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技术层面解读 EIP-3074 将如何提升以太坊用户体验

原文标题:《科普 | EIP-3074:提升以太坊用户体验》

如果你是以太坊上的活跃用户,那么你大概率会持有一些 (ERC 20)代币,用来与以太坊生态中的各种 DeFi 项目进行交互。但是,这么做的前提是你必须持有 ETH,因为 ERC 20 代币无法用来支付以太坊的手续费。另外,在向智能合约发送代币时,你通常需要执行两个事务:一个用来_许可_目标合约使用你的代币,另一个用来将代币_转移_到目标合约中。

EIP-3074 可以让智能合约_代表_外部账户(就是普通的以太坊地址)发送事务,从而解决了上述乃至更多问题。

EIP 3074 引入了 AUTH 和 AUTHCALL 这两个 EVM 指令。第一个指令基于 ECDSA 签名设置环境变量 authorized,第二个指令则作为 authorized 发送调用。这本质上就是向智能合约授予外部账户的控制权。

技术层面解读 EIP-3074 将如何提升以太坊用户体验

通过 AUTH 和 AUTHCALL EVM 指令(又称操作码),智能合约可以基于已签署消息获得一个外部账户的授权,并代替该外部账户发送事务。这带来了很多可能性,如:

*赞助事务**(又称元事务):支付来自另一个账户的交易的 gas。这样一来,不持有 ETH 的地址也能发送代币。

*批量事务**:通过单个调用发送多个事务。这样可以确保两个或以上的事务在同一个区块中执行,还可以降低交易费。

*提升用户体验**:例如,你可以在单个事务中调用 approve 和 transferFrom。

不同于现有的解决方案,EIP 3074 不需要智能合约钱包。你可以直接将事务发送给负责执行事务的调用者(invoker)。调用者是无状态的免信任型智能合约,而且不需要你事先将余额发送到智能合约。EIP 3074 也没有引入新的事务类型。从技术层面上来看,由于只引入了两种新的 EVM 指令,EIP 3074 实现起来理应更容易。

只可惜 EIP 3074 依然在审查中,而且由于种种(安全方面的)担忧,目前还不知道将于何时启用。如果你现在想要体验一把,可以使用 Puxi 测试网。在本文中,我将详细介绍 EIP 3074 的工作原理。

如果你想看一下 EIP 3074 的实际运行效果,我编写了一个(批量)事务调用者合约作为示例。点击下方链接,即可访问:

https://github.com/Mrtenz/transaction-invoker

请注意,这个合约没有经过审计,而且只是概念证明。请勿在生产环境中使用。

AUTH 和 AUTHCALL 操作码

EIP 3074 定义了两个新的操作码,可由智能合约调用:

  • AUTH(0xf6)—— 基于签名和 commit (提交)提出授权的外部账户。共有 4 个输入参数:commit 以及签名的 yParity、r 和 s。
  • AUTHCALL(0xf7) —— 代替已授权的外部账户发送调用(事务) 。共有 8 个输入参数:gas、addr、value、valueExt、argsOffset、argsLength、retOffset 和 retLength。与现有的 CALL 操作码相似。

确认外部账户的授权需要来自该外部账户的签名消息。调用 AUTH 的智能合约可以通过消息签名复原出签名者,然后将其设置成 authorized EVM 环境变量。这样一来,该智能合约每次调用 AUTHCALL 时,调用者都会被设置成 authorized 地址。当被调用的智能合约调用 CALLER(例如,通过 Solidity 的 msg.sender)时,将由已授权的外部账户的地址而非调用者地址(智能合约)执行调用。

发送一个或多个事务的基本流程如下图所示:

技术层面解读 EIP-3074 将如何提升以太坊用户体验– 上图显示了 EIP 3074 的基本流程,其中调用者合约发送多个事务 –

  1. 外部账户签署授权消息;
  2. 外部账户或其他 gas 支付方将事务数据和授权消息发送给调用者合约;
  3. 调用者合约使用 AUTH 操作码执行授权,并使用 AUTHCALL 操作码发送事务。

将事务发送到合约的是谁并不重要,只要外部账户的签名是有效的即可。因此,其他人(或账户)也可以发送事务。

请注意,目前无法使用 EIP 3074 通过外部账户发送 ETH。这样做会极大地改变当前的一些重要假设,例如,检查事务是否有效。调用者需要使用自己的 ETH 余额来发送 ETH。但是,你可以将 ETH 发送给调用者,并由调用者代为发送。目前,AUTHCALL 操作码所包含的 valueExt 字段必须被硬编码成 0。将来,如果找到适当的解决方案,我们可以更改这个字段,允许调用者外部账户发送 ETH。

授权消息和 commit

为了执行授权,外部账户必须签署特定格式的消息:

“` *

 0x03 || ||

(注:||用作字节连接运算符。)

这个消息包含三个部分:一个魔术字节(`0x03`)、填充成 32 字节的调用者地址(执行 authorize 的智能合约的地址)以及一个 32 字节的 commit。 ![科普 | EIP-3074:提升以太坊用户体验](https://img.chainnews.com/material/images/57c919fe36183af8e3caef553ca635e3.jpg)_- 授权消息格式,包含一个 commit 示例 -_ 该 commit 描述了外部账户提交的数据,并且可以根据调用的某些属性计算得出,例如,地址、值和 nonce 的哈希值。调用者合约可以根据属性重新计算出 commit,如果这些字段都正确的话,就会执行授权。 假设我们想要发送以下事务(JSON 格式): [ { “to”: “0x6b175474e89094c44da98b954eedeac495271d0f”, “value”: 123, “nonce”: 0 }, { “to”: “0x4bbeEB066eD09B7AEd07bF39EEe0460DFa261520”, “value: 123, “nonce”: 1 }]

我们可以对这些字段进行哈希计算(例如,用确定性的方式将它们连接起来,或使用 EIP 712 之类的规范),并将得到的哈希值用作 commit。

我们可以在智能合约中提供要发送的事务和授权消息的签名,如 JSON 数据所示。合约函数就如下面这个例子所示:“` *function sendTransactions(Transaction[] calldata transactions, Signature calldata signature) external;

智能合约根据 transactions 重新计算 commit,并将这个 commit (连同签名一起)提供给 AUTH 调用。此举的目的是找回签名者的地址,如果计算得到的 commit 无效,根据签名找回的地址将是错误的,也就是说事务将失败。

调用者对 commit 的安全性负全责。你可以将 0x0 作为 commit 来签署消息,并授予智能合约对外部账户的完整访问权。前几版 EIP-3074 对 commit 的格式要求更为严格,包括重放保护等,但是后面为了提高灵活性已经将其移除。这就要求你在与调用者进行交互时必须信任对方。

局限性和安全隐患

由于能够根据签名更改 CALLER,EIP 3074 极大地改变了 EVM 的运作方式。这会为新合约和现有合约引入潜在漏洞。因此,EIP 3074 已经经过正式审计。

下文解释了一些安全隐患。由于种种原因,EIP 3074 建议只与可信调用者交互。MyCrypto 等钱包界面提供可信调用者白名单功能。使用该功能的用户只能为白名单内的调用者签署授权消息。

弱 commit 和重放攻击

正如上文解释的那样,EIP 3074 没有为 commit 定义标准格式。调用者可以通过任意方式生成 commit。这意味着,调用者有责任确保 commit 的安全性,例如,抵御重放攻击。

如果 commit 不包含某种随机数,攻击者就可以轻松获取已签署的消息,再一次发送给调用者。恶意调用者完全不需要验证 commit,就可以获得外部账户的控制权。每次签署消息时,请你务必谨慎。

EIP 3074 通过将调用者的地址包含在授权消息内,提供了最基础的重放攻击保护。这样一来,恶意调用者就无法重放其他调用者的授权消息。

可升级调用者

EIP 3074 明确声明调用者程序不可升级。如果调用者程序是可以升级的,攻击者就可以部署另一个版本的调用者,在不验证 commit 的情况下授予合约对外部账户的控制权。

重入攻击

目前,智能合约可以使用 require(tx.origin == msg.sender) 来验证事务是否来自外部账户(而非另一个合约)。这样可以在一定程度上防止重入攻击,因为它可以防止合约调用该函数。

EIP 3074 也允许 tx.origin 成为授权消息的签名者。调用者执行的任何 AUTHCALL 都会导致 tx.origin == msg.sender 成真,即使这个调用是由智能合约执行的,因此很有可能遭到重入攻击。EIP 3074 指出:“……本 EIP 的作者并未找到任何有关这种重入攻击的例子,尽管没有进行详尽的搜索。”

结论

EIP 3074 为以太坊带来了很多新的可能。AUTH 和 AUTHCALL 使得外部账户能够将账户的控制权授予智能合约调用者,从而实现批量事务和赞助事务等新的事务类型。然而,该 EIP 也极大地改变了事务在以太坊上的运作方式,因此在主网上激活该 EIP 之前,我们需要更深入地思考其安全性。

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