多鏈帳戶抽象解析：探索加密基礎設施的未來

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。一位區塊鏈開發人員受邀參與，並發表了題爲"揭示未來：多鏈帳戶抽象解析"的演講。

演講要點

• 帳戶抽象（AA）的核心包括籤名抽象和支付抽象。前者允許用戶選擇任意驗證機制，後者支持多種交易支付選項，提升了安全性和用戶體驗。

• ERC-4337和原生AA在驗證階段的入口點函數都是固定的，但執行階段只有原生AA的入口點是固定的。不同實現在驗證交易的限制和執行交易的步驟上各有特點。

• 在EVM兼容鏈上實施ERC-4337時，Rollup設計中的協議差異和地址計算方式的差異是兩個關鍵區別，這導致在L1和L2之間實現時出現一些微妙的開發細節。

帳戶抽象概述

帳戶抽象的核心

帳戶抽象（AA）主要包含兩個關鍵點：

1. 籤名抽象：允許用戶選擇任意驗證機制，不局限於特定的數字籤名算法。
2. 支付抽象：支持多種交易支付選項，如使用ERC-20資產代替原生資產支付，或允許第三方贊助交易。

這種靈活性大大提升了安全性和用戶體驗。

ERC-4337簡介

ERC-4337旨在解決以太坊協議中外部擁有帳戶（EOA）的一些限制：

• 用戶將userOp結構發送給Bundler，後者收集多個userOp並通過調用handleOps函數將它們發送到EntryPoint合約。
• EntryPoint合約負責處理交易，其主要功能包括：
  1. 調用帳戶合約的validate函數，確保userOp獲得授權。
  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概述

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到區塊鏈協議中。不同區塊鏈網路的AA設計各有特點：

• ERC-4337帳戶抽象：以太坊、Arbitrum、Optimism等多個網路
• 遵循ERC-4337的原生帳戶抽象：StarkNet和zkSync時代
• 具有隱私設計的原生帳戶抽象：Aztec

ERC-4337與原生AA的比較

操作系統角色

AA操作系統需要解決的關鍵問題包括：Gas價格決定、交易順序確定、入口點函數觸發以及交易處理流程。

• ERC-4337：通過Bundler和EntryPoint Contract協同完成。
• 原生AA：用戶將userOps發送給官方服務器的操作員/排序器。
• StarkNet：Sequencer負責處理所有任務。
• zkSync Era：Operator需要與bootloader（系統合約）配合工作。

合約接口

不同實現中的帳戶合約接口相似，都包含驗證和執行階段的入口點函數。

驗證步驟的限制

爲防止DoS攻擊，各實現對驗證交易設置了不同的限制：

• ERC-4337：定義了禁止的操作碼和存儲訪問限制。
• zkSync Era：放寬了部分OpCode使用，但限制了存儲訪問和全局變量訪問。
• StarkNet：不允許外部合約調用。

執行步驟的限制

• zkSync：需要確認系統標志才能執行系統調用。
• ERC-4337和StarkNet：執行階段沒有特殊限制。

隨機數處理

各實現在隨機數管理上有所不同：

• ERC-4337：區分192位密鑰值和64位隨機數值。
• zkSync：使用NonceHolder系統合約管理，確保嚴格遞增。
• StarkNet：也是嚴格遞增，但沒有特定合約管理。

首次交易部署

• ERC-4337：通過userOp結構中的initcode字段在首個userOp中部署帳戶合約。
• StarkNet和zkSync：用戶需將首筆交易發送給算子/排序器來部署帳戶合約。

L1與L2的4337實現差異

在EVM兼容鏈上實施ERC-4337時，主要存在兩個關鍵差異：

1. 協議差異

Rollup設計中，L2需要將數據上傳到L1以確保安全和結算。這涉及額外的費用（如L1安全費和blob費用），需要在預驗證Gas中考慮，這是一個重大挑戰。

2. 地址差異

不同鏈的地址計算方式存在差異：

• 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使用獨特的哈希函數進行地址計算。

在EVM兼容鏈上實現ERC-4337時，通常假設地址計算在各鏈上是一致的。然而，硬分叉中添加新操作碼可能導致字節碼改變，進而影響地址計算結果。

結語

帳戶抽象技術正在快速發展，爲區塊鏈基礎設施帶來新的可能性。不同實現方式各有優劣，開發者需要深入理解這些差異，以便在不同場景下做出最優選擇。隨着技術的不斷演進，我們期待看到更多創新應用和解決方案的出現，進一步推動區塊鏈生態系統的發展。