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跨链EIP-4337 Paymaster：通用抽象层设计思路

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在评估EIP-4337账户抽象方案，特别是将其引入非EVM兼容链或L2解决方案时，不同链的交易结构和Gas机制差异确实是 Paymaster 通用性面临的最大挑战。这种异构性使得为每条链单独实现和维护 Paymaster 变得低效且复杂。为了解决这一痛点，设计一个“抽象层”来统一 Paymaster 接口，是实现更广泛账户抽象的关键一步。

痛点剖析：为何Paymaster难以通用？

EIP-4337 的核心思想是将用户操作（UserOperation）与区块链的原生交易解耦。Paymaster 在其中扮演着支付 Gas 费用的角色，它可以为用户代付 Gas，从而实现 Gasless 体验或使用ERC-20代币支付。然而，当我们将视角从EVM兼容链转向非EVM链或L2时，以下核心差异使得 Paymaster 的通用性面临巨大挑战：

  1. 交易结构差异：

    • EVM链： 统一的交易格式（to, value, data, gasLimit, maxFeePerGas, maxPriorityFeePerGas 等），EIP-4337 的 UserOperation 最终会通过 Bundler 转换为原生 EVM 交易。
    • 非EVM链（如Solana, Cosmos, Polkadot）： 这些链可能有完全不同的账户模型（如Solana的程序账户，UTXO模型）、签名机制、交易字段（如包含更复杂的指令数组、特定运行时模块调用等）。
    • L2解决方案： 即使是Rollup，虽然最终会在L1结算，但在L2内部可能有自己的交易格式、Gas计费逻辑，特别是Optimistic Rollup的欺诈证明或ZK Rollup的证明生成机制，都可能影响交易的最终成本和处理方式。

  2. Gas机制差异：

    • EVM链： 基于 opcode 成本和区块 Gas Limit 的费用模型，EIP-1559 引入了基础费和优先费。
    • 非EVM链： 可能采用不同的资源计量单位（如Solana的Compute Units）、不同的费用市场机制、不同的网络拥堵响应策略。Gas 估算逻辑可能与 EVM 完全不同。
    • L2解决方案： 通常会叠加L1的Gas成本和L2自身的执行成本，L2内部的Gas费可能与L1独立计算，或采用批处理（batching）和压缩（compression）机制。

这些差异导致 Paymaster 在验证 UserOperation 的有效性、估算所需 Gas 费用、以及最终代付 Gas 并确保交易被链接受和执行时，需要针对每条链进行定制化开发，极大地限制了其“即插即用”的能力。

抽象层设计思路：统一Paymaster接口

为了实现 Paymaster 的通用性，我们可以设计一个“链抽象中间件 (Chain Abstraction Middleware)”或“通用交易适配层 (Universal Transaction Adapter Layer)”。其核心目标是为 Paymaster 提供一个统一的、与链无关的接口，并将链无关的 UserOperation 转换为链原生交易格式和 Gas 机制。

核心组件：

  1. 通用 UserOperation 规范 (Universal UserOperation Spec)：

    • 目标： 定义一个包含足够通用信息，能够被转换为各种链原生交易的标准化 UserOperation 结构。
    • 内容： 除了EIP-4337原有的字段外，可能需要增加一些可选的、用于指示目标链特性的字段，或者更抽象的“意图（Intent）”字段。例如：
      • targetChainId: 目标链的标识符。
      • functionCallData: 通用的函数调用数据，可包含目标链特有的合约地址和编码参数。
      • signatureScheme: 指示使用的签名算法（secp256k1, ed25519 等）。
      • maxFee: 可接受的最高费用（可能是通用单位，由适配器转换为原生Gas）。
      • metaData: 可选的元数据，供特定链适配器使用。
    • 实现： 这可能是一个扩展的 UserOperation 结构，或者是一个独立于EIP-4337但与其兼容的抽象层特定结构。

  2. 链适配器接口 (Chain Adapter Interface)：

    • 目标： 为每条目标链实现一个具体的适配器，负责将通用 UserOperation 转换为该链的原生交易，并处理 Gas 估算和交易提交。
    • 核心功能：
      • translateToNativeTx(universalUserOp): 将通用 UserOperation 转换为目标链的原生交易结构。这需要理解目标链的账户模型、交易格式和编码规则。
      • estimateNativeGas(universalUserOp, nativeTx): 针对转换后的原生交易，估算其在目标链上的 Gas/费用成本。这是最具挑战性的部分，可能需要与链的RPC节点交互，并理解其Gas估算算法。
      • sendNativeTx(nativeTx, signature): 将签名后的原生交易提交到目标链网络。
      • verifyNativeTxStatus(txHash): 查询原生交易的执行状态。
      • getChainSpecificParams(): 提供链的特定参数，如ChainID、RPC URL、Gas单位等。
    • 实现： 每个适配器都是一个实现了此接口的模块，例如 EVMChainAdapter, SolanaChainAdapter, OptimismL2Adapter, ArbitrumL2Adapter 等。

  3. 抽象 Paymaster 接口 (Abstract Paymaster Interface)：

    • 目标： 定义一个 Paymaster 角色与链抽象中间件交互的标准化接口。Paymaster 只需关注验证 UserOperation 的业务逻辑（如白名单、费用策略），而无需关心底层链的细节。
    • 核心功能：
      • validateUserOp(universalUserOp, chainAdapter): 验证通用 UserOperation 的有效性，并可以通过 chainAdapter 获取估算的 Gas 费用。
      • sponsorUserOp(universalUserOp, chainAdapter): 在验证通过后，授权 chainAdapter 为此 UserOperation 支付 Gas 费。
    • 实现： 真实的 Paymaster 合约或服务将与此抽象接口交互，而不是直接与每条链的 Bundler 或 RPC 交互。

  4. 路由与执行模块 (Routing & Execution Module)：

    • 目标： 接收来自客户端的通用 UserOperation，根据 targetChainId 选择正确的 Chain Adapter，并协调 Paymaster 和 Chain Adapter 完成交易。
    • 流程：
      1. 接收通用 UserOperation。
      2. 根据 targetChainId 路由到对应的 Chain Adapter。
      3. Chain Adapter 预估原生 Gas 费用。
      4. 将 universalUserOp 和预估费用提交给 Abstract Paymaster 进行验证和赞助决策。
      5. 若 Paymaster 批准，Chain Adapter 将 universalUserOp 转换为 nativeTx，并将其提交给目标链。
      6. 返回交易结果。

架构示意图（概念）：

[Web3 应用/DApp]
       |
       V
[客户端 SDK] -- 发送 (Universal UserOperation)
       |
       V
[路由与执行模块]
       |
       +------------------------------------+
       V                                    V
[抽象 Paymaster 接口] <---> [链适配器接口 - EVM] <---> [EVM 链 / L2 (EVM 兼容)]
       |                         |
       +-------------------------+
       |                         V
       |                  [链适配器接口 - 非EVM] <---> [非EVM 链 (如Solana)]
       |                         |
       +-------------------------+
       |                         V
       |                  [链适配器接口 - 其他L2] <---> [L2 (非EVM 兼容)]

关键设计挑战与考量：

  1. 通用 UserOperation 规范的粒度： 过于通用可能导致信息丢失或转换复杂；过于具体则失去通用性。需要在表达能力和兼容性之间找到平衡。
  2. Gas 估算的准确性与实时性： 不同链的 Gas 估算方法差异巨大且实时变化。适配器需要集成各链的最佳 Gas 估算服务，并处理好 Gas 预估不足或过高的问题。
  3. 安全模型： 引入抽象层增加了潜在的攻击面。如何确保 UserOperation 在转换过程中的完整性？如何防止重放攻击或恶意 Gas 估算？签名和验证机制需要跨越抽象层进行端到端的安全保障。
  4. 性能开销： 转换和适配过程会引入额外的延迟。对于需要高吞吐量的应用，这可能是一个限制因素。需要优化数据结构和转换算法。
  5. 去中心化程度： 路由与执行模块可以是中心化的服务，也可以是去中心化的 Bundler 网络的一部分。去中心化会增加复杂性，但符合 Web3 精神。
  6. 错误处理与监控： 跨链和跨协议的错误处理机制需要非常健壮，能够清晰地追踪问题来源。
  7. 标准的演进： EIP-4337 本身仍在发展，非EVM链和L2也在不断迭代。抽象层需要具备良好的可扩展性和可维护性，以适应未来的变化。

结论

通过引入一个“链抽象中间件”，我们能够有效地将 Paymaster 的核心逻辑与底层链的复杂性解耦。这将极大地提升 Paymaster 在不同区块链生态系统中的通用性和互操作性，为用户带来更流畅的账户抽象体验。虽然设计和实现面临诸多挑战，但其带来的潜力——一个真正链无关的Gasless体验——无疑是值得投入的。未来的工作将集中在定义这些接口的具体规范，并构建模块化的适配器生态系统。

链上思考者 EIP-4337账户抽象Paymaster

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