Vitalik 简述以太坊账户抽象之路:相关 EIP 实施顺序及优缺点

实现最佳效果的一条现实途径,是在短期内开始大力支持 ERC-4337,然后随着时间的推移添加 EIP 来弥补其弱点。

账户抽象允许我们使用智能合约逻辑来指定交易的效果,以及费用支付和验证逻辑。这带来了许多重要的安全好处,例如多重签名和智能恢复钱包,能够在不更换钱包的情况下更换密钥以及量子安全性。

许多帐户抽象的方法已在不同程度上被提出并得到了实施,参见:EIP-86、EIP-2938‌,以及两年前的这篇文章‌。今天,由于开发者们希望专注于合并与分片,这些 EIP 的开发陷入了僵局,而 ERC-4337‌ 这种不需要任何共识更改的替代方案已经取得了很大进展。

ERC-4337 尝试通过额外的协议手段实现和 EIP-2938 相同的事情。用户需要发送称为用户操作(user operations)的链外消息,这些消息由区块提议者(proposer)或为区块提议者生成 bundles 的构建者(builder)批量收集并打包成单笔交易。提议者或构建者负责过滤操作以确保他们只接受支付费用的操作。用户操作有一个单独的 mempool 存储池,连接到这个存储池的节点会进行 ERC-4337 特定的验证,以确保用户操作在转发之前能够支付费用。

ERC-4337 作为一个纯自愿的 ERC 可以做很多事情。然而,在一些关键领域,它比真正的协议内解决方案更弱:

  1. 现有用户如果不将其所有资产和活动移动到新帐户,则无法升级;

  2. 额外的 gas 开销(基本 UserOperation 用户操作约 42 k,而基本交易约为 21 k);

  3. 较少受益于协议内抗审查技术(例如 crLists),它以交易为目标并会错过用户操作(user operation)

而实现最佳效果的一条现实途径,是在短期内开始大力支持 ERC-4337,然后随着时间的推移添加 EIP 来弥补其弱点。这并不一定需要大家专门承诺遵守 ERC-4337。相反,可以将协议内支持设计为更通用,并支持 ERC-4337 及其替代方案和改进。

在这里,我将列出其中的一些 EIP,并说明它们可以按什么顺序实施。

将 EOA 钱包转换为智能合约钱包

为了让现有的 EOA 钱包升级到 ERC-4337 钱包,我们可以制作一个 EIP,允许 EOA 执行设置其合约代码的操作。一旦 EOA 做到了这一点,这种转变就不可逆转。从那时起,该帐户将仅用作智能合约钱包。幸运的是,由于 ERC-4337 帐户是 DELEGATECALL 代理,因此如果需要,以后可以将钱包转换为与其他 ERC 兼容的智能合约。

关于如何实施此升级过程有一些提案:

1、「replace code」 交易类型

这还没有作为正式的 EIP 引入,但方法很简单:添加一个新的 EIP-2718‌ 交易类型,只需将帐户码替换为 calldata。

2、AUTH_USURP (EIP-5003)

EIP-5003‌ 是 EIP-3074‌(AUTH 和 AUTHCALL)的扩展提案,它引入了新的 AUTHUSURP 操作码。如果使用 EIP-3074 机制,EOA 地址 A 已授权另一个地址 B 代表它行事,则 AUTHUSURP 允许 B 设置 A 的代码。

这种方法比「replace code」路线更复杂,只有当我们打算采用 EIP-3074 时,这才有意义。

强制转换

在更长远的未来,我们可能希望进行强制转换,以简化协议,并使合约成为唯一的帐户类型,从协议中取消 ECDSA。一种可能的方法是添加一个覆盖规则,从某个区块开始,没有 code 的账户被视为具有特定标准化「ERC-4337 EOA 钱包」 code 的账户。

这可以通过「poking」过程来完成,其中任何源自 EOA 的交易都将其转换,并且任何触及具有非零 nonce 的 EOA 交易都会将其转换。也可以一次性通过整个状态来完成。

问题

  1. 合约内 ECRECOVER 验证:一些智能合约依赖于这样的假设,即如果你向特定账户提供 ECRECOVER 的签名,你就拥有该账户。如果 EOA 转换为合约,然后更改其验证密钥,则原始密钥仍然能够在这些特定上下文中「代表」帐户。这可通过开始鼓励所有此类项目更改为使用 EIP-1271 验证,而不是在帐户有 code 的情况下使用 ECRECOVER。

  2. 尚未检测到的账户:强制转换面临的一个挑战是拥有资产(如 ERC20 s、ERC721 s,但不是 ETH)但尚未发送或接收任何交易的账户,因此协议无法可靠检测到这些账户。协议必须保留将此类账户永久转换为默认钱包的功能,或者需要有一个截止期(例如部署后 4 年),在此之后尚未转换的帐户将被烧毁。

  3. EOA 只检查不可转让性:一些应用程序实施合约内检查以仅允许 EOA 与其交互。这通常是为了强制执行不可转让性。从根本上来说,这是一个坏主意,并且与转向智能合约以提高安全性的目标不相容。因此,不应鼓励这种做法,而应鼓励应用依赖原所有者恢复程序来使转移无法执行。

降低 Gas 成本

ERC-4337 钱包面临更高的 gas 成本(基本 ERC-4337 操作约 42000 gas,而基本常规交易需要 21000 gas),原因如下:

1、需要支付大量的单个存储读 / 写成本,在 EOA 的情况下,这些成本会捆绑到一笔 21000 gas 的付款中:

  • 编辑包含 pubkey+nonce (~5000) 的存储 slot;

  • 用户操作调用数据成本(约 4500,通过压缩可减少到约 2500);

  • ECRECOVER (~3000);

  • 首次访问钱包本身 (~2600)

  • 首次访问收款人账户 (~2600)

  • 将 ETH 转入收款人账户 (~9000)

  • 编辑存储以支付费用(~5000)

  • 访问包含代理 (~2100) 的存储 slot,然后访问代理本身 (~2600);

2、除了上述存储读 / 写成本之外,合约还需要执行 「业务逻辑」(解包 UserOperation、对其进行哈希、洗牌变量等)

3、需要消耗 gas 来支付日志费用(EOA 不发布日志);

4、一次性合约创建成本(约 32000 gas,加上代理中每个 code byte 200 gas,再加上设置代理地址的 20000 gas)

其中很多问题将在 Verkle 树 witness gas cost EIP‌ 以及 write gas cost reform EIP‌ 中自动解决,以更精简的系统取代大量存储成本。例如,pubkey 和 nonce 可以存储在 slot 0…63 中,这将访问它们的成本降低到 1000 以下。用户在转移 ETH 和支付费用时支付的费用会更少,因为目标账户和接收账户只需要被首次访问一次。

还有更多的 EIP 可以帮助我们实现简化。例如:

  • 禁止智能合约逻辑使用 slot 0 的自愿 ERC,将允许它用于存储代理,从而使其受益于更便宜的 gas 成本。

  • 「code address」字段可以使代理更轻松,消耗的 gas 更少。

  • 「snappy compression」预编译可以更轻松地使用 ABI 对象,而无需为所有零字节支付 calldata gas 成本。

这是一个需要更多研究的领域。

crLists

这是一个长期的问题,因为只有启用了完全的协议提议者 / 构建者(proposer/builder)分离方案后,crLists 才真正适用。挑战在于,我们希望提议者能够识别「值得」包含的用户操作(即他们支付足够的费用),以便协议可以迫使它们被包含在下一个有空间的区块中。

这要求在协议中明确「验证」和「执行」的概念。对于用户操作,必须有一种已定义的方法来验证该操作,以及有一种已定义的方法来执行该操作,这样如果某个操作被验证,则执行该操作的尝试将是保证支付费用的,除非被读取的状态在验证期间被修改。这些操作可以通过嵌入 ABI 方法来实现,如果实现了 EOF EIP,也可以通过添加专用的 EOF 部分来实现。

幸运的是,这不需要我们把 ERC-4337 当作一个最终标准,而是纳入 ERC-4337 所支持的一个较弱概念,其他在很大程度上不同的 ERC 也可以轻松支持它。

原因是,ERC-4337 和 EIP-2938 的复杂性很大程度上与解决更强的 DoS 抗性问题有关:不可能使一个操作取消数百个其他操作,因为这将允许廉价地对 mempool 进行垃圾交易攻击。这需要对帐户验证可访问的内容施加限制。在这里,我们可以做一些更简单的事情:只记录在验证过程中触摸了哪些状态对象,如果这些状态对象中的任何一个被编辑,则不需要包含。

这使得个人账户可以在审查抵制和灵活性之间选择自己的权衡。在极端情况下,如果账户愿意,可以通过 Uniswap 在验证期间支付费用,但由于任何人都可以发送影响 Uniswap 状态的交易,因此此类账户实际上没有抗审查保证。

crList 设计的大致轮廓如下:

  1. 提议可以包含一个 crList,它指定要包含的操作列表,以及每个操作读取的状态对象 (key, value)对的列表。接受 crList 的构建者(或其他任何人)必须检查所有操作是否通过 validate 检查。

  2. 执行 crList 中的每个操作都需要该区块,除非该区块没有足够的剩余 gas,或者执行时的当前状态已经编辑了该操作读取的状态对象之一。

ERC-4337 的剩余复杂性将仅用于 mempool 安全。原则上,可以有多个相互竞争的 ERC 以不同的方式实现该目标,只要它们都遵循相同的验证和执行标准。

这种方法的一个缺点是它与签名聚合不完全兼容(正如 ERC-4337 试图做的那样):因为协议不「理解」聚合方案,它不能强制聚合,恶意构建者可能纳入未聚合的操作,并迫使发送者为其支付全部 gas。但这种不便可以说是适度的。

可能的路线图

短期

  1. 将 ERC-4337 全面投入生产。理想情况下,可以使用签名聚合功能对其进行扩展,以实现 rollup 友好性。

  2. 应该有接入 ERC-4337 的易于使用的浏览器钱包。

  3. 考虑实现签名聚合和压缩,以使 ERC-4337 对 L2 更加友好;

  4. 在 L2 协议中引导 ERC-4337 生态,其中 gas 成本问题会较少;

中期

  1. 实施 Verkle 树,添加 EIP 以降低 gas 成本;

  2. 添加可选的 EOA-to-ERC-4337 转换;

  3. 在 PBS 推出的同时或不久之后添加 crList 逻辑;

长期

  1. 考虑强制转换;

可能的替代方案

  1. 考虑编写一个在协议层包含 ERC-4337 等效帐户和交易的 EIP,并推动其在 L2 中的采用;

  2. 使用一种通过 axuliary 区块‌工作的抗审查解决方案,消除用户操作对以太坊协议的可读的需要;

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