Analyse de la technologie d'abstraction de compte multi-chaînes : l'avenir du développement des infrastructures de chiffrement

Du 8 au 11 juillet 2024, la conférence annuelle de la communauté Ethereum, EthCC, se tiendra à Bruxelles, en Belgique. En tant que plus grand événement d'échanges techniques et communautaires sur Ethereum en Europe, cette édition d'EthCC invite plus de 350 experts de premier plan de l'industrie de la blockchain à prendre la parole. Parmi eux, un développeur de blockchain a donné une explication approfondie sur le thème de l'"abstraction de compte multi-chaînes".

Les points clés de la présentation sont résumés comme suit :

• L'abstraction de compte (AA) repose sur l'abstraction de signature et l'abstraction de paiement. La première permet aux utilisateurs de choisir librement le mécanisme de validation, tandis que la seconde offre diverses options de paiement pour des transactions, apportant ainsi une expérience utilisateur plus sûre et plus pratique.

• Il existe des différences dans la conception des fonctions d'entrée entre ERC-4337 et AA natif lors des phases de validation et d'exécution. Chacune de leurs méthodes d'implémentation impose des restrictions différentes sur la validation des transactions et les étapes d'exécution.

• Lors de la mise en œuvre de l'ERC-4337 sur une chaîne compatible EVM, il est particulièrement important de prêter attention à deux points clés : les différences de protocole Rollup et les différences dans la méthode de calcul des adresses, qui peuvent entraîner des différences dans les détails de mise en œuvre entre L1 et L2.

Voici le contenu détaillé du discours :

Introduction à la technologie d'abstraction de compte

1. Définition de l'abstraction de compte

abstraction de compte(AA) comprend principalement deux concepts clés : abstraction de signature et abstraction de paiement.

L'abstraction de signature permet aux utilisateurs de choisir librement le mécanisme de validation, sans être limités à un algorithme de signature numérique spécifique. Cela signifie que les utilisateurs peuvent utiliser des méthodes plus diversifiées pour vérifier leur identité et leurs transactions, telles que la biométrie, les signatures multiples, etc. L'abstraction de paiement offre également une variété de modes de paiement pour les transactions, comme le paiement avec des jetons ERC-20 ou le parrainage des frais de transaction par un tiers. Les jetons ERC-20 sont la norme de jeton la plus courante sur Ethereum, permettant de créer des actifs numériques interchangeables. Cette flexibilité peut considérablement améliorer la sécurité et l'expérience utilisateur.

2. Analyse de la norme ERC-4337

Actuellement, le compte externe Ethereum (EOA) présente certaines limitations en matière de méthodes de signature et de conception de paiement. L'EOA est un compte utilisateur standard contrôlé par une clé privée, qui ne peut utiliser que des algorithmes de signature et des modes de paiement fixes. L'ERC-4337 résout ces problèmes en introduisant une gestion de compte et des mécanismes de traitement des transactions plus flexibles.

Principales caractéristiques de l'ERC-4337 :

• structure userOp : l'utilisateur envoie userOp au Bundler, qui regroupe plusieurs userOp et appelle la fonction handleOps du contrat EntryPoint pour traitement. userOp est l'abréviation des opérations de l'utilisateur, contenant les informations de transaction que l'utilisateur souhaite exécuter. Le Bundler est un service intermédiaire, chargé de collecter et d'emballer les opérations des utilisateurs.

• Contrat EntryPoint : en tant que "système d'exploitation" pour le traitement des transactions, ses principales fonctions comprennent :

  1. appelle la fonction validate du contrat de compte, valide l'autorisation de userOp
  2. percevoir des frais
  3. appeler la fonction execute du contrat de compte, exécuter l'opération cible de userOp

Le contrat EntryPoint est au cœur de l'ERC-4337, il unifie tous les points d'entrée des opérations d'abstraction de compte.

3. Introduction à AA natif

Dans le AA natif, chaque compte est un contrat, et le mécanisme de traitement des transactions est directement intégré au protocole de la blockchain. Cela signifie que la fonction d'abstraction de compte est intégrée dans la conception sous-jacente de la blockchain, et non réalisée comme une couche supplémentaire.

Actuellement, les méthodes de mise en œuvre de l'AA sur les différents réseaux de blockchain :

• Réseaux utilisant l'ERC-4337 : Ethereum, Arbitrum, Optimism, Base, Linea, Scroll, Polygon PoS
• Suivre l'AA natif ERC-4337 : StarkNet et zkSync Era
• AA natif avec conception de confidentialité : Aztec

Dans ces réseaux, Arbitrum, Optimism, Base, Linea et Scroll sont tous des solutions d'extension Layer 2 d'Ethereum, visant à améliorer la vitesse de traitement des transactions et à réduire les frais. Polygon PoS est un réseau de sidechain, fournissant un support d'extension à Ethereum. StarkNet et zkSync Era sont des solutions Layer 2 utilisant la technologie des preuves à connaissance nulle, tandis qu'Aztec se concentre sur la protection de la vie privée.

Analyse comparative entre ERC-4337 et AA natif

1. Conception des rôles du système

Le système AA doit résoudre les problèmes clés suivants :

• Mécanisme de détermination du prix du gaz
• Gestion des ordres de transaction et de la mémoire tampon
• Méthode de déclenchement de la fonction de point d'entrée
• Définition du processus de traitement des transactions

Gas est l'unité de calcul dans le réseau Ethereum, utilisée pour mesurer les ressources de calcul nécessaires à l'exécution des opérations. La mémoire tampon est une zone temporaire pour stocker les transactions en attente de traitement.

ERC-4337 réalise ces fonctionnalités grâce au contrat Bundler et au contrat EntryPoint. Dans le cas de l'AA natif, les utilisateurs envoient directement les userOps aux opérateurs/triants des serveurs officiels.

Prenons StarkNet comme exemple, le Sequencer est responsable de toutes ces tâches. zkSync Era est réalisé par l'Operator en coopération avec le contrat de système bootloader(. Le Sequencer et l'Operator sont tous deux des nœuds responsables du tri et de l'exécution des transactions.

) 2. Conception de l'interface de contrat

Dans différentes implementations, l'interface de contrat de compte présente des similitudes, contenant toutes une fonction d'entrée pour les étapes suivantes :

• ERC-4337 : validation des opérations utilisateur
• zkSync: validation des transactions, paiement des transactions, exécution des transactions
• StarkNet:exécuter, valider, valider_déclarer, valider_déployer

Les fonctions d'entrée de la phase de "validation" pour l'ERC-4337 et l'AA natif sont fixes, tandis que seul le point d'entrée de l'AA natif est fixe dans la phase "d'exécution".

3. Restrictions de la phase de vérification

En raison de l'absence de limites de coûts pour la validation des transactions, cela peut entraîner une attaque DoS sur la mémoire tampon. Une attaque DoS consiste à épuiser les ressources système par un grand nombre de demandes invalides, rendant impossible le traitement des demandes normales. Par conséquent, chaque mise en œuvre a mis en place certaines restrictions pour la phase de validation.

ERC-4337 définit les codes d'opération interdits et les restrictions d'accès au stockage. Les codes d'opération sont des instructions dans la machine virtuelle de la blockchain, utilisées pour exécuter des opérations spécifiques. zkSync Era assouplit l'utilisation de certains OpCode, mais limite toujours la logique des contrats à l'accès uniquement à ses propres emplacements de stockage, sans accès aux variables globales. StarkNet n'autorise également pas les appels de contrats externes.

4. Restrictions de la phase d'exécution

zkSync exige que les appels système confirment les drapeaux système pour s'assurer que les développeurs de compte interagissent consciemment avec le contrat système. Un appel système fait référence au processus de demande de services de noyau du système d'exploitation. ERC-4337 et StarkNet n'ont pas de restrictions particulières à l'étape d'exécution.

5. Traitement des nombres aléatoires

Les différentes implémentations présentent également des différences dans la conception des nombres aléatoires :

• ERC-4337 distingue une valeur de clé de 192 bits et une valeur aléatoire de 64 bits.
• zkSync est géré par le contrat du système NonceHolder pour gérer le nonce, garantissant une augmentation stricte.
• Le nonce de StarkNet est également strictement croissant, mais il n'y a pas de contrat dédié à sa gestion.

Le nombre aléatoire ### nonce ( est utilisé dans la blockchain pour prévenir les attaques de répétition de transaction, chaque transaction utilise une nouvelle valeur nonce.

) 6. Déploiement de la première transaction

• ERC-4337 inclut le champ initcode dans la structure userOp, permettant de déployer un contrat de compte dans le premier userOp.
• StarkNet et zkSync exigent que les utilisateurs envoient leur première transaction à un opérateur/ordonnanceur pour déployer le contrat de compte.

Le déploiement d'un contrat de compte fait référence à la création d'une nouvelle instance de contrat intelligent sur la blockchain, agissant en tant que compte de l'utilisateur.

7. conception spéciale de zkSync

zkSync permet aux utilisateurs de transférer directement des ETH depuis un EOA Ethereum vers zkSync, sans avoir besoin de déployer un contrat de compte personnalisé pour obtenir un compte par défaut. Ce compte a la même adresse que l'EOA Ethereum et peut fonctionner comme un EOA, contrôlé par la clé privée correspondante de l'EOA Ethereum.

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Différences dans la mise en œuvre d'ERC-4337 sur L1 et L2

Lors de la mise en œuvre de l'ERC-4337 sur une chaîne compatible avec l'EVM, il existe principalement deux différences clés :

) 1. Différences de protocole

Dans la conception de Rollup, L2 doit télécharger des données sur L1 pour garantir la sécurité et le règlement. L1 fait référence à la chaîne principale ### comme le réseau principal Ethereum (, et L2 est une couche d'extension construite au-dessus de L1. Dans l'ERC-4337, les frais associés ) tels que les frais de sécurité L1 et les frais de blob ( doivent être inclus dans le Gas de pré-validation. blob est l'abréviation de grand objet binaire, utilisé pour stocker de grandes quantités de données. Comment comptabiliser avec précision ces frais de téléchargement dans le Gas de pré-validation est un défi majeur.

) 2. Différence d'adresse

Dans la fonction create de zkSync ERA, le mode de codage des adresses diffère de celui d'Ethereum et d'OP. StarkNet utilise une fonction de hachage unique pour calculer les adresses.

Sur les chaînes compatibles avec EVM, ERC-4337 suppose généralement que le calcul des adresses est cohérent sur chaque chaîne. Cependant, les nouveaux codes d'opération introduits dans un hard fork peuvent entraîner des modifications du bytecode, ce qui peut provoquer des incohérences dans les adresses des contrats de compte d'ERC-4337 implémentés sur Ethereum et L2. Un hard fork est une mise à jour majeure du protocole de blockchain, qui peut entraîner des changements incompatibles. Par exemple, si la chaîne L2 ne prend pas en charge le hard fork de Shanghai et qu'aucune version EVM n'est spécifiée lors de la compilation, l'introduction de push0 changera le bytecode. Le bytecode est le code machine des contrats intelligents, directement exécuté par la machine virtuelle de la blockchain.

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