EIP-3074如何从技术层面提升以太坊用户体验

原文标题：《EIP-3074: Increasing Ethereum Quality of Life》

原文作者：Maarten Zuidhoorn, MyCrypto

原文编译：闵敏，以太坊爱好者

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。

通过AUTH和AUTHCALLEVM 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authorizedEVM 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：

- 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

- 外部账户签署授权消息；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

- 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 || <Padded invoker address> || <Commit>

（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。

- 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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