元交易（Meta Transactions）

什麼是元交易？

元交易是指使用者在鏈下簽署訊息，再由另一方代為提交實際鏈上交易的區塊鏈交易。

簡單來說，元交易讓使用者不必直接從自己的錢包支付 Gas 費，就能與去中心化應用程式互動。

使用者簽署操作指示，由中繼者、轉發合約、支付者或應用程式後端支付網路手續費，並將交易送至區塊鏈。

元交易常被稱為免 Gas 交易，但從網路層面來看，交易並非真正免費。

仍有人需要支付 Gas 費，只是費用可能由 dApp、贊助者、中繼者或其他帳戶支付，而非由終端使用者支付。

ERC-2771 標準定義了一種合約層級的協議，讓智能合約可以透過受信任的轉發合約接受元交易。

元交易在加密貨幣領域相當重要，因為它能讓新手更容易使用 Web3 應用程式。

使用者在試用應用程式前，不必先持有該區塊鏈的原生 Gas 代幣。

這有助於 DeFi 工具、NFT 應用程式、區塊鏈遊戲、DAO 投票、忠誠度計畫和元宇宙平台引導新使用者加入。

元交易如何運作

一般區塊鏈交易由使用者的錢包直接簽署並提交。

使用者以該網路的原生代幣支付 Gas 費，區塊鏈則處理這筆交易。

元交易會將簽署和支付 Gas 費分開處理。

首先，使用者簽署一則描述其操作意圖的訊息。

這則已簽署訊息可能包含目標合約、函式呼叫、使用者地址、nonce、截止時間和其他詳細資訊。

接著，中繼者接收已簽署的訊息，並將其作為鏈上交易提交。

中繼者支付 Gas 費。

智能合約會先驗證使用者的簽章，再執行所要求的操作。

如果簽章有效，且請求尚未使用過，合約就會將該操作視為由原始使用者發起。

這種設計讓使用者可以核准操作，而不必親自廣播最終交易。

元交易在加密貨幣領域的重要性

元交易很重要，因為 Gas 費是加密貨幣使用體驗中的一大障礙。

許多新使用者收到代幣或 NFT 後，因為沒有該網路的原生代幣來支付 Gas 費，而無法使用它們。

元交易可以讓應用程式為使用者首次操作提供補助，藉此解決這個問題。

這種方式適用於新手引導、遊戲、NFT 領取、DAO 投票、代幣門控社群和獎勵計畫。

例如，區塊鏈遊戲可以讓新玩家不必先購買 Gas 代幣，就能領取道具。

DAO 可以讓成員投票，而不要求每位投票者直接支付 Gas 費。

元宇宙應用程式可以讓使用者透過贊助交易領取活動徽章。

元交易能讓加密貨幣的使用體驗更接近一般網頁應用程式，同時仍在背景使用區塊鏈完成結算。

元交易的主要組成部分

使用者簽章

使用者簽章是在鏈下核准操作的方式。

在這個階段，使用者不會送出一般的區塊鏈交易。

使用者會改為簽署結構化資料或訊息，供智能合約之後驗證。

EIP-712 標準定義了雜湊與簽署型別化結構資料的方法，有助於錢包以更易讀的方式顯示簽署詳情。

中繼者

中繼者是將已簽署請求提交至區塊鏈的服務或帳戶。

中繼者會支付 Gas 費並廣播交易。

中繼者能免除使用者持有 Gas 代幣的需求，但也可能帶來信任、審查和可用性方面的疑慮。

轉發合約

轉發合約是一種智能合約，會接收元交易請求、驗證簽章，並將呼叫轉發至目標合約。

在 ERC-2771 中，接收合約會信任轉發合約提供正確的原始發送者資訊。

OpenZeppelin 元交易文件提供 ERC2771Context 和 ERC2771Forwarder 工具，供開發者建置相容 ERC-2771 的合約。

接收合約

接收合約是接收轉發呼叫的智能合約。

接收合約必須經過設計，能理解實際使用者可能與直接發送交易的發送者不同。

因此，支援元交易通常需要特殊的合約邏輯。

Nonce

Nonce 是用來防止重播攻擊的數值。

如果已簽署訊息能重複使用多次，攻擊者就可能在未經授權的情況下重複執行相同操作。

Nonce 有助於確保每個已簽署請求只能使用一次。

元交易與免 Gas 交易

元交易常被稱為免 Gas 交易，因為終端使用者不會直接支付 Gas 費。

然而，區塊鏈網路仍需要支付 Gas 費。

差別在於由誰支付。

dApp 可能會將這筆費用視為取得新使用者的成本，並提供補助。

中繼者可能會先支付費用，再向協議取得補償。

專案也可能允許使用者在背景以其他代幣支付費用。

因此，免 Gas 不代表零成本。

這表示 Gas 費的支付流程已從使用者操作中抽離。

優質的加密貨幣應用程式應清楚說明由誰支付費用，以及定價、價差、獎勵或服務條款中是否包含任何隱藏成本。

ERC-2771 與受信任的轉發合約

ERC-2771 是支援原生元交易的重要標準之一。

此標準定義接收合約如何與受信任的轉發合約協作，以識別原始使用者。

在一般交易中，msg.sender 是直接呼叫合約的帳戶。

在元交易中，直接呼叫者可能是轉發合約，而不是使用者。

ERC-2771 允許接收合約從轉發的呼叫資料中還原有效的使用者地址，以解決這個問題。

如此一來，智能合約就能在不修改區塊鏈協議本身的情況下支援元交易。

主要的取捨在於接收合約必須信任轉發合約。

如果受信任的轉發合約設計不良或遭到入侵，使用者和應用程式可能面臨風險。

元交易與 EIP-712

EIP-712 常與元交易搭配使用，因為它能讓已簽署訊息的結構更明確、易於閱讀。

如果沒有清楚的型別化資料，使用者可能會被要求簽署難以理解的混亂訊息。

使用 EIP-712 時，錢包可以用更容易閱讀的方式顯示合約、操作、金額、截止時間、nonce 或支出者等欄位。

這能提升安全性，因為使用者可以更清楚了解自己簽署的內容。

然而，簽署內容易讀並不代表完全沒有風險。

使用者在簽署前仍應核對網站、合約、網路和要求的權限。

元交易與帳戶抽象化

元交易與帳戶抽象化密切相關，但兩者並不完全相同。

元交易通常是由使用者簽署請求，再由另一方將請求提交至鏈上。

帳戶抽象化是一種更廣泛的錢包設計方式，可支援智能帳戶、彈性的驗證方式、Gas 費補助、工作階段金鑰、支出限制和替代費用支付模式。

ERC-4337 標準引入 UserOperation 物件和更高層級的帳戶抽象化流程，無須變更共識層協議。

在 ERC-4337 系統中，支付者可以補助 Gas 費，或允許採用替代付款邏輯。

這能以更進階的方式，實現元交易旨在改善的使用者體驗。

這兩種概念的目的都是降低操作阻力，讓區塊鏈應用程式更容易使用。

元交易的常見用途

常見用途之一是免 Gas 新手引導。

dApp 可以讓新使用者不必先購買 Gas 代幣，就能完成首次操作。

另一種用途是 NFT 鑄造或領取。

專案可以補助 Gas 費，讓使用者更輕鬆地領取徽章、票券、獎勵或收藏品。

另一種用途是 DAO 投票。

元交易可以降低會員投票的成本，甚至讓投票免付費，進而可能提高參與度。

另一種用途是區塊鏈遊戲。

遊戲可以隱藏 Gas 的複雜流程，讓玩家專注於遊戲內容，而不是交易手續費。

另一種用途是改善 DeFi 使用體驗。

部分協議可能會使用元交易，簡化核准、存入、領取獎勵或定期操作。

元交易的優點

第一項優點是新手引導體驗更好。

使用者不必先購買該網路的原生 Gas 代幣，就能試用應用程式。

第二項優點是操作體驗更順暢。

在背景處理 Gas 費後，應用程式的使用感受可以更不複雜。

第三項優點是提高參與度。

免 Gas 投票、領取和獎勵可能提高使用者活躍度。

第四項優點是費用設計更靈活。

專案可以補助 Gas 費、以其他代幣收費，或採用不同的付款模式。

第五項優點是產品設計更完善。

開發者可以建置使用感受更接近主流應用程式的加密貨幣應用程式，同時仍透過鏈上結算。

元交易的風險

第一種風險是依賴中繼者。

如果中繼者停止運作，使用者可能無法提交由他人補助費用的交易。

第二種風險是審查。

中繼者可能選擇不提交某些使用者請求。

第三種風險是簽章網路釣魚。

攻擊者可能誘騙使用者簽署看似無害、實則有害的訊息。

第四種風險是重播攻擊。

如果 nonce、截止時間或網域分隔設計不佳，已簽署訊息可能遭到重複使用，造成非預期的結果。

第五種風險是受信任轉發合約的風險。

如果接收合約信任不良的轉發合約，就可能處理錯誤的發送者資訊。

第六種風險是費用不明確。

使用者可能不會直接支付 Gas 費，但費用仍可能隱藏在應用程式費用、價差、獎勵設計或服務條款中。

元交易安全最佳做法

開發者應盡可能使用清楚的型別化簽章。

開發者應加入 nonce，以防止重播攻擊。

開發者應設定截止時間，避免舊簽章永遠都能使用。

開發者應採用網域分隔，避免簽章在不同合約、鏈或應用程式間重複使用。

開發者應謹慎選擇受信任的轉發合約，並對其進行稽核。

開發者在收集簽章前，應向使用者清楚顯示簽署詳情。

使用者應避免簽署來自不明網站的訊息。

使用者在核准前，應檢查網域、應用程式、錢包提示、要求的操作和網路。

即使是免 Gas 交易，如果已簽署訊息授權移轉資產或與惡意合約互動，仍可能帶來危險。

元交易與 Permit

元交易與 Permit 類型的核准彼此相關，但並不相同。

Permit 讓使用者透過鏈下簽章核准代幣支出，取代直接送出核准交易。

元交易則可以使用鏈下簽章授權範圍更廣的合約操作，再由其他人將操作提交至鏈上。

兩者都能減少使用者必須直接送出的交易數量。

兩者都需要謹慎設計簽章。

主要差異在於 Permit 通常著重於代幣核准，而元交易則可支援多種類型的應用程式操作。

元交易與一般交易

在一般交易中，使用者會直接簽署並廣播交易。

使用者從自己的錢包支付 Gas 費。

智能合約會將使用者地址視為 msg.sender。

在元交易中，使用者會在鏈下簽署請求。

中繼者會廣播交易並支付 Gas 費。

智能合約必須驗證簽章並還原原始使用者地址。

這種額外的設計能改善使用者體驗，但也會增加複雜度並引入新的安全假設。

對元交易的常見誤解

一種常見誤解是，元交易能完全免除 Gas 費。

元交易不會免除 Gas 費，而是將 Gas 費的支付責任從使用者轉移出去。

另一種誤解是，免 Gas 代表沒有風險。

使用者仍可能簽署有害訊息，或與危險合約互動。

第三種誤解是，所有智能合約都支援元交易。

合約通常需要特定邏輯，才能正確支援轉發呼叫。

第四種誤解是，元交易等同於帳戶抽象化。

兩者相關，但帳戶抽象化是一種範圍更廣的錢包和交易設計模式。

常見問題

什麼是元交易？

元交易是指使用者在鏈下簽署請求，再由另一方代為提交鏈上交易。

元交易是免 Gas 交易嗎？

對使用者而言，元交易可能感覺像免 Gas，但區塊鏈仍需要支付 Gas 費，費用會由中繼者、贊助者、支付者或應用程式支付。

元交易中的中繼者是什麼？

中繼者是將使用者已簽署的請求提交至區塊鏈並支付 Gas 費的服務或帳戶。

什麼是 ERC-2771？

ERC-2771 是一種標準，讓智能合約可以透過受信任的轉發合約接受元交易。

什麼是受信任的轉發合約？

受信任的轉發合約是一種驗證或轉發元交易請求，並協助接收合約識別原始使用者的合約。

EIP-712 如何協助元交易？

EIP-712 能協助使用者簽署結構化資料，錢包也能更清楚地顯示這些資料，讓鏈下核准更容易理解。

元交易安全嗎？

妥善設計的元交易可以具備安全性，但仍有網路釣魚、重播攻擊、中繼者審查和轉發合約設計不良等風險。

元交易可以用於 NFT 嗎？

可以。元交易可用於 NFT 鑄造、領取、轉移、獎勵、活動徽章和代幣門控體驗。

元交易等同於帳戶抽象化嗎？

不相同。元交易是改善交易體驗的一種方式，而帳戶抽象化則是範圍更廣的智能錢包模式，可以包含 Gas 費補助和彈性驗證。

dApp 為什麼使用元交易？

dApp 使用元交易來降低新手加入的阻力、補助使用者操作、簡化 Gas 費支付，並打造更順暢的 Web3 體驗。

結論

元交易是加密貨幣領域的重要概念，因為它將使用者授權和 Gas 費支付分開處理，讓區塊鏈應用程式更容易使用。

使用者可以在鏈下簽署操作，再由中繼者、轉發合約、支付者或應用程式提交實際的鏈上交易。

這有助於改善新手引導、遊戲、NFT 領取、DAO 投票、元宇宙活動和 DeFi 使用體驗。

ERC-2771 和 EIP-712 等標準有助於提升元交易的安全性，並讓開發者更容易實作。

透過 ERC-4337 實現的帳戶抽象化，則進一步延伸相同的目標，提供更彈性的錢包和 Gas 費補助模式。

然而，元交易並非毫無風險。

使用者仍須仔細檢查簽章，開發者也必須防範重播攻擊、不良轉發合約、中繼者故障和不明確的費用模式。

元交易的最佳用途，不是完全隱藏區塊鏈，而是在維持使用者同意、資訊透明和安全性的前提下，減少不必要的操作阻力。