從 4337 到 7702：深入解讀以太坊帳號抽象賽道的過去與未來

十四君

2024-08-24 20:25:22

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作者：十四君

前言

本文整體分兩大模塊：

上半段，將從2015年起的首個AA提案出發，系統整理目前為止的Eip提案主要內容，期望由史出發挖掘AA歷史提案的歷程，並綜合性評價各方案優缺點。

下半段，著重對比EIP4337提出之後面臨的市場低迷反饋，再深入分析如今即將被納入下個版本以太坊升級的EIP7702，此提案一旦合併，將全方位改變鏈上應用形態。

EIP-7702 具有劃時代的改變，且聽十四君細細講來

1、帳號抽象的背景

1.1 帳號抽象的意義定位

以太坊創始人vitalik在2023年年底再次更新 ETH 發展路線圖，但其中針對帳號抽象的設定，並未改過。如今的主流模式也正是從EIP-4337，步入到下個階段VoluntaryEOA Conversion（自願轉換EOA帳號）。

https://x.com/VitalikButerin/status/1741190491578810445

在EIP4337推出一年多以來（在2023.3.1號丹佛的 WalletCon 上，官宣由以太坊基金會開發人員設計實現的ERC-4337 的核心合約已經通過了 OpenZeppelin 的審計，被認為是正式推出的歷史節點）。

始終是只得到用戶的廣泛認可，但並不被廣泛使用，如此矛盾的市場環境下，讓EIP-7702的進度被大幅提前，乃至已經被確認將在下一次升級被合併其中。

1.2 帳號抽象的市場現狀

無需多言，直接看數據吧。

經過一年半的發展，EIP4337在主流鏈帳號的集合下，僅僅有1200W的地址數，其中最為讓人驚訝的是在以太坊主網上，活躍地址僅僅6,764個，或許統計維度有所問題，但至少與EOA與CA的地址數相差甚廣，要知道以太坊主網上獨立地址數已經達到2億7千萬（數據源於：https://etherscan.io/chart/address）。

可以說在主網上EIP4337是毫無實質性發展。

（圖表數據來源：https://dune.com/niftytable/account-abstraction）

不過，這並不磨滅AA的本質價值，因為他從一開始的EIP4337的設計就注定了，他面對主網嚴重的往前兼容性問題上無法做好，所以伴隨著各類L2層鏈的普遍嵌入原生AA，EIP4337的地址數在L2上獲得爆發，其中base和polygon鏈的7月月度活躍用戶分別是100W和300W，倒也頗為可觀。

所以，並不是EIP4337設計錯了，他有很多優點，我們一會會系統的總結，如今的現狀是源於主網與L2之間的差異，他們需要用各自適合的方案。

2、帳號抽象是什麼？

帳號抽象，聽著很費解，但其實本質解決的是產權分離的問題。

EVM架構（即以太坊虛擬機）中有兩種帳號，外部帳號（EOA）和合約帳號（Contract Account），外部帳號的所有權和簽名權其實是同一個體單位持有的。持有私鑰的人不只擁有這個帳號的「所有權」，同時還有權利「簽名轉移所有資產」。

這是由以太坊帳號交易結構決定的

從下圖的結構中可以發現，其實以太坊的標準交易是沒有From方的，那麼我做了一次資金轉帳，具體消費的是什麼地址上的資金？實際是是通過其VRS參數（即用戶簽名）反解析出From地址的。

這裡涉及到ECDSA等非對稱加密，單向門檻函數等概念，咱們不做展開，總之這裡是由密碼學來保障安全性，當然這也就造成了如今的產權合併的EOA地址窘境。

而EIP4337的核心效果，就是在交易字段裡增加了Sender Address字段，從而能讓私鑰與被操作的地址分離開。

那為什麼產權分離這麼重要呢？

因為外部帳號（EOA）設計會衍伸出更多的問題：

私鑰難保護：用戶失去私鑰（遺失、黑客攻擊、密碼學上的被破解）意味著失去所有資產。
簽名算法少：原生協議在驗證交易上只能使用 ECDSA 簽名和驗簽算法。
簽名權限高：無原生多簽（多簽只能通過智能合約實現協作），單簽即可執行任意操作。
交易手續費只能通過 ETH 支付，並不支持批量交易。
交易隱私泄露：一對一交易容易分析帳號持有者的隱私信息。

上述的約束讓普通用戶很難使用以太坊：

首先，使用以太坊上的任何應用，用戶都必須持有以太（並承擔以太價格波動的風險）。

其次，用戶需要處理複雜的費用邏輯，Gas price、Gas limit、事務阻塞（Nonce順序）這些概念對用戶來說過於複雜。

最後，雖然許多區塊鏈錢包或應用試圖通過產品優化提高用戶體驗，但它們的實際效果甚微。

所以破局之道在於實現帳號抽象，將所有權（Owner）和簽名權（Signer）解耦（Decoupling），從而才能逐個解決上述問題。

其實歷史的方案有很多，最終都會匯聚到兩種路線

3、AA歷史提案脈絡梳理

問題的解法看似有很多的EIP提案，但歸根究底，就是兩種核心思路，所以過往每一個沒有被通過的EIP，其考慮的問題也就匯聚成了現在方案的破局之道。

3.1 第一種路線是讓EOA地址變為CA地址

早在2015年11月15日，圍繞EIP-101，Vitalik 就提出以合約作為帳號的新結構。將地址改為只有代碼和存儲空間，改變手續費支持由ERC20支付，通過預編譯合約將原生代幣改為類ERC20來存餘額（可具備代扣授權等功能），將交易字段精簡到只有to、startgas、data和code。

現在看來，簡直是大躍進式變革，會大幅改動底層設計，讓每個帳號地址都擁有自己的"代碼"邏輯（其實也正是現在EIP-7702要做到的效果）。

還能衍生出其他的功能，比如

讓交易使用更多加密算法，可以由各地址內部Code來指定驗簽鑑權方法
具備抗量子攻擊特性，因為代碼具備升級特性。
讓以太幣具備與ERC20合約一致的功能特性，核心效果有了代扣授權，從而無需原生幣的損耗
提升帳號的自定義空間，兼容社交恢復、sbt支持、密鑰找回等

沒有繼續推進的原因也很簡單，顯然是步伐太大，對於當前交易哈希衝突問題，安全性隱患考慮不周所以一直擱置，但每個優點的理念都成為後續EIP4337以及EIP7702的核心功能之一。

後來還有一系列EIP試圖完善這種邏輯

EIP-859：主鏈帳號抽象--2018-01-30

試圖解決Code的部署問題，核心作用是，如果出現了若交易方合約未部署，則使用交易附帶code參數執行合約錢包部署，其次還提出新的 PAYGAS 操作碼，除了支付gas外，也成為一筆交易的參數中驗證部分與執行部分的分隔符。

雖然當時無疾而終，但是這也成了現在EIP7702的核心邏輯之一，EIP7702的每一筆交易結合特殊的交易結構，可以附帶一定的代碼，從而在本次交易中讓EOA地址擁有合約能力。

EIP-7702：設置 EOA 帳號代碼 2024-05-07

這也是本文後續討論機制的核心EIP，由Vitalik 發表了 EIP-7702 作為 EIP-3074 的替代方案（2024-05-07）。因此EIP-3074 被棄用，EIP-7702 被確定在即將到來的 ETH Prague/Electra（Pectra）硬分叉中納入，具體內容咱們在下文展開。

3.2 第二種路線是讓EOA地址驅動CA地址

EIP-3074：增加AUTH 和AUTHCALL 操作碼--2020-10-15

在EVM 中加入兩個新的OpCodes AUTH 和 AUTHCALL ，讓EOA 能透過這兩個opcode 授權合約代替EOA 的身份去呼叫其他合約。

結合下圖，概括來說一個EOA 能將一則已簽的消息（交易）送至自己信任的合約（稱作Invoker）上，此Invoker合約可以利用 AUTH 和 AUTHCALL 操作碼來代替這個EOA 送出這筆交易。

EIP-4337：用交易內存池實現帳號抽象--2021-09-29

這方面我之前已經有很多文章深入分析其機制，可拓展閱讀：

https://research.web3caff.com/zh/archives/3212，
以太坊帳號抽象ERC4337的過審方案解讀(上）
以太坊帳戶抽象萬字研報：拆解 10 個相關 EIP 提案與衝擊千萬級日活用戶瓶頸的七年之路
用一個小時講清楚帳號抽象這件事

總之，他受到MEV的啟發進行設計，其核心價值是可以完全避免共識層協議更改。

eip4337提出新的事務對象UserOperation，用戶將此對象發送到內存池中，由bundlers從礦工維度批量打包交付合約執行交易事務，本質上是把底層的交易與帳號運作拉到合約層面執行。

EIP-5189：通過背書人來操作抽象帳號---2022-06-29

這算是優化了EIP4337的邏輯，是面對惡意的Bundler 通過建立資金罰款背書endorser的機制來防止Dos阻塞攻擊。

3.3 其他用於支持AA的提案

EIP-2718：新交易類型的包裝信封--2020-06-13

這倒是一個已經Final的提案，他定義一個新的交易類型，作為未來新增的交易類型的信封。

最終效果是，當引入新的交易類型時，透過特定編碼來區分這是哪一種交易，讓其只需有向後兼容性，而無需往前兼容。最常見的例子就是EIP1559了，他區分了交易的手續費，使用了新的交易類型編碼，又不影響最初的legacy的交易類型。

EIP-3607：讓EOA地址不可部署合約--2021-06-10

這是AA路徑上的補充方案，用於防止合約部署地址與EOA地址衝突的問題。他會控制合約生成方法，讓系統不允許將代碼部署到已經是 EOA 地址的地址上。這個風險其實很小，畢竟以太坊地址有 160 位長，雖然存在用私鑰碰撞出指定合約地址私鑰的方法，但以比特幣全算力投入估計，也還需要一年的時間。

3.4 如何理解帳號抽象發展歷程？

首先需要理解轉為CA後的價值

基本上也就是EIP-4337的實際效果，他可以實現

但是，EIP-4337的核心缺點是違背人性動機原則。

他看起來是更好了，但是陷入了一種市場發展的死循環，Dapp很多還不兼容，那用戶就不樂意使用CA地址，甚至使用CA有更高的交易成本（普通轉帳場景，也會交易費用翻倍），也太依賴於Dapp本身的兼容性。

所以在以太坊主網上迄今為止始終沒有得到普及。

成本就是用戶最重要衡量的標準，必須降低成本。

但是要真正降低GAS，就必須以太坊本身做軟分叉升級，修改GAS計算或者修改操作碼的GAS消耗等模塊，然而既然要軟分叉，那何不直接考慮EIP-7702呢？

4、全面解析EIP-7702

4.1 EIP-7702是什麼

它通過新的交易類型來區分，可以允許EOA在單筆交易中臨時具備智能合約的功能，進而支持業務上進行批量交易、無Gas交易和自定義權限管理等，且無需引入新的EVM opCode（影響往前兼容性）。

他可以讓用戶在不部署智能合約的情況下，就可以獲得大部分AA的能力，甚至可以提供第三方代用戶發起交易的能力，且不需要用戶提供私鑰，只需簽名授權的信息。

4.2 數據結構

他定義了新的交易類型0x04，該交易類型的TransactionPayload 是下列內容的RLP編碼序列化結果

rlp([
chainid, //鏈ID，用於防止重放攻擊。 nonce, // 交易計數器，確保交易唯一性。 maxpriorityfeepergas, //1559交易費用 maxfeepergas, //1559交易費用
gaslimit, destination, //交易目標地址 value, data, accesslist, //訪問列表，用於EIP-2929中的Gas優化。
authorizationlist, signatureyparity, // 3個簽名參數，用於驗證交易簽名。 signaturer,
signature_s
])

重要的是其中新增了authorization_list對象，存儲簽名者希望在其EOA中執行的代碼，用戶簽署交易的同時也簽署要執行的合約代碼，他作為二維列表存在，說明可以批量存放多個操作信息，執行批量操作。

authorizationlist = [[chainid, address, nonce, y_parity, r, s], …]

&nbsp;

4.3 交易生命周期

4.3.1 驗證階段

在執行交易的開始階段，對於每個authorizationlist的 [chainid, address, nonce, y_parity, r, s] 元組：

從簽名r、s中採用ecrecover恢復出簽名者地址（注意這是以太坊本身的機制，所以該EIP沒有改變簽名算法）。authority = ecrecover(keccak(MAGIC || rlp([chainid, address, nonce])), yparity, r, s]（與之前解簽名得出from地址類似，這裡得出的是針對這個list的局部簽名地址）
驗證鏈ID（防分叉鏈重放）。
驗證authority簽名者的代碼是否為空或已經委託（驗證交易是否屬於有效7702交易，後續會通過delegation機制去代理執行交易）。
驗證authority簽名者的nonce（防authority的簽名重放）。
設置authority簽名者的代碼為 0xef0100 || address（用於繞過EIP3607防碰撞策略的）
增加authority簽名者的nonce（防局部簽名重放）。
將authority簽名者帳號添加到已訪問地址列表中（轉熱地址，降低查詢存儲的gas費）

4.3.2 執行操作階段

要執行的合約代碼以及操作指令在哪裡？

"新"版本僅更改了代碼部署方面的行為。

它不再將帳號代碼設置為contractcode，而是從authorizationlist中檢索代碼address並將該代碼設置為帳號代碼。

所以，當需要執行授權代碼時，從authorization_list的 address字段指定的地址加載代碼，並在簽名者帳號的上下文中執行。

這意味著用戶的合約代碼實際上是存儲在鏈上的某個特定地址，而不是直接包含在交易中。

而操作指令和相關參數則存儲在交易負載的data字段中。

4.4 EIP-7702有什麼價值？

他對於Web3錢包的全鏈路都會有變化，用戶體驗也因此巨變，因為EOA發起的普通交易也可以類似合約執行多種邏輯，比如批量transfer。對於CeFi場景會影響交易鑑別，也影響沖提歸集手續費

由於其出現，打破了很多曾經的定勢，比如：

打破了帳號餘額只能因源自該帳號的交易而減少的不變量。
打破了交易執行開始後 EOA nonce 增加1的不變量（可能同時增加多個）。
打破了tx.origin和msg.sender兩個比對的防護邏輯，很多過往的合約有風險了。
打破了EOA本身無法發出事件的現狀，對部分鏈上事件識別監聽可能需要注意。
打破了EOA地址接受ERC20、721、1155等資產必然成功的現狀（因為回調機制，可能失敗）

4.5 對比EIP-7702和EIP-4337

EIP-7702的優勢

gas更低，因為無需經過entrypoint模塊，減少鏈上操作。
用戶遷移成本更低，無需提前部署鏈上合約作為主體
與Eip4337相比，同樣會有代碼委託執行，也同樣會有兩種方式：

完全委託（Full Delegation）

完全委託是指將某個操作的全部權限委託給一個特定地址。例如，用戶可以將所有ERC-20代幣的管理權限委託給一個智能合約地址，從而使得這個智能合約可以代表用戶執行所有相關操作。

受保護的委託（Protected Delegation）

受保護的委託是指在委託的過程中增加一些限制和保護措施，確保委託操作的安全性和可控性。
例如，用戶可以僅將部分ERC-20代幣的管理權限委託給一個智能合約，或者設置一些限制條件（如每天最多花費總餘額的1%）。

EIP-7702的缺點

他的核心缺點是屬於軟分叉升級，需要大家共識推動，並且改動巨大，對鏈上生態影響太廣，十四君初步評估下來，就有以下挑戰，但是挑戰也就是市場的機會：

自由度極高，難以被審計，用戶會更需求靠譜的錢包承擔安全防護的保護。
對原架構變化過大，雖然用不同交易類型區分，但是很多基建尤其鏈上不可改合約都無法直接適配。
對EOA地址提供了合約能力，但對應的存儲空間無法留存。
單獨交易的成本稍微提高，因為會大量增加Calldata的部分，估算調用的總成本將是16（gas） * 15（字節） = 240（gas）calldata 成本，加上EIP-3860的成本2 * 15 = 30，再加上大約的運行時成本150。因此，僅僅準備帳號哪怕什麼都不做，就要增加500的Gas了。
"如果接收者簽署了沒有接收功能的代碼，發送者在嘗試發送資產時可能會面臨 DoS。" 見案例。這個問題其實是 EOA A 簽署了它不應該簽署的東西------一個設置了錯誤實現（沒有receive()）的可重放文件。
鏈上沖提邏輯可能不一致，比如當轉移 ERC-20 代幣時，如果接收方帳號有代碼，則代幣合約將調用onERC20Received接收方帳號。如果onERC20Received還原或返回錯誤的值，則令牌傳輸將還原。
另外如果 EOA 可以發出事件，會不會有什麼問題？一些基礎設施可能需要注意。

這些還只是十四君基於目前EIP7702提案內容，以及對應的官方論壇討論總結出的一些缺點，最終還需要基於最終的實現代碼才能分析完全。

參考如下：

https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-7702
https://ethereum-magicians.org/t/eip-set-eoa-account-code-for-one-transaction/19923
https://github.com/ethereum/EIPs/pull/8527