Análise da tecnologia de abstração de contas multi-chain: a direção futura do desenvolvimento da infraestrutura encriptação

De 8 a 11 de julho de 2024, a conferência anual da comunidade Ethereum, EthCC, será realizada em Bruxelas, Bélgica. Sendo o maior evento de tecnologia e intercâmbio comunitário de Ethereum na Europa, o EthCC deste ano convida mais de 350 especialistas de primeira linha da indústria de blockchain para fazer palestras. Entre eles, um desenvolvedor de blockchain fez uma discussão aprofundada sobre o tema "abstração de contas multichain".

Os pontos principais da palestra são os seguintes:

• A abstração de contas (AA) tem como núcleo a abstração de assinaturas e a abstração de pagamentos. A primeira permite que os usuários escolham flexivelmente o mecanismo de validação, enquanto a segunda oferece várias opções de pagamento de transações, proporcionando assim uma experiência de usuário mais segura e conveniente.

• Existem diferenças no design da função de entrada na fase de verificação e execução entre o ERC-4337 e a AA nativa. Cada uma das suas implementações tem diferentes limitações para verificar transações e executar etapas.

• Ao implementar o ERC-4337 em cadeias compatíveis com EVM, é necessário prestar atenção especial a duas questões chave: as diferenças nos protocolos Rollup e as diferenças na forma de calcular endereços, que podem levar a diferenças nos detalhes de implementação entre L1 e L2.

Segue abaixo o conteúdo detalhado do discurso:

Abstração de Contas - Introdução à Tecnologia

1. definição da abstração de contas

abstração de contas(AA)principalmente inclui dois conceitos centrais: abstração de assinatura e abstração de pagamento.

A abstração de assinatura permite que os usuários escolham livremente o mecanismo de validação, não se limitando a algoritmos de assinatura digital específicos. Isso significa que os usuários podem usar maneiras mais diversificadas para verificar sua identidade e transações, como biometria, múltiplas assinaturas, entre outras. A abstração de pagamento oferece formas diversificadas de pagamento de transações, como o uso de tokens ERC-20 para pagamento ou o patrocínio das taxas de transação por terceiros. Os tokens ERC-20 são o padrão de token mais comum na Ethereum, permitindo a criação de ativos digitais intercambiáveis. Essa flexibilidade pode aumentar significativamente a segurança e a experiência do usuário.

2. Análise do padrão ERC-4337

Atualmente, a conta externa de Ethereum (EOA) apresenta algumas limitações em termos de métodos de assinatura e design de pagamento. EOA é uma conta de usuário comum controlada por uma chave privada, que só pode utilizar algoritmos de assinatura e métodos de pagamento fixos. O ERC-4337 resolve esses problemas ao introduzir uma gestão de contas e mecanismos de processamento de transações mais flexíveis.

Principais características do ERC-4337:

• Estrutura userOp: O utilizador envia o userOp para o Bundler, que agrega múltiplos userOp e chama a função handleOps do contrato EntryPoint para processamento. userOp é a abreviatura de operações do utilizador, que contém as informações da transação que o utilizador deseja executar. Bundler é um serviço intermediário responsável por coletar e empacotar as operações dos utilizadores.

• Contrato EntryPoint: como o "sistema operacional" para o processamento de transações, as principais funções incluem:

  1. chamar a função validate do contrato da conta, validar a autorização do userOp
  2. cobrar taxas
  3. chama a função execute do contrato de conta, executando a operação alvo do userOp

O contrato EntryPoint é o núcleo do ERC-4337, unificando todos os pontos de entrada para operações de abstração de contas.

3. Introdução ao AA nativo

Na AA nativa, cada conta é um contrato, e o mecanismo de processamento de transações está diretamente incorporado no protocolo da blockchain. Isso significa que a funcionalidade de abstração de contas está integrada no design subjacente da blockchain, em vez de ser implementada como uma camada adicional.

Atualmente, as maneiras de implementação de AA nas várias redes de blockchain:

• Rede que utiliza ERC-4337: Ethereum, Arbitrum, Optimism, Base, Linea, Scroll, Polygon PoS
• Seguir o AA nativo ERC-4337: StarkNet e zkSync Era
• AA nativo com design de privacidade: Aztec

Essas redes, Arbitrum, Optimism, Base, Linea e Scroll, são soluções de escalonamento Layer 2 do Ethereum, destinadas a aumentar a velocidade de processamento de transações e reduzir custos. Polygon PoS é uma rede de cadeia lateral que fornece suporte de escalabilidade para o Ethereum. StarkNet e zkSync Era são soluções Layer 2 que utilizam tecnologia de prova de conhecimento zero, enquanto Aztec se concentra em oferecer recursos de proteção de privacidade.

Análise Comparativa entre ERC-4337 e AA Nativo

1. Designação de papéis do sistema

O sistema AA precisa resolver as seguintes questões-chave:

• Mecanismo de determinação do preço do gás
• Gestão da ordem de transações e do pool de memória
• Modo de ativação da função de ponto de entrada
• Definição do processo de tratamento de transações

Gas é a unidade de cálculo na rede Ethereum, utilizada para medir os recursos de computação necessários para executar operações. O pool de memória é uma área temporária que armazena transações a serem processadas.

O ERC-4337 realiza essas funções em colaboração com os contratos Bundler e EntryPoint. Já na AA nativa, os usuários enviam diretamente os userOps para o operador/classificador do servidor oficial.

Tomando StarkNet como exemplo, o Sequencer é responsável por lidar com todas essas tarefas. O zkSync Era é realizado pelo Operator em conjunto com o contrato inteligente bootloader(. O Sequencer e o Operator são ambos nós responsáveis pela ordenação e execução de transações.

) 2. Design de interface de contrato

Em diferentes implementações, a interface do contrato de conta apresenta semelhanças, incluindo funções de entrada dos seguintes passos:

• ERC-4337: validação de operações do utilizador
• zkSync: validar transações, pagamento de transações, executar transações
• StarkNet: executar, validar, validar_declarar, validar_implantar

As funções de entrada da fase de "verificação" do ERC-4337 e da AA nativa são fixas, enquanto apenas o ponto de entrada da AA nativa é fixo na fase de "execução".

3. Limitações da fase de verificação

Devido à ausência de limites de custo para a validação de transações, pode ocorrer um ataque DoS na pool de memória. Um ataque DoS refere-se ao esvaziamento dos recursos do sistema através de um grande número de solicitações inválidas, tornando impossível o tratamento de solicitações normais. Assim, cada implementação estabeleceu algumas limitações na fase de validação.

ERC-4337 define códigos de operação proibidos e restrições de acesso ao armazenamento. Os códigos de operação são instruções na máquina virtual da blockchain, usadas para executar operações específicas. O zkSync Era, por sua vez, relaxa o uso de alguns OpCode, mas ainda limita a lógica do contrato a acessar apenas seus próprios slots de armazenamento, sem poder acessar variáveis globais. O StarkNet também não permite chamadas de contratos externos.

4. Limitações na fase de execução

O zkSync exige a confirmação dos sinais do sistema ao executar chamadas de sistema, para garantir que os desenvolvedores de contas interajam conscientemente com os contratos do sistema. Chamadas de sistema referem-se ao processo de solicitação de serviços centrais do sistema operacional. O ERC-4337 e o StarkNet, por outro lado, não têm restrições especiais na fase de execução.

5. Processamento de números aleatórios

Cada implementação também tem diferenças no design de números aleatórios:

• O ERC-4337 distingue entre valores de chave de 192 bits e valores aleatórios de 64 bits
• O zkSync é gerido pelo contrato do sistema NonceHolder que administra o nonce, garantindo um aumento estrito.
• O nonce do StarkNet também é estritamente crescente, mas não há um contrato específico para gerenciá-lo.

Número aleatório ### nonce ( é utilizado na blockchain para prevenir ataques de repetição de transações, cada transação utiliza um novo valor de nonce.

) 6. Implementação da primeira transação

• O ERC-4337 inclui o campo initcode na estrutura userOp, que pode ser utilizado para implantar um contrato de conta na primeira userOp.
• StarkNet e zkSync exigem que os usuários enviem a primeira transação para um operador/classificador para implantar o contrato de conta

A implementação de contratos de conta refere-se à criação de uma nova instância de contrato inteligente na blockchain, como a conta de um usuário.

7. design especial do zkSync

zkSync permite que os usuários transfiram ETH diretamente de uma EOA Ethereum para zkSync, obtendo uma conta padrão sem a necessidade de implantar um contrato de conta personalizado. Esta conta é a mesma que o endereço da EOA Ethereum, podendo operar como uma EOA, controlada pela chave privada correspondente da EOA Ethereum.

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Diferenças na implementação do ERC-4337 em L1 e L2

Ao implementar o ERC-4337 em uma cadeia compatível com EVM, existem duas diferenças principais:

) 1. Diferenças de protocolo

No design de Rollup, o L2 precisa fazer o upload de dados para o L1 para garantir segurança e liquidação. O L1 refere-se à cadeia principal ###, como a mainnet Ethereum (, e o L2 é uma camada de extensão construída sobre o L1. No ERC-4337, as taxas relacionadas, ), como a taxa de segurança do L1 e a taxa de blob (, devem ser incluídas no Gas de pré-validação. Blob é uma abreviação para objetos binários grandes, usados para armazenar grandes quantidades de dados. Como contabilizar com precisão essas taxas de upload no Gas de pré-validação é um grande desafio.

) 2. Diferença de endereço

A forma de codificação de endereços na função create do zkSync ERA é diferente da do Ethereum e do OP. O StarkNet utiliza uma função de hash única para calcular endereços.

Na cadeia compatível com EVM, o ERC-4337 geralmente assume que o cálculo de endereço é consistente em todas as cadeias. No entanto, os novos códigos de operação introduzidos em um hard fork podem causar mudanças no bytecode, resultando em endereços de contrato de conta do ERC-4337 implementados no Ethereum e no L2 que não são consistentes. O hard fork é uma atualização significativa do protocolo de blockchain, que pode levar a mudanças incompatíveis. Por exemplo, se a cadeia L2 não suportar o hard fork de Xangai e não especificar a versão do EVM durante a compilação, a introdução do push0 mudará o bytecode. O bytecode é o código de nível de máquina dos contratos inteligentes, executado diretamente pela máquina virtual da blockchain.

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