比,同样会有代码委托执行,也同样会有两种方式:

完全委托(Full Delegation)

  • 完全委托是指将某个操作的全部权限委托给一个特定地址。例如,用户可以将所有ERC-20代币的管理权限委托给一个智能合约地址,从而使得这个智能合约可以代表用户执行所有相关操作。

受保护的委托(Protected Delegation)

  • 受保护的委托是指在委托的过程中增加一些限制和保护措施,确保委托操作的安全性和可控性。

  • 例如,用户可以仅将部分ERC-20代币的管理权限委托给一个智能合约,或者设置一些限制条件(如每天最多花费总余额的1%)。

2. EIP-7702的缺点

他的核心缺点是属于软分叉升级,需要大家共识推动,并且改动巨大,对链上生态影响太广,十四君初步评估下来,就有以下挑战,但是挑战也就是市场的机会:

  1. 自由度极高,难以被审计,用户会更需求靠谱的钱包承担安全防护的保护。

  2. 对原架构变化过大,虽然用不同交易类型区分,但是很多基建尤其链上不可改合约都无法直接适配。

  3. 对EOA地址提供了合约能力,但对应的存储空间无法留存。

  4. 单独交易的成本稍微提高,因为会大量增加Calldata的部分,估算调用的总成本将是16(gas) * 15(字节) = 240(gas)calldata 成本,加上EIP-3860的成本2 * 15 = 30,再加上大约 的运行时成本150。因此,仅仅准备账户哪怕什么都不做,就要增加500的Gas了。

  5. “如果接收者签署了没有接收功能的代码,发送者在尝试发送资产时可能会面临 DoS。” 见案例。这个问题其实是 EOA A 签署了它不应该签署的东西——一个设置了错误实现(没有receive())的可重放文件。

  6. 链上 冲提逻辑可能不一致,比如当转移 ERC-20 代币时,如果接收方账户有代码,则代币合约将调用onERC20Received接收方账户。如果onERC20Received还原或返回错误的值,则令牌传输将还原。

  7. 另外如果 EOA 可以发出事件,会不会有什么问题?一些基础设施可能需要注意。

这些还只是十四君基于目前EIP7702提案内容,以及对应的官方论坛讨论总结出的一些缺点,最终还需要基于最终的实现代码才能分析完全。

参考如下:

5、 全文总结

本文看似篇幅宏大,实际上文字内容只有6k余字,中间涉及的很多往期EIP解读,都在文中链接可以拓展,我就不进而追溯了。

目前看,账户抽象,确实只能放在第六模块,即修复一切,也即最后在推行,如今大幅加快EIP7702的进度,更多带来的还是对系统安全性的挑战,可以预料到,最终他会实现,毕竟以太坊合并,修改共识算法这样的颠覆性事件都可以发生,又谈何区区新的交易类型呢。

但是这一次颠覆的内容太多了,打破多个链上不可能的潜规则,也打破了大多数Dapp的应用逻辑,但是他死死的占住了最核心的一点,就是用户的成本更低了!对比EIP4337近乎翻倍的交易成本而言。

用户本身还是EOA地址,只是在需要的时候才去驱动和使用CA逻辑,所以持有成本低了。无需先转换出链上CA身份再做操作,等于用户无需注册了。

用户可以轻松用EOA做到多交易并行,比如授权代扣和执行代扣两种合一,这样对用户交易成本本身就低了,而对于Dapp而言,尤其是需要做链上企业级管理的项目方,比如交易所等更是颠覆性的优化,批量归集一旦原生态实现,基本交易所成本可以瞬间减少一半以上,最终也可以惠及用户。

所以,虽然他改变了很多,但占据成本这个维度,就值得全部Dapp去研究和适配,因为这一次,用户必然站在了EIP7702的一边。

标签: XXKK

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