ERC-2771: 本地元交易的安全协议

用于通过可信转发器接收元交易的合约接口

摘要

此 EIP 定义了一个合约级别的协议，用于 Recipient 合约通过受信任的 Forwarder 合约接受元交易。未进行协议更改。通过附加额外的调用数据，将有效的 msg.sender (称为 _msgSender()) 和 msg.data (称为 _msgData()) 发送到 Recipient 合约。

动机

越来越多的人对使以太坊合约能够接受来自没有 ETH 支付 gas 费用的外部拥有帐户的调用感兴趣。允许第三方支付 gas 费用的解决方案称为元交易。就本 EIP 而言，元交易是由交易签名者授权并由支付 gas 费用的不受信任的第三方（Gas 中继）中继的交易。

规范

本文档中的关键词“必须（MUST）”、“禁止（MUST NOT）”、“必需（REQUIRED）”、“应该（SHALL）”、“不应该（SHALL NOT）”、“推荐（SHOULD）”、“不推荐（SHOULD NOT）”、“可以（MAY）”和“可选（OPTIONAL）”应按照 RFC 2119 中的描述进行解释。

定义

交易签名者：签名并将交易发送到 Gas 中继

Gas 中继：从交易签名者处接收链下签名请求，并支付 gas 将其转换为通过受信任的转发器的有效交易

受信任的转发器：Recipient 信任的合约，用于正确验证签名和 nonce，然后再转发来自交易签名者的请求

Recipient：通过受信任的转发器接受元交易的合约

示例流程

提取交易签名者地址

受信任的转发器负责调用 Recipient 合约，并且必须将 交易签名者 的地址（20 字节的数据）附加到调用数据的末尾。

例如：

(bool success, bytes memory returnData) = to.call.value(value)(abi.encodePacked(data, from));

然后，Recipient 合约可以通过执行 3 个操作来提取 交易签名者 地址：

1. 检查 Forwarder 是否受信任。如何实现这一点不在本提案的范围之内。
2. 从调用数据的最后 20 个字节中提取 交易签名者 地址，并将其用作交易的原始 sender（而不是 msg.sender）
3. 如果 msg.sender 不是受信任的转发器（或者如果 msg.data 短于 20 字节），则返回原始 msg.sender。

Recipient 必须检查它是否信任转发器，以防止它从不受信任的合约中提取附加的地址数据。这可能会导致伪造的地址。

协议支持发现机制

除非 Recipient 合约被特定的前端使用，该前端知道该合约支持本地元交易，否则不可能为用户提供使用元交易与合约交互的选择。因此，我们需要一种机制，让 Recipient 通知世界它支持元交易。

这对于在 Web3 钱包级别支持元交易尤其重要。此类钱包可能不一定了解用户可能希望与之交互的 Recipient 合约。

由于 Recipient 可以信任具有不同接口和功能的转发器（例如，交易批处理、不同的消息签名格式），我们需要允许钱包发现哪些 Forwarder 是受信任的。

为了提供这种发现机制，Recipient 合约必须实现以下功能：

function isTrustedForwarder(address forwarder) external view returns(bool);

如果转发器受 Recipient 信任，则 isTrustedForwarder 必须返回 true，否则必须返回 false。isTrustedForwarder 必须不能恢复（revert）。

在内部，Recipient 必须接受来自转发器的请求。

isTrustedForwarder 函数可以在链上调用，因此必须设置 gas 限制。它消耗的 gas 不应超过 50,000

理由

• 通过标准化最简单的可行合约接口，使合约开发人员可以轻松地添加对元交易的支持。
• 如果在接收者合约中不支持元交易，则外部拥有的帐户不能使用元交易与接收者合约进行交互。
• 如果没有标准的合约接口，则客户端没有标准的方法来发现接收者是否支持元交易。
• 如果没有标准的合约接口，则没有标准的方法将元交易发送给接收者。
• 如果没有利用受信任的转发器的能力，则每个接收者合约都必须在内部实现安全接受元交易所需的逻辑。
• 如果没有发现协议，则客户端没有机制来发现接收者是否支持特定的转发器。
• 使合约接口与受信任转发器的内部实现细节无关，使接收者合约可以支持多个转发器，而无需更改代码。
• msg.sender 是一个交易参数，合约可以检查该参数以确定谁签署了交易。此参数的完整性由以太坊 EVM 保证，但是对于元交易，保护 msg.sender 是不够的。
  • 问题在于，对于原生不了解元交易的合约，交易的 msg.sender 会使其看起来来自 Gas 中继 而不是 交易签名者。合约接受元交易的安全协议需要防止 Gas 中继 伪造、修改或复制 交易签名者 的请求。

参考实现

接收者示例

contract RecipientExample {

    function purchaseItem(uint256 itemId) external {
        address sender = _msgSender();
        // ... perform the purchase for sender
    }

    address immutable _trustedForwarder;
    constructor(address trustedForwarder) internal {
        _trustedForwarder = trustedForwarder;
    }

    function isTrustedForwarder(address forwarder) public returns(bool) {
        return forwarder == _trustedForwarder;
    }

    function _msgSender() internal view returns (address payable signer) {
        signer = msg.sender;
        if (msg.data.length>=20 && isTrustedForwarder(signer)) {
            assembly {
                signer := shr(96,calldataload(sub(calldatasize(),20)))
            }
        }    
    }

}

安全注意事项

恶意转发器可能会伪造 _msgSender() 的值，并有效地从任何地址发送交易。因此，Recipient 合约在信任转发器时必须非常小心。如果转发器是可升级的，那么还必须信任该合约不会执行恶意升级。

此外，修改信任哪些转发器必须受到限制，因为攻击者可以“信任”他们自己的地址来转发交易，因此能够伪造交易。建议受信任的转发器的列表是不可变的，如果这是不可行的，那么只有受信任的合约所有者才能修改它。

版权

版权及相关权利通过 CC0 放弃。

Citation

Please cite this document as:

Ronan Sandford (@wighawag), Liraz Siri (@lirazsiri), Dror Tirosh (@drortirosh), Yoav Weiss (@yoavw), Alex Forshtat (@forshtat), Hadrien Croubois (@Amxx), Sachin Tomar (@tomarsachin2271), Patrick McCorry (@stonecoldpat), Nicolas Venturo (@nventuro), Fabian Vogelsteller (@frozeman), Gavin John (@Pandapip1), "ERC-2771: 本地元交易的安全协议," Ethereum Improvement Proposals, no. 2771, July 2020. [Online serial]. Available: https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-2771.