多鏈帳戶抽象技術深度解析

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，重點關注技術和社區發展。本屆會議共有超過350名區塊鏈行業一線的意見領袖發表演講，其中包括一場主題爲"揭示未來：多鏈帳戶抽象解析"的演講。

演講要點概覽

• 帳戶抽象（AA）的兩個核心概念：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，共同提升了用戶體驗和安全性。

• ERC-4337和原生AA在驗證和執行階段的入口點函數設計存在差異。驗證交易的限制和執行交易的步驟在不同實現中各有特點。

• 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之間實現時需要注意一些細微的開發細節。

帳戶抽象技術詳解

帳戶抽象的核心概念

帳戶抽象主要包含兩個關鍵點：

1. 籤名抽象：允許用戶選擇任意喜歡的驗證機制，不再局限於特定的數字籤名算法。

2. 支付抽象：支持使用多種交易支付選項，如使用ERC-20代幣支付或由第三方贊助交易費用。

這種靈活性大大提升了用戶體驗和安全性，是帳戶抽象技術的核心目標。

ERC-4337標準解析

ERC-4337通過引入更靈活的帳戶管理和交易處理方法，解決了以太坊外部擁有帳戶（EOA）的一些固有限制。其核心組件包括：

• userOp結構：用戶將該結構發送給Bundler，後者收集多個userOp並調用EntryPoint合約的handleOps函數。

• EntryPoint合約：作爲交易處理的核心，主要功能包括驗證userOp授權、收取費用、執行目標操作。

原生帳戶抽象

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區塊鏈協議。目前，各大區塊鏈網路對AA的實現方式不同：

• 遵循ERC-4337的帳戶抽象：以太坊、Arbitrum、Optimism等
• 遵循ERC-4337的原生帳戶抽象：StarkNet和zkSync Era
• 具有隱私設計的原生帳戶抽象：Aztec

ERC-4337與原生AA的對比分析

操作系統角色

ERC-4337通過Bundler和EntryPoint Contract協同完成交易處理，而原生AA中用戶直接將userOps發送給官方服務器的操作員/排序器。

• StarkNet：Sequencer負責所有交易處理任務
• zkSync Era：Operator需與bootloader（系統合約）配合工作

合約接口設計

帳戶合約接口在不同實現中相似，主要包括驗證和執行兩個階段。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。

驗證步驟限制

爲防止DoS攻擊，各實現對驗證交易設置了不同限制：

• ERC-4337定義了禁止的操作碼和存儲訪問限制
• zkSync Era允許特定存儲槽的訪問，但禁止訪問全局變量
• StarkNet不允許外部合約調用

執行步驟限制

• zkSync：需確認系統標志存在才能執行系統調用
• ERC-4337和StarkNet：執行階段無特殊限制

隨機數管理

• ERC-4337：區分192位密鑰值和64位隨機數值
• zkSync：由NonceHolder系統合約管理，確保嚴格遞增
• StarkNet：嚴格遞增，但無專門合約管理

首次交易部署

• ERC-4337：通過userOp結構中的initcode字段部署帳戶合約
• StarkNet和zkSync：需發送首筆交易給算子/排序器來部署帳戶合約

L1與L2的ERC-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：L2需將數據上傳至L1以確保安全和結算，相關費用（如L1安全費和blob費用）應包含在預驗證Gas中，這增加了費用估算的復雜性。

2. 地址差異：不同鏈的地址計算方式存在差異，可能導致帳戶合約地址在以太坊和L2中不一致。特別是在硬分叉引入新操作碼時，如果L2不支持該硬分叉，即使Solidity代碼相同，編譯後的字節碼也可能不同。

以上分析揭示了多鏈環境下帳戶抽象技術的復雜性和多樣性。隨着技術的不斷發展，這些差異可能會進一步擴大或收斂，值得持續關注和研究。