账户抽象和以太坊的 ERC-4337

以太坊系统上实际上有两种类型的账户。

例如，我们使用由私钥控制的外部拥有账户（EOA），并且所使用的钱包中的账户有自己的余额。 所有者可以通过创建交易并签名来从其外部帐户发送消息。

另一个是由部署到区块链的代码控制的合约账户，由存储在智能合约账户（有时称为智能钱包）中的以太坊虚拟机代码控制。 合约账户收到信息后，会激活内码，读写内存，创建新合约。 根据目前的以太坊协议，只有外部账户才能发起交易，只有账户所有者才能更改账户状态。

什么是账户抽象？

账户抽象是对这两个账户的改进，试图模糊它们之间的界限，成为逻辑复杂的通用账户，使账户同时具备合约账户和外部账户的功能。

这与允许用户根据合约账户格式定义外部账户是一样的。 用户可以在智能合约钱包中包含逻辑验证。 代码支持也可用于使用密钥管理的帐户。

多种出金方案

实现账户抽象一直是以太坊开发者社区的愿景。 社会上也提出了各种方案，如EIP-86、EIP-2938等。

EIP-86是抽象账户技术准备。 它定义了新的账户类型，以便用户可以基于智能合约创建账户。

以太坊协议本身要求将所有内容打包到来自 ECDSA 安全外部帐户 (EOA) 的交易中。 每个用户的操作都必须由 EOA 的一笔交易打包，费用为 21,000 gas。 用户需要通过持有 ETH 支付单独的 EOA。

EIP-86 提出的账户抽象带来了新的交易类型。 传统交易必须有 EOA 作为发送方，但这些交易没有发送方。 此类交易破坏了交易哈希的唯一性。 EIP-86原计划在Metropolis进行升级，但由于上述问题，开发商决定暂停在Metropolis的部署。

EIP-2938 提供了一个账户抽象的解决方案。 通过修改部分以太坊协议，合约账户可以像外部账户一样开始交易。 但是这种方案需要在协议层改变以太网协议，所以没有被广泛接受。

后来提出的新协议ERC-4337试图提供一种不需要改变共识协议的解决方案，从而达到类似EIP2938的效果。 这种更安全的实施方法现在在社区中越来越受到关注。

ERC-4337是如何实现的？

ERC-4337 并不试图修改协议，而是将内存池功能复制到系统中。

用户发送一个UserOperation（用户操作）对象。 该对象包含用户的意图、签名和其他数据。

有一个单独的内存池用于操作，连接到该池的节点可以执行特定于 ERC-4337 的身份验证和过滤操作，以确保只接收付费操作。

或者矿工使用Flashbots服务的打包器，批量收集这些用户交互，打包成捆绑交易，合并到以太坊数据块中。 当打包者为以太坊中的捆绑交易支付 gasfee 时，为每个用户操作支付的费用将被计费和补偿。 打包器使用成本优先逻辑来选择要包含的用户操作对象。

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用户交互 UserOperation 看起来像事务，但它是一个 ABI 编码结构，具有以下字段：

1. Sender：操作钱包；

2. 随机数和签名：是传递给钱包验证函数的参数，允许进行钱包验证操作。

3.initCode：是钱包还不存在时创建钱包的初始化代码；

4.callData：用于调用实际执行步骤的钱包数据。

每个钱包都是一个智能合约，它必须包含两个功能。

1. 接受用户操作作为输入的 validateUserOp。 此函数必须验证用户操作的签名和随机数。 如果验证成功，它会支付费用并增加 nonce。 如果验证失败以太坊密钥，它将抛出异常。

2. op执行函数用于将calldata解析为一条或多条钱包执行命令。

ERC-4337引起的变化

如果该方案被广泛采用，并将签名验证转移到以太坊虚拟机（EVM）中，validate userop函数将添加任意签名和随机数验证逻辑，使验证逻辑更加灵活。

这样，在签署交易时可以采用新的密码工具，钱包可以提供以下新功能。

1.多重签名；

2.社会康复

3、更有效、更简单的签名算法（如Schnorr、BLS）；

4、后量子安全签名算法（如Lamport、winter nitz）；

5.钱包可以升级。

该计划还开放了其他种类的交易权限管理，例如允许交易通过智能合约支付gas费用。

目前，以太坊上通信的外部钱包的gas费只能用钱包中的ETH支付。 钱包里只有 20 个 ERC 币。 没有 ETH，这些代币无法转出。 采用ERC-4337后，用户可以使用账户的ERC-20代币进行支付，矿工节点的中介合约会向ETH链进行支付，从而获得用户的ERC-20代币。

实现抽象后，由外部账户所有者签署和广播交易将不再是发起交易的唯一方式。 这带来了以太坊将充当原始交易中介的可能性。 目前，以太坊上的很多APP应用都需要依赖中继者在区块链上发布用户交易，并向中继者支付费用。 如果可以将更复杂的合约合并到钱包中，一些重复将不再存在，并且不需要支付额外费用。

虽然有很多优点，但新方案也面临一些问题。

最突出的是天然气成本较高。 基本的 ERC-4337 操作需要大约 42,000 gas，但正常交易需要 21,000 gas，原因如下：

1.对于EOA，这些费用是和21,000 gas的支付捆绑在一起的，需要大量的存储和读写费用。

(1) 编辑存储槽； 包括 pubkeynonce(5000)；

)2) 用户操作的数据调用成本（约4500，压缩后可降到2500左右）；

)3) 电动恢复器 (~ 3000);

)4) 首先访问钱包本身 ((~2600))))))。

)5) 首次访问受益人账户 (~2600)

)6) 将 ETH 转移到接收者的账户 ((~9000))

(7) 编辑 Memory Pay Fee() (~5000)。

)8) 访问包含代理的存储槽（代理本身）(~2100))~2600);

2. 除了上述内存读写开销外，合约还必须实现“业务逻辑”（如拆包、哈希、变量洗牌等）。

3、需要消耗天然气支付日志费用（EOA不发日志）；

4. 一次性合约制作成本（约32,000 gas，每个agent code 200 gas，加上agent address 20,000 gas）。

简而言之，账户抽象地址的每一步都需要计算，消耗大量资源，需要额外花钱。

幸运的是，这并非无法解决。

Rollup 擅长数据压缩，因此与复杂数据的账户抽象方案天生契合。

在Vitalik的最新提案中，提出通过layer 2对账户抽象产生的数据进行处理，改进之处在于将批量交易只能一步步实现的功能进行封装，通过SNARK技术保证交易的有效性。

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如今，以太坊在二级市场的重点发展格局已经确定，Vitalik的以太坊升级后续计划开始转向客户抽象。 最新方案展示了rollup account的抽象技术路径。 每个汇总提供商还发布了兼容帐户抽象的新版本。

今年6月，zkSync发布V2更新信息：增加“账户抽象”功能，提高与EVM以太网的兼容性。 10月发布新版ERC-4337，增加签名聚合功能，包括BLS签名算法。 签名聚合允许作者和批量提交者聚合签名（如BLS、SNARKs），从而大大减少链上数据，降低聚合的数据成本。

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我们有理由相信，账户抽象化带来的变化以太坊密钥，也隐含着生态爆发的可能。 随着 Rollup 的发展，可以结合 Rollup 的账户抽象一定会开发出更好更精细的解决方案。