以太坊如何实现代付GAS

廖雪峰 / 文章 / ... / Reads: 2254 Edit

本文简单讨论以太坊如何实现GAS代付,即在钱包没有ETH的情况下与以太坊交互。

首先,我们明确几个概念:

用户地址:也称为EOA(Externally Owned Account),即外部控制账户,也就是用户持有私钥控制的地址。

合约地址:即合约部署后的地址,没有私钥。

以太坊的交易分为两类:

  1. 用户把以太坊发送到另一个地址;
  2. 用户与合约进行交互。

因为合约不能主动发起调用,所以,合约与合约交互,实际上是用户调用合约A,合约A调用合约B的内部流程,不存在独立的合约与合约交互。

针对情况1,用户地址没有ETH作为GAS是不行的,因为发送不了转账交易。

针对情况2,用户与合约交互,也需要地址有ETH作为GAS,才能调用合约。

举个例子,以一个简单的ERC20合约为例:

class SimpleERC20 {
    function transfer(address to, uint256 value) public returns (bool) {
        uint256 balance = balanceOf[msg.sender];
        ...
    }
}

假设用户A希望调用transfer()函数,也是需要GAS的,而且,由于transfer()内部有调用方身份认证,其他人发起的调用,和用户A调用,执行的逻辑不同。

所以,用户A直接调用某个合约,是没法实现GAS代付的,因为以太坊的GAS费,要求必须由调用方出。在不改协议的情况下,第三方无法帮用户A代付GAS。

但是,有一种曲线救国的方法,可以实现GAS代付。

让我们假设用户A并不直接持有上述SimpleERC20的资产,而是控制一个合约A,由合约A持有SimpleERC20的资产。对SimpleERC20进行调用时,是合约A对SimpleERC20的调用,此时,可以在合约A上实现GAS代付。

contract A {
    address owner = 0xA1B2...; // 用户A的地址
    function transfer(address to, uint256 amount) public {
        require(msg.sender == owner);
        SimpleERC20(0x...).transfer(to, amount);
    }
}

有以太坊开发经验的同学会指出,上述代码会检查调用者是否是用户A的地址,所以,没办法由用户B调用。

如果用户B能调用合约A的transfer()函数,就相当于帮用户A支付了GAS,完成了最终对SimpleERC20.transfer()的调用。

所以,我们需要修改一下鉴权逻辑,实现用户B可以调用,同时,通过增加一个签名,确保调用是用户A授权的:

contract A {
    address owner = 0xA1B2...; // 用户A的地址
    function transfer(address to, uint256 amount, bytes memory sigature) public {
        // 当前msg.sender可能是用户B,因此需要验证签名:
        bytes32 hash = keccak256(abi.encodePacked(to, amount));
        address addr = ECDSA.recover(hash, signature);
        // 确认签名是用户A的地址:
        require(addr == owner, "Not owner");
        SimpleERC20(0x...).transfer(to, amount);
    }
}

经过改造后,用户A先对数据进行签名,然后,用户B来调用合约A的transfer()函数,就可以帮用户A支付GAS,完成SimpleERC20.transfer()的调用。

有以太坊丰富开发经验的同学会指出,上述调用是写死的,如果要调用其他合约,比如Uniswap,怎么办?

我们可以实现一个更通用的execute()函数,让用户A传入函数调用的数据和签名,改造代码如下:

contract A {
    address owner = 0xA1B2...; // 用户A的地址
    function execute(address targetContract, bytes calldata data, bytes memory sigature) public returns (bytes) {
        // 验证签名:
        bytes32 hash = keccak256(abi.encodePacked(targetContract, data));
        address addr = ECDSA.recover(hash, signature);
        require(addr == owner, "Not owner");
        // 调用目标合约:
        (bool success, bytes memory result) = targetContract.call(data);
        // 检查调用是否成功
        require(success, "Failed");
        // 如果调用成功,返回结果
        return result;
    }
}

更有经验的同学会指出,如果第三方多次调用execute,比如对SimpleERC20.transfer()的调用,可以把SimpleERC20的资产转没了。

只对calldata签名,无法防止重放攻击。为了防止重放攻击,可以给合约A加上state状态:

contract A {
    address owner = 0xA1B2...; // 用户A的地址
    uint256 state public;
    function execute(address targetContract, bytes calldata data, bytes memory sigature) public returns (bytes) {
        // 验证包含state的签名:
        bytes32 hash = keccak256(abi.encodePacked(state, targetContract, data));
        address addr = ECDSA.recover(hash, signature);
        require(addr == owner, "Not owner");
        state ++;
        // 调用目标合约:
        (bool success, bytes memory result) = targetContract.call(data);
        // 检查调用是否成功
        require(success, "Failed");
        // 如果调用成功,返回结果
        return result;
    }
}

用户A在签名时,首先获取合约A的state,在签名中包含state,即可防止重放攻击。

这样,我们就实现了一个可以由第三方代付GAS的合约调用。

延伸思考:如何让用户在没有ETH的情况下,拥有一个自己完全控制的合约,还能实现GAS代付?这个问题我们后续再继续讨论。

小结

在以太坊上,如果不修改现有协议,实现GAS代付需要的条件是:

  1. 用户拥有一个完全控制的合约,以合约身份与目标合约交互;

  2. 资产由用户控制的合约持有,而非用户地址;

  3. 用户通过签名,让第三方调用自己控制的合约,从而实现GAS代付,并间接完成对目标合约的调用。

Comments

Make a comment

Author: 廖雪峰

Publish at: ...

关注公众号不定期领红包:

加入知识星球社群:

关注微博获取实时动态: