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imToken 在 EthCC 7 的演讲分享：揭示未来：多链账户抽象解析

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2024 年 7 月 8 日至 11 日，以太坊社区会议（EthCC）在比利时布鲁塞尔举行，这是欧洲规模最大的以太坊年度活动，重点关注技术和社区。

本届以太坊社区会议（EthCC 7）共有超过 350 名活跃在区块链行业一线的意见领袖发表演讲，来自 imToken Labs 的 Alfred 受邀参与，并在大会上发表主题为「揭示未来：多链账户抽象解析」的演讲，以下为演讲全文：

大家好，我是 Alfred，现任 imToken Labs 的区块链开发人员。今天，我向大家介绍 ERC-4337 和 Native AA 的概念，讨论它们之间的差异，并重点分析 L1 和 L2 的 4337 标准的主要区别。

账户抽象介绍

什么是账户抽象

账户抽象（AA）主要包括两个关键点：签名抽象和支付抽象。

  • 签名抽象：用户可以选择任何喜欢的验证机制，而不仅限于某些数字签名算法（如 ECDSA）。
  • 支付抽象：用户可以使用多种交易支付选项，如使用 ERC-20 代币代替原生代币支付，或让第三方赞助交易。

这种灵活性提供了更安全、更优的用户体验。账户抽象的目标是通过多种方式实现这两个关键点。

什么是 ERC-4337

ETHCC 分享整理 - 2.png目前，以太坊协议中的外部拥有账户（EOA）存在一些限制，例如固定的签名方法和支付设计。ERC-4337 通过引入更灵活的账户管理和交易处理方法来解决这些问题。

  • userOp 结构：在 ERC-4337 中，用户将 userOp 结构发送到 Bundler。Bundler 收集多个 userOp，并通过调用 handleOps 函数将它们发送到 EntryPoint 合约。
  • EntryPoint 合约：该合约像操作系统一样处理交易，主要功能包括：
    • 调用账户合约中的 validate 函数，确保 userOp 获得账户所有者授权。
    • 收取费用。
    • 调用账户合约中的 execute 函数，执行 userOp 的目标操作。
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什么是原生 AA

在以太坊中，账户分为 EOA 和合约账户。然而，在原生 AA 中，每个账户都是一个合约，且交易处理机制直接嵌入到区块链协议中。

各区块链网络中的 AA 设计：

  • ERC-4337 账户抽象：以太坊、Arbitrum、Optimism、Base、Linea、Scroll、Polygon PoS
  • 原生账户抽象遵循 ERC-4337：StarkNet & zkSync 时代
  • 具有隐私设计的原生账户抽象：Aztec

如果你对 Aztec Native AA 或 EIP-3074、EIP-7702 感兴趣，今天我们将重点关注 ERC-4337 之后的原生 AA。详细信息请参考我写的文章，列在文末。

ERC-4337 和原生 AA 的区别

1. 操作系统角色

AA OS 需要回答以下问题：：

  • 谁决定 Gas 价格？
  • 谁决定交易顺序？内存池在哪里？
  • 谁触发入口点函数？
  • 什么决定了交易处理的流程？

在 ERC-4337 中，这些角色通过 Bundler 和 EntryPoint Contract 协同完成。

在原生 AA 中，用户将其 userOps 发送给官方服务器的操作员/排序器，而不是 Bundler 和 EntryPoint Contract。

在 StarkNet 中，Sequencer 负责处理所有这些任务。

在 zkSync 中，Era 与其他 AA 实现的主要区别在于 Operator 需要与 bootloader（系统合约）配合工作。Bootloader 打开一个新块，定义其参数（包括块参数和其他 Gas 参数），并接收来自 Operator 的交易以进行验证。

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2. 合约接口

由于三个步骤的存在，账户合约接口在不同实现中是相似的。这些入口点函数只能由 AA OS 调用。

  • ERC-4337: 验证用户操作
  • zkSync: 验证交易、交易支付、执行交易
  • StarkNet:execute、validate、validate_declare、validate_deploy

在 ERC-4337 和原生 AA 中，「验证」阶段的入口点函数是固定的，而在「执行」阶段，只有原生 AA 中的入口点是固定的。

3. 验证步骤的限制

由于验证交易没有成本限制（本质上，验证交易是调用视图函数），攻击者可以对内存池进行 DoS 攻击，从而破坏捆绑器（EIP-4337）或运算符/排序器（原生 AA）。

EIP-4337 定义了禁止哪些操作码以及如何限制存储访问。zkSync Era 放宽了一些 OpCode 的使用：

  • 合约逻辑只能访问自己的存储槽。如果账户合约的地址是地址 A，它可以访问：
    • 属于地址 A 的存储槽
    • 属于任何其他地址A的存储槽
    • 属于任何其他地址的存储槽 keccak256 (A || X)：这意味着直接使用地址作为映射中的键（例如，映射 (address => value) ），相当于访问槽 keccak256 (A || X)。例如，ERC-20 合约中的代币余额。

  • 合约逻辑无法访问全局变量，例如区块号。StarkNet 也不允许外部合约调用。

4. 执行步骤的限制

在 zkSync 中，执行系统调用需要确认系统标志的存在。例如，增加 nonce 的唯一方法是与 NonceHolder 交互，而部署合约则需要与ContractDeployer交互。 系统标志确保账户开发人员有意识地与系统合约进行交互。

在 ERC-4337 和 StarkNet 中，执行阶段没有特殊限制。

5. 随机数

  • 在 ERC-4337 中，入口点随机数的设计区分了 192 位密钥值和 64 位随机数值。
  • 在 zkSync 中，NonceHolder 系统合约管理 nonce，确保严格递增，即将随机数增加 1。
  • 在StarkNet中，nonce 也是严格递增的，但是没有抽象的nonce来由特定的合约管理。

6. 使用第一个事务进行部署

  • ERC-4337 在 userOp 结构中包含 initcode 字段，以在其第一个 userOp 中部署发送者（账户合约）。
  • 在 StarkNet 和 zkSync 中，用户必须将第一笔交易发送给算子/排序器来部署账户合约。

7. zkSync 中的特殊设计

如果你直接将 ETH 从以太坊 EOA 转移到 zkSync， 无需部署定制账户合约，你将收到一个具有相同地址的默认账户。该账户可以像以太坊 EOA 一样工作，并且也由相应的以太坊 EOA 的私钥控制。

这账户类型是版本 None 而不是 version1 。你不能调用DefaultAccount的函数，因为它没有在内核空间部署任何代码。

L1 的 4337 和 L2 的 4337 的区别

在 EVM 兼容链上实施 ERC-4337 有两个关键区别：协议差异和地址差异。

1. 协议差异

Rollup 设计中，L2 需要将数据上传到 L1 以进行安全和结算。在 ERC-4337 的背景下，与此上传过程相关的费用，例如 L1 安全费和 blob 费用，应该 被包括在内在预验证 Gas 中。确定预验证 Gas 中适当的上传费用是一个重大挑战。

2. 地址差异

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zkSync ERA 的 create 函数中的地址编码方式与以太坊和 OP 汇总不同。此外，StarkNet 使用独特的哈希函数进行地址计算。在 EVM 兼容链上的 ERC-4337 背景下，我们通常假设地址计算在各链上是一致的。然而，有一个难以注意的细节可能会导致以太坊和 L2 中的 ERC-4337 实现之间的账户合约地址不同。

关键问题是在硬分叉中添加新的操作码。例如，如果 L2 链不支持上海硬分叉，并且在编译时未指定 EVM 版本，push0 的引入会导致字节码改变，即使 Solidity 代码是相同的。

结语

以下是一些资源，供你了解更多有关账户抽象的信息。请随时联系我，如果你有任何疑问，可以在 Twitter 上找到我。