デジタルアセット管理最前線

ERC-4337 Account Abstractionを用いたデジタルアセット管理技術：スマートコントラクトとユーザーエクスペリエンスの進化

はじめに

デジタルアセット管理において、ユーザーエクスペリエンスは重要な課題の一つです。従来のウォレットは、EthereumのアカウントモデルにおいてEOA（Externally Owned Account）が主流であり、秘密鍵の厳重な管理や、すべてのトランザクションにガス代が必要である点などが、一般ユーザーにとって障壁となっていました。一方で、スマートコントラクトアカウントはプログラム可能なため柔軟性がありますが、利用には別のEOAが必要です。

Account Abstraction（AA）は、これらの課題を解決し、ウォレットの機能をEOAの制約から解放し、スマートコントラクトアカウントの柔軟性を高めるための技術概念です。特に、ERC-4337は、プロトコルレイヤーの変更を伴わずにAAを実現するための標準として提案されており、デジタルアセットの管理および利用方法に革新をもたらす可能性を秘めています。

本記事では、ERC-4337の技術的な仕組みと構成要素を詳細に解説し、デジタルアセット管理における具体的な応用例、そして実装上の考慮点について考察します。

ERC-4337の技術的仕組みと構成要素

ERC-4337は、プロトコルコアを変更することなく、既存のEthereumインフラストラクチャ上でAccount Abstractionを実現することを目指しています。その核となるのは、「UserOperation」という新しい種類のトランザクション様式と、それを処理するためのいくつかのオンチェーンおよびオフチェーンコンポーネントです。

コアコンセプト

• Account Contract: これは、ユーザーの資産を保持し、ロジックを定義するスマートコントラクトです。署名検証、実行ロジック、アクセス制御などをカスタマイズ可能です。従来のEOAのように秘密鍵に依存せず、多様な認証メカニズムを実装できます。
• UserOperation: ユーザーの意図（例えば、デジタルアセットの転送やスマートコントラクトとのインタラクション）を表現する構造体です。これは、トランザクションの署名者、宛先、データ、ガス情報などを含みますが、従来のトランザクションとは異なり、EOAによる直接的な署名を必須としません。
• EntryPoint Contract: すべてのUserOperationが最初にやり取りする信頼された単一のスマートコントラクトです。UserOperationの検証（署名検証、ガス代支払い能力の確認など）と実行を安全に行います。プロトコル変更なしにAAを実現するための中心的なコンポーネントです。
• Bundler: UserOperationを受け取り、EntryPoint Contractに送信するために、それらをまとめて（バンドルして）通常のトランザクションとしてネットワークにブロードキャストするオフチェーンアクターです。マイナー（バリデータ）と同様の役割を担いますが、UserOperationを処理するという点が異なります。
• Paymaster: UserOperationのガス代を代わりに支払うことができるスマートコントラクトです。これにより、ユーザーはガス代をETH以外のトークンで支払ったり、全く支払わずにサービスプロバイダーが肩代わりしたりすることが可能になります。
• Aggregator: 複数のUserOperationに対して単一の署名検証を行うことができるコントラクトです。特定の署名スキーム（例: BLS署名）を使用する場合に、検証コストを削減するために利用されます。

UserOperationのライフサイクル

1. ユーザーがAccount Contractを通じて行いたい操作（デジタルアセットの転送など）を定義し、UserOperation構造体を生成します。
2. UserOperationはBundlerに送信されます。Bundlerは複数のUserOperationを収集し、バリデータに処理してもらうためのバンドルを作成します。
3. Bundlerは、収集したUserOperationのバンドルをEntryPoint Contractに対して一つのトランザクションとして送信します。
4. EntryPoint Contractは、各UserOperationに対して以下の主要なステップを実行します。
   • Validation: UserOperationが正当であるか検証します。これには、Account Contractでの署名検証、Paymaster（使用する場合）でのガス代支払い能力の検証などが含まれます。このステップは実行部分とは分離されており、状態変更を伴わないように設計されています。
   • Execution: 検証に成功したUserOperationの主要なロジック（例えば、デジタルアセットの転送）をAccount Contract上で実行します。
   • Paymaster Post-Op (Optional): Paymasterがガス代を支払った場合、EntryPointはPaymasterに対して、実行後の追加処理（例えば、ユーザーアカウントからの料金徴収）を指示します。
5. EntryPoint Contractによる処理が完了し、トランザクションがブロックに取り込まれることで、UserOperationによって定義された操作が実行されます。

このプロセスにより、ユーザーは従来のEOAのように秘密鍵を直接管理することなく、柔軟な認証方法やガス代支払いの抽象化が可能なAccount Contractを利用して、オンチェーンでの操作を実行できるようになります。

デジタルアセット管理への応用

ERC-4337によって可能となるAccount Abstractionは、デジタルアセット（NFT, FTなど）の管理方法に大きな変化をもたらします。

ユーザーエクスペリエンスの向上

• シードフレーズからの解放とソーシャルリカバリー: Account Contractは、秘密鍵ではなく、マルチシグネチャ、ハードウェア署名、さらには信頼できる友人やデバイスによるソーシャルリカバリーなど、多様なリカバリーメカニズムを実装できます。これにより、秘密鍵紛失のリスクを軽減し、リカバリープロセスを簡素化します。
• バッチ処理: 一つのUserOperationで複数のデジタルアセット転送やスマートコントラクトインタラクションを実行できます。例えば、複数のNFTを一度にミントする、異なる複数のFTを一度にスワップするなど、操作の効率が向上します。これは、ゲーム内インベントリ管理やコレクション管理において特に有効です。
• 署名フリーの体験: 条件付きで署名が不要なトランザクションを可能にします。例えば、特定のゲームアイテムの使用、低価値な操作などにおいて、事前に設定されたルールに基づいて自動的に操作を実行できます。

自動化とプログラム可能性

• 定期支払い・収益分配: 定期的なサブスクリプション費用や、デジタルアセットの二次流通によるロイヤリティ分配を、アカウント自体が自動的に実行するようにプログラムできます。Paymasterを利用すれば、ユーザーがガス代を意識する必要もありません。
• 条件付き操作: 特定の条件（例: 価格が閾値を超えた場合、外部イベントが発生した場合）に基づいてデジタルアセットの売買や移動を自動実行するロジックをAccount Contractに実装できます。オラクルと組み合わせることで、より複雑な自動化が可能です。

セキュリティと柔軟なアクセス制御

• カスタマイズ可能な認証ロジック: ユーザーは、パスワード、生体認証、ハードウェアウォレット、マルチシグなど、複数の認証方法を組み合わせたカスタム認証ロジックをAccount Contractに設定できます。
• 承認ルールの細分化: 特定のデジタルアセット操作（例: 高価なNFTの転送）には追加の承認（例: 複数の署名者、時間遅延）を要求するなど、きめ細やかなアクセス制御ルールを実装できます。
• セッションキー: 短期間有効な「セッションキー」を発行し、特定のデジタルアセットに関する限定的な操作権限（例: ゲームセッション中のアイテム使用）を付与できます。セッション終了後や権限範囲外の操作は拒否されるため、利便性を高めつつセキュリティリスクを管理できます。

ガス代抽象化

• ガス代の肩代わり: DApp開発者やデジタルアセット発行者が、ユーザーに代わってガス代を支払うPaymasterを提供できます。これにより、ユーザーはウォレットにETHを準備する必要がなくなり、デジタルアセットの購入や操作が容易になります。
• 別トークンでのガス代支払い: PaymasterがETHを受け付け、ユーザーはUSD stablecoinなどの別トークンでPaymasterにガス代相当額を支払うといったモデルも可能です。

実装上の考慮点と課題

ERC-4337を用いたデジタルアセット管理システムを構築する際には、いくつかの技術的な考慮点と課題が存在します。

• Account Contractの設計とセキュリティ: Account Contractはユーザー資産のセキュリティを担うため、そのスマートコントラクトの設計と実装には高度なセキュリティが要求されます。特に、署名検証ロジックや実行ロジックにおける脆弱性（例: reentrancy攻撃、署名偽造リスク）は深刻な問題を引き起こす可能性があります。厳格なセキュリティ監査とテストが必要です。
• BundlerおよびPaymasterインフラストラクチャ: 信頼性のあるBundlerおよびPaymasterサービスを利用するか、自身で運用する必要があります。特にPaymasterは、ガス代支払い能力の検証や、後続の料金徴収ロジックの実装が必要となります。これらのコンポーネントの可用性とパフォーマンスは、ユーザーエクスペリエンスに直接影響します。
• トランザクションの複雑性とデバッグ: UserOperationの処理フローは従来のEOAトランザクションよりも複雑であり、問題発生時のデバッグがEOAに比べて困難になる可能性があります。ツールやフレームワークのサポートが重要です。HardhatやFoundryのような開発環境はAA対応のツールを拡充していくと考えられます。
• エコシステムの成熟度: ERC-4337および関連する標準（例: ERC-6900 Modular Account）は比較的新しく、エコシステム全体が成熟しているとは言えません。利用可能なライブラリ、ツール、インフラストラクチャは進化の途上にあります。
• ガスコストの最適化: Account ContractのロジックやEntryPointとのやり取りは、従来のEOAトランザクションよりもガスコストが高くなる場合があります。特に、複雑な署名検証や複数操作のバッチ処理などでは、ガスコストの最適化が重要な課題となります。Aggregatorの活用やAccount Contractコードの効率化が求められます。
• 標準化と相互運用性: Account Contractのインターフェースや機能に関するさらなる標準化（例: ERC-6900）が進むことで、異なるウォレットやDApp間での相互運用性が向上し、エコシステム全体の発展に貢献します。

まとめと今後の展望

ERC-4337 Account Abstractionは、デジタルアセット管理におけるユーザーエクスペリエンスと開発の柔軟性を飛躍的に向上させる可能性を秘めた重要な技術です。Account Contract、UserOperation、EntryPoint、Bundler、Paymasterといった構成要素が連携することで、シードフレーズからの解放、バッチ処理、自動化、柔軟な認証、ガス代抽象化など、従来のEOAモデルでは実現困難だった多くの機能が提供可能になります。

これにより、デジタルアセットの管理がより直感的で安全になり、Web3アプリケーションのマスアダプションを加速させることが期待されます。ゲーム、デジタルアート、会員権、RWA（Real World Assets）トークン化など、様々な分野でのデジタルアセットの利用シーンが拡大するでしょう。

もちろん、Account Contractのセキュリティ、インフラストラクチャの信頼性、ガスコスト最適化など、実装上の課題も存在します。しかし、エコシステムの発展とともに、これらの課題に対するソリューションやベストプラクティスが確立されていくと考えられます。

今後、Account Abstraction技術がさらに進化し、デジタルアセット管理の基盤として広く普及していくことで、ブロックチェーンによるデジタルコンテンツの新たな管理・流通方法が、より多くのユーザーにとって現実的なものになると展望されます。専門家である皆様にとって、ERC-4337とその応用技術は、今後の開発や研究において注力すべき重要な領域の一つと言えるでしょう。