Galaxy：以太坊账戶抽象之路

2024-04-02 15:04:05

撰文：Christine Kim，Galaxy

編譯：鄧通，金色財經

管理公鑰 / 私鑰對是用戶採用加密貨幣的一個持續障礙。以太坊從未打算使用外部擁有的账戶（EOAs）來啓動，即由公鑰 / 私鑰對控制的账戶。以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 設想以太坊上的用戶帳戶可以由智能合約代碼控制。可編程智能合約账戶將允許用戶應用更靈活的條件來安全地將加密資產轉移到錢包或從錢包中轉移。账戶抽象是描述智能合約控制的用戶账戶的官方術語。對账戶抽象的興趣在 2023 年飆升，並在 2024 年繼續增長。本報告深入探討了账戶抽象是什么以及為在以太坊上啓用該技術而提出的解決方案。

簡介

兩年前，以太坊开發人員 Vitalik Buterin、Yoav Weiss、Dror Tirosh、Shahaf Nacson、Alex Forshtat、Kristof Gazso 和 Tjaden Hess 共同撰寫了以太坊徵求意見 (ERC)，概述了用戶交易執行的新流程。該提案名為 ERC 4337，它提供了一種新方法，可以在無需更改以太坊核心協議的情況下為用戶交易提供更高級別的可編程性。

以太坊上的用戶只能從用戶控制的账戶（也稱為「外部擁有账戶」（EOA））發起交易。來自 EOA 的交易由账戶用戶私鑰的數字籤名授權。私鑰是最重要的信息，它使用戶能夠訪問和控制 EOA 中持有的資金。在以太坊上，用於保護 EOA 的特定類型的數字籤名方案稱為橢圓曲线數字籤名算法（ECDSA）。這與比特幣上使用的方案相同。

由於安全記錄和記住私鑰可能很麻煩，因此以太坊用戶和加密貨幣持有者依靠錢包軟件來管理他們的私鑰或集中托管人直接代表他們管理他們的加密資產。多年來，像 Vitalik Buterin 這樣的以太坊創始人和像 Yoav Weiss 這樣的協議开發人員一直在研究通過可編程 EOA 來改善鏈上交易的用戶體驗的方法，即 EOA 可以通過任何類型的邏輯來執行和授權交易，而不僅僅是嚴格意義上的邏輯。公鑰 / 私鑰數字籤名的邏輯。可編程 EOA 的另一個術語是账戶抽象 (AA)。

AA 可以啓用一系列新方法和授權方案來執行鏈上交易，從簡單地啓用多個籤名（即多個數字籤名的組合）到可以用任何類型的 ERC-20 代幣支付的交易，嚴格來說不是用戶账戶中的 ETH。本報告概述了 ERC 4337、其採用情況以及开發人員為進一步擴展 ERC 4337 功能而提出的相關以太坊改進提案 (EIP)。本報告還提供了有關為何 AA 可能不會在有意義的情況下被採用的見解。短期內，以太坊的容量會增加，因為以太坊开發人員會專注於更緊迫的優先事項，例如 maxEB 和 peerDAS，而中期，用戶活動會遷移到 Layer 2 Rollup 和已經支持 AA 獨立的替代 Layer 1 協議以太坊。

ERC 4337

2023 年 3 月，在北美最大的以太坊年度會議 ETHDenver 上，以太坊基金會的安全研究員 Yoav Weiss 宣布在以太坊上推出一項名為 EntryPoint 的新智能合約。 EntryPoint 旨在驗證和執行「账戶合約」(AC) 中的交易。 AC 是一種以太坊账戶，用戶可以通過它編寫新的邏輯來授權交易。邏輯上必須採用 ERC 4337 標准定義的特定字段和類型來構建。用復雜的執行邏輯格式化的用戶事務稱為「用戶操作」。一旦格式化，UserOperations 就可以被發送到專門用於這些類型交易的內存池。

以下是 ERC 4337 定義的 UserOperations 事務執行流程的高級說明。

一旦 UserOperation 被提交到規範的 ERC 4337 mempool 或也接受 UserOperations 的替代 mempool，它就會被「Bundler」拾取。捆綁器的作用與塊構建器類似。他們將多個 UserOperations 打包在一起，並提交該包以在以太坊上進行驗證和執行。作為模擬交易並將其打包以在鏈上執行的交易，捆綁者通過提交 UserOperation 的用戶所附加的費用獲得補償。

UserOperations 可以指定「付款人」。 Paymasters 是贊助其他用戶的 UserOperations 的參與者，以允許以太坊上的一些新功能，包括：

用戶使用 ETH 以外的加密貨幣支付交易費用；
去中心化應用程序在啓動早期階段為其用戶提供費用補貼；
創建用於在以太坊上進行交易的鏈上信用服務。

一旦被 Bundler 接收，UserOperation 將被提交到 EntryPoint 智能合約。 EntryPoint 的作用是驗證 UserOperations，並為執行 UserOperations 的相關方支付費用。一旦 UserOperations 的操作在鏈上完成，EntryPoint 智能合約將確保相關費用從 Paymaster 的地址（如果指定且有效）中扣除並記入 Bundler 的地址。

注意事項

從最初提交 UserOperation 到其在鏈上執行，有一些重要的注意事項需要注意：

盡管以太坊上的 EntryPoint 智能合約已上线，但統一的 ERC 4337 內存池尚未啓動。可以在 GitHub 上找到此捆綁器點對點規範的早期迭代。
新 AC 的創建可以直接在 UserOperation 中指定，這樣 UserOperation 不僅指定處理用戶事務的復雜要求，還指定將代表用戶對消息進行籤名的 AC。
對於從捆綁器接受 UserOperations 的塊構建器來說，確保塊內執行的早期事務不會與任何 UserOperations 發生衝突並導致它們失敗非常重要。區塊構建者必須將捆綁包作為區塊中的第一個交易，或使用其他策略來正確驗證 UserOperations 的內容。
Paymasters 有可能同時使多個 UserOperations 無效，從而給負責驗證 UserOperations 的 EntryPoint 合約帶來不必要的壓力。為了防止這種拒絕服務 (DoS) 攻擊媒介，付款人需要投入資金，具體金額由捆綁軟件實現定義，或者限制他們的存儲能力，以便他們可以支持的用戶操作僅限於他們可以在自己的存儲範圍內訪問的操作。
ERC 4337 的組件並非基於新技術。自 2018 年以來，Argent 等個人錢包服務已經實現了上述交易執行工作流程的一個版本，以支持用戶交易的復雜交易執行邏輯。但是，ERC 4337 的創新之處在於其 Gas 核算和支付的標准化，以及創建一個獨立的、抗 DoS 且無需許可的內存池。 ERC 4337 已被採用作為以太坊以外的多個協議的账戶抽象標准，包括 Starknet、Optimism、Arbitrum、Avalanche、BNB Smart Chain 和 Polygon。

好處

AC 有潛力徹底改變以太坊和其他參與的通用區塊鏈和 L2 上的交易執行。創建後，AC 可以與智能合約（即 dapp）交互，通過發送籤名消息來執行交易，該消息驗證 AC 移動用戶資產的權利。 ERC 1271 是 ERC 4337 的隨附標准，供 dapp 在與 AC 交互時使用。支持 AA 的 dapp 將依賴 ERC 1271 來驗證來自 AC 的籤名消息，而不是請求來自用戶私鑰的發起交易的授權。這為用戶交易解鎖了許多新用例，包括：

對用戶資產的定制控制：AC 可能有一條籤名消息，dapp 可以驗證該消息，允許他們移動某些資產或達到一定限制的資產，以確保即使在用戶的 AC 可能被利用的情況下，其整個資產账戶余額永遠不會面臨危險或被盜的風險。
在發生黑客攻擊時停止資產流動的能力：相反，AC 可能具有在超出某些提款限額時停止資金流動的嵌入邏輯。
改善重復或頻繁交易的用戶體驗：對於某些鏈上遊戲和 DeFi 應用，用戶需要提交多筆交易。 AC 可以被編程為自動允許與某些 dapp 進行交易，以便用戶可以避免必須使用其私鑰重復授權與同一智能合約的交互。
支持私鑰的社交恢復：AC 還可以設計為依賴用戶的私鑰和其他社交恢復設備來轉移資金。如果用戶丟失了他們的私鑰，AC 可以被編程為使用三分之二或五分之三的其他社交恢復設備來重新生成新密鑰。

根據以太坊錢包服務 Argent 和其他來源的分析，以太坊上大約 60% 到 70% 的 dapp 兼容 ERC 1271。

前景展望

EntryPoint 合約的推出是以太坊主網上 AA 發展的一個重要裏程碑。然而，使用 EntryPoint 的標准仍在積極开發中，並且可能會發生變化。 ERC 4337 不是協議級代碼更改，而是一個不斷發展的標准，用於使用替代工作流程提交用戶交易。 ERC 4337 的採用陷入了困境，因為最終用戶廣泛採用該標准將為捆綁商創造高收入的機會，從而導致新捆綁商的湧入。然而，除非已經存在許多發送 UserOperations 的用戶，否則捆綁程序的興起也沒有經濟激勵。

此外，採用的其他障礙之一是 ERC 4337 需要以太坊內存池中的替代內存池，這將使圍繞 UserOperations 活動的工具和分析變得更加復雜和復雜。 JiffyLabs 和 Blocknative 等公司正在开發專用工具和瀏覽器來跟蹤用戶操作從啓動到執行的整個過程。

對於用戶來說，用戶操作的平均成本也更高。大多數 UserOperations 比 EOA 的常規以太坊交易更昂貴的主要原因是，鏈上智能合約操作通常比嚴格涉及 ETH 的普通交易更昂貴。如果這是用戶的第一個 UserOperation，他們必須創建一個新的 AC，這會消耗 Gas，並且根據 AC 的配置，該账戶可能會啓動與多個代幣或 dapp 的交互，這無論如何都會花費用戶直接從 EOA，但通過 ERC 4337 框架執行會產生額外的管理費用，這些費用由捆綁商、付款人（有時甚至是用戶）承擔。

根據 Dune 的數據，截至 2024 年 3 月 26 日，以太坊上創建的 AC 總數為 4,830 個。自 2023 年 3 月以來，鏈上成功執行的 UserOps 數量為 36,332 個，同期這些 UserOps 產生的捆綁器收入約為 30.5 ETH。在交易費用相對低於以太坊的其他協議上，用戶操作活動相對較高，尤其是在 Polygon 上。見下圖：

以下是更廣泛採用 ERC 4337 標准所需的三個關鍵开發領域：

監控工具：一旦 ERC 4337 內存池在以太坊上啓動，ERC 4337 內存池瀏覽器和其他用於跟蹤 UserOperation 活動的強大工具對於支持 AA 的更廣泛採用將非常重要。
用戶操作標准：在用戶事務的執行中增加額外的代碼復雜性可能會導致更多的錯誤和漏洞利用機會。某些類型的常用用戶操作的標准將進一步推動特定 AA 用例的採用。
包含列表和審查抵抗機制：就像以太坊上的第三方區塊構建者由於這些參與者角色的特殊性質而存在的中心化風險一樣，存在最大可提取價值（MEV）中心化捆綁者角色的風險。隨着 AA 的採用不斷增長，ERC 4337 標准指定通過包含列表或其他審查抵抗機制來對抗 MEV 的集中效應的方法將變得非常重要。

ERC 4337 的主要優點和缺點之一是它不會改變以太坊的協議。這是一個優勢，因為 ERC 4337 作為 EVM 兼容鏈中 AA 標准的开發並不依賴或依賴以太坊核心开發人員的努力和共識。以太坊核心开發人員是一群無定形的研究人員和程序員，他們從事以太坊協議的工作，他們的行動緩慢，並且要兼顧多個相互競爭的優先事項和代碼議程。 ERC 4337 可以獨立於該團隊進行开發，這意味着可以更快地發布其代碼的更新。

以太坊原生 AA 之路

然而，ERC 4337 是一個獨立於以太坊的協議，這也是一個弱點，因為它限制了該標准的採用。如果不進行協議級別的更改，AC 的採用在很大程度上取決於 dapp 开發人員更新其智能合約，以請求籤名消息作為用戶身份驗證的有效形式，而不是來自 EOA 私鑰的籤名。 AC 是 Starkware 等協議上的默認用戶账戶類型，其中原生支持 AA。這有很多好處，包括所有 dapp 都與 AA 兼容並支持來自 AC 的用戶交易的本機批處理。

為了更好地直接支持 AA 在以太坊上的採用，最近幾個月提出了一些 EIP，這些 EIP 將對以太坊協議進行微小的更改。

EIP 3074：由以太坊核心开發人員 lightclient、Ansgar Dietrichs、Micah Zoltu 和 Sam Wilson 提出，該 EIP 創建了兩個新的 EVM 指令，用於將 EOA 的控制權委托給智能合約。盡管這是 2020 年提出的一項長期存在的 EIP，但它仍然是一個有爭議的項目，目前以太坊核心开發人員正在爭論是否將其納入布拉格 /Electra 升級中。
EIP 7664：由匿名 OP Labs 开發人員「Protolambda」提出，該 EIP 於 2024 年 3 月 28 日在最近的所有核心开發人員 (ACD)、所有核心开發人員執行調用 (ACDE) #184 上提出，作為 EIP 的更好替代方案 3074 提供附加功能。
EIP 5806：由 OpenZeppelin 的區塊鏈工程師 Hadrien Croubois 提出，該 EIP 創建了一種新的交易類型，允許 EOA 使用類似委托調用的機制執行任意代碼。委托調用是以太坊上的智能合約操作碼，允許合約執行另一個合約的代碼。將此功能應用於 EOA 將允許 EOA 對要執行的合約操作有更多控制，從而提高 EOA 的可編程性。通過 EIP 5806，EOA 可以調用另一個合約，然後通過一個初始交易觸發多個交易。與 EIP 3074 一樣，以太坊核心开發人員目前正在討論該 EIP 是否包含在布拉格 /Electra 升級中。
EIP 7377：由 Geth 开發者和 EIP 編輯 Matt Garnett（化名「lightclient」）提出，該 EIP 創建了一種新的交易類型，以幫助使用一次性交易將 EOA 中的資產遷移到 AC。如果用戶在一個 EOA 中擁有多個資產，則很難將這些資產單獨遷移到新地址。因此，創建一種交易類型，可以通過一個簡單的操作將 EOA 中的所有資產安全地遷移到 AC，將極大地改善用戶體驗並加快 AC 錢包的採用。與 EIP 3074 和 5806 一樣，以太坊核心开發人員目前正在討論該 EIP 是否包含在布拉格 /Electra 升級中。然而，在這三個 EIP 中，EIP 7377 被認為是核心开發者中爭議最小的。
EIP 6900：該 EIP 是 Alchemy 和以太坊基金會的开發人員合作提出的，為智能合約和 AC 插件提出了新標准。插件包含 UserOps 的執行邏輯，以及定義 AC 將批准代表其採取的操作的情況的驗證方案。這些插件還可以包含允許執行前和執行後控制的 Hook。在 AC 中採用此類插件標准將有助於支持高度模塊化和可升級的交易執行邏輯，並增強錢包和 dapp 的互操作性。
EIP 7553：由 Nethermind 客戶端开發人員 Tomasz 提出。 K. Stańczak 和以太坊基金會研究員 Ansgar Dietrichs 表示，該 EIP 創建了一種新的交易類型，將交易發送方和付款方的角色分开。 EIP 是先前提案 EIP 2711 的縮小版，旨在支持贊助交易，即由第三方支付費用的交易。

EIP 5806 和 6900 於 2023 年 8 月上旬在所有核心开發人員執行 (ACDE) 第 167 號電話會議上提出。雖然有利於在以太坊上採用 AA，但電話會議的开發人員在制定路线圖之前推遲了實施 AA 相關的協議更改。最終將 AA 完全納入以太坊協議中。 Swirlds Labs 工程師兼 Besu 客戶端維護人員 Danno Ferrin 表示：「這些都是有趣的解決方案，它們开闢了有趣的設計空間，但我認為我們應該退後一步，思考是否可以通過針對账戶抽象的深思熟慮的設計來為我們提供更好的服務。」

考慮到 Verkle 樹、提議者構建者分離、單槽最終確定性和完整 danksharding 等其他重要舉措的競爭優先級，开發人員對於在下一個計劃的以太坊硬分叉中承諾 AA 相關的 EIP 猶豫不決。然而，AA 的話題在 ACDE #178 上再次被提起，开發人員對在布拉格 /Electra 升級中實現與 AA 相關的簡單 EIP（例如 EIP 7553）的想法表達了更多的熱情。最近，上面列出的前三個 EIP 在 ACDE #182 上進行了詳細討論。开發人員就這三個提案之間的優缺點進行了爭論。最後，在最近的 ACD 電話會議 ACDE #184 中，OP Labs 开發人員 Protolambda 提出了新版本的 EIP 3074，供布拉格 /Electra 考慮。

根據圍繞以太坊 AA 的持續討論，該技術是所有以太坊开發人員的理想目標，但其中之一需要數月甚至數年的討論才能就路线圖以及該協議的其他競爭優先事項達成共識。因此，ERC 4337 很可能在短期內作為不觸及以太坊協議的標准而被更廣泛地採用。中長期來看，隨着以太坊的 Layer-2 (L2) rollup 生態系統的成熟，ERC 4337 和其他為以太坊提出的 AA 相關的 EIP 更有可能在這些比以太坊相對更靈活的協議上得到快速採用。由於以太坊的可擴展性取決於 Rollup，並且以太坊演變成 Rollup 的數據可用性層，因此預計更多的最終用戶將在 L2 上進行交易，而不是直接在以太坊上進行交易。

結論

ERC 4337 是一個重要且不斷發展的標准，旨在在不改變網絡核心協議的情況下將 AA 引入以太坊。更重要的是，它是 AA 的標准，可以被以太坊和 L2 之外的 EVM 兼容協議採用。 ERC 4337 的創新之處在於它為錢包和 dapp 可以合並的捆綁商和付款人提供了單一的 Gas 會計和交易支付策略。此外，ERC 4337 提供了一個受第三方區塊構建啓發的標准，通過替代內存池支持 UserOperations 的無許可捆綁，理論上任何人都可以在操作捆綁器時向該內存池提交交易並從中賺取收入。 ERC 4336 的採用雖然在以太坊上進展緩慢，但已被其他協議所接受；尤其是 L2，例如 Polygon、Arbitrum、Optimism、StarkNet 以及最近的 Base。 AA 开發人員提議在以太坊上進行協議級別的更改，以加快在以太坊上採用 ERC 4337，但考慮到競爭優先級，目前尚不清楚這些 EIP 是否會在下一次以太坊升級布拉格 /Electra 中實施。本報告中提到的 ERC 4337 和 AA 相關 EIP 的採用可能會在 L2 和新的 EVM 兼容鏈上最受歡迎，這些鏈可以更快地激活協議更改。以太坊上的 AA 仍然是一個活躍的研究和开發領域，在开發人員確定支持該技術的更嚴格的路线圖之前，該領域可能會經歷更多的迭代。