メタトランザクション

メタトランザクションとは？

メタトランザクションとは、ユーザーがオフチェーンでメッセージに署名し、別の当事者がユーザーに代わって実際のオンチェーントランザクションを送信するブロックチェーントランザクションです。

簡単に言えば、メタトランザクションを利用すると、ユーザーは自分のウォレットから直接ガス代を支払わずに分散型アプリケーションを利用できます。

ユーザーが指示に署名し、リレイヤー、フォワーダー、ペイマスター、またはアプリケーションのバックエンドがネットワーク手数料を支払い、トランザクションをブロックチェーンに送信します。

このため、メタトランザクションは「ガスレス取引」と呼ばれることがよくありますが、ネットワークレベルで本当に無料というわけではありません。

誰かがガス代を支払う必要がありますが、エンドユーザーではなく、dApp、スポンサー、リレイヤー、または別のアカウントが支払う場合があります。

ERC-2771規格では、信頼されたフォワーダーコントラクトを通じてスマートコントラクトがメタトランザクションを受け入れられるようにする、コントラクトレベルのプロトコルが定義されています。

初心者にとってWeb3アプリを使いやすくできるため、メタトランザクションは暗号資産分野で重要です。

アプリを試す前に、ユーザーがブロックチェーンのネイティブガストークンを保有しておく必要性を減らせます。

これにより、DeFiツール、NFTアプリ、ブロックチェーンゲーム、DAOの投票、ロイヤルティプログラム、メタバースプラットフォームのオンボーディングを改善できる場合があります。

メタトランザクションの仕組み

通常のブロックチェーントランザクションでは、ユーザーのウォレットが署名し、トランザクションを直接送信します。

ユーザーはネットワークのネイティブトークンでガス代を支払い、ブロックチェーンがトランザクションを処理します。

メタトランザクションでは、署名とガス代の支払いが分離されます。

まず、ユーザーは実行したい操作を記述したメッセージに署名します。

署名するメッセージには、対象のコントラクト、関数呼び出し、ユーザーアドレス、nonce、有効期限などの詳細が含まれる場合があります。

次に、リレイヤーが署名済みメッセージを受け取り、オンチェーントランザクションとして送信します。

リレイヤーがガス代を支払います。

スマートコントラクトは、要求された操作を実行する前にユーザーの署名を検証します。

署名が有効で、リクエストがまだ使用されていない場合、コントラクトは元のユーザーによる操作として処理します。

この設計により、ユーザーは最終的なトランザクションを自らブロードキャストせずに操作を承認できます。

暗号資産においてメタトランザクションが重要な理由

ガス代は暗号資産のユーザー体験における大きな障壁の1つであるため、メタトランザクションは重要です。

多くの新規ユーザーはトークンやNFTを受け取っても、ガス代に使うネットワークのネイティブトークンを持っていないため、利用できない場合があります。

メタトランザクションを使うと、アプリケーションがユーザーの最初の操作を支援することで、この問題を解決できる場合があります。

オンボーディング、ゲーム、NFTの請求、DAO投票、トークン保有者限定のコミュニティ、報酬プログラムなどで役立ちます。

たとえば、ブロックチェーンゲームでは、新規プレイヤーがガストークンを事前に購入せずにアイテムを請求できる場合があります。

DAOでは、各投票者がガス代を直接支払わなくても、メンバーが投票できる場合があります。

メタバースアプリでは、スポンサー付きトランザクションを通じて、ユーザーがイベントバッジを請求できる場合があります。

メタトランザクションは、バックグラウンドでブロックチェーンによる決済を行いながら、暗号資産の利用を通常のウェブアプリに近づける可能性があります。

メタトランザクションの主な要素

ユーザー署名

ユーザー署名とは、操作を承認するオフチェーンの承認です。

この段階では、ユーザーは通常のブロックチェーントランザクションを送信しません。

代わりに、ユーザーはスマートコントラクトが後から検証できる構造化データまたはメッセージに署名します。

EIP-712規格では、型付き構造化データをハッシュ化して署名する方法が定義されており、ウォレット上で署名内容を読み取りやすく表示するのに役立ちます。

リレイヤー

リレイヤーとは、署名済みリクエストをブロックチェーンに送信するサービスまたはアカウントです。

リレイヤーがガス代を支払い、トランザクションをブロードキャストします。

リレイヤーはユーザーがガストークンを保有する必要性をなくすのに役立ちますが、信頼性、検閲、可用性に関する懸念を生じさせる可能性もあります。

フォワーダー

フォワーダーとは、メタトランザクションのリクエストを受け取り、署名を検証し、対象のコントラクトに呼び出しを転送するスマートコントラクトです。

ERC-2771では、受信側コントラクトは、元の送信者情報を正しく提供するものとしてフォワーダーを信頼します。

OpenZeppelinのメタトランザクションに関するドキュメントには、ERC-2771対応コントラクトを構築するためのERC2771ContextおよびERC2771Forwarderツールが含まれています。

受信側コントラクト

受信側コントラクトとは、転送された呼び出しを受け取るスマートコントラクトです。

実際のユーザーが、直接のトランザクション送信者と異なる場合があることを理解できるよう設計する必要があります。

そのため、メタトランザクションをサポートするには通常、コントラクトに特別なロジックが必要です。

Nonce

nonceとは、リプレイ攻撃を防ぐために使用される数値です。

署名済みメッセージを何度も再利用できる場合、攻撃者が許可なく同じ操作を繰り返す可能性があります。

nonceを使用すると、署名済みリクエストを1回だけ使用できるようにできます。

メタトランザクションとガスレス取引

エンドユーザーがガス代を直接支払わないため、メタトランザクションはガスレス取引と呼ばれることがよくあります。

ただし、ブロックチェーンネットワークには引き続きガス代が支払われます。

違いは、誰が支払うかです。

dAppはユーザー獲得コストとして手数料を負担する場合があります。

リレイヤーが手数料を支払い、後からプロトコルから補填を受ける場合があります。

プロジェクトによっては、ユーザーが別のトークンで手数料を支払える仕組みをバックグラウンドで提供する場合があります。

つまり、ガスレスはコストがかからないという意味ではありません。

ガス代の支払いがユーザーから見えない形になっているという意味です。

適切な暗号資産アプリは、誰が手数料を負担するのか、また価格、スプレッド、報酬、サービス利用規約に隠れたコストが含まれるかを明確にする必要があります。

ERC-2771と信頼されたフォワーダー

ERC-2771は、ネイティブなメタトランザクションに関する重要な規格の1つです。

受信側コントラクトが信頼されたフォワーダーと連携し、元のユーザーを特定する方法を定義しています。

通常のトランザクションでは、msg.senderはコントラクトを直接呼び出すアカウントです。

メタトランザクションでは、ユーザーではなくフォワーダーが直接の呼び出し元となる場合があります。

ERC-2771では、転送されたcalldataから実質的なユーザーアドレスを受信側コントラクトが復元できるようにすることで、この問題に対応します。

これにより、ブロックチェーンのプロトコル自体を変更せずに、スマートコントラクトがメタトランザクションをサポートできます。

主なトレードオフは、受信側コントラクトがフォワーダーを信頼しなければならないことです。

信頼されたフォワーダーの設計が不適切であったり、侵害されたりすると、ユーザーやアプリケーションにリスクが生じる可能性があります。

メタトランザクションとEIP-712

EIP-712は署名メッセージを構造化して読みやすくするため、メタトランザクションと併用されることがよくあります。

型付きデータが明確でない場合、ユーザーは理解しにくいメッセージへの署名を求められることがあります。

EIP-712を利用すると、ウォレットはコントラクト、操作、数量、有効期限、nonce、spenderなどのフィールドを、より人が理解しやすい形で表示できます。

これにより、ユーザーが署名内容をよりよく理解できるため、安全性の向上に役立ちます。

ただし、署名内容が読みやすくても、すべてのリスクがなくなるわけではありません。

署名する前に、ウェブサイト、コントラクト、ネットワーク、要求される権限を引き続き確認してください。

メタトランザクションとアカウント抽象化

メタトランザクションはアカウント抽象化と密接に関連していますが、同じものではありません。

メタトランザクションでは通常、ユーザーがリクエストに署名し、別の当事者がそれをオンチェーンに送信します。

アカウント抽象化は、スマートアカウント、柔軟な検証、ガス代のスポンサー負担、セッションキー、支出上限、代替手数料支払い方式などに対応できる、より広範なウォレット設計のアプローチです。

ERC-4337規格では、コンセンサスレイヤーのプロトコルを変更せずにアカウント抽象化を実現するため、UserOperationオブジェクトと上位レベルの処理フローが導入されています。

ERC-4337のシステムでは、ペイマスターがガス代を負担したり、代替の支払いロジックを利用できるようにしたりします。

これは、メタトランザクションが改善を目指していたユーザー体験を、より高度な形で実現できる場合があります。

どちらも、利用時の摩擦を減らし、ブロックチェーンアプリを使いやすくすることを目指しています。

メタトランザクションの一般的な用途

一般的な用途の1つは、ガス代を必要としないオンボーディングです。

dAppは、新規ユーザーがガストークンを事前に購入しなくても、最初の操作を完了できるようにする場合があります。

もう1つの用途は、NFTのミントや請求です。

プロジェクトがガス代を負担することで、ユーザーはバッジ、チケット、報酬、コレクティブルをより簡単に請求できます。

もう1つの用途は、DAO投票です。

メタトランザクションによってメンバーの投票コストを抑えたり無料にしたりでき、参加率が高まる可能性があります。

もう1つの用途は、ブロックチェーンゲームです。

ゲームはガス代の複雑さをユーザーから見えにくくし、プレイヤーが手数料ではなくゲームプレイに集中できるようにします。

もう1つの用途は、DeFiのユーザー体験です。

一部のプロトコルは、承認、入金、報酬、定期的な操作を簡素化するため、メタトランザクションを利用する場合があります。

メタトランザクションのメリット

1つ目のメリットは、オンボーディングの改善です。

ユーザーは、ネットワークのネイティブガストークンを事前に購入せずにアプリを試せます。

2つ目のメリットは、よりスムーズなユーザー体験です。

ガス代の支払いをバックグラウンドで処理することで、アプリをより簡単に利用できる場合があります。

3つ目のメリットは、参加者の増加です。

ガス代不要の投票、請求、報酬によって、ユーザーの利用が増える可能性があります。

4つ目のメリットは、柔軟な手数料設計です。

プロジェクトはガス代を負担したり、別のトークンで手数料を徴収したり、異なる支払い方式を採用したりできます。

5つ目のメリットは、プロダクト設計の改善です。

開発者は、オンチェーン決済を利用しながら、一般的なアプリに近い使い心地の暗号資産アプリを構築できます。

メタトランザクションのリスク

1つ目のリスクは、リレイヤーへの依存です。

リレイヤーが停止すると、ユーザーはスポンサー付きトランザクションを送信できなくなる場合があります。

2つ目のリスクは、検閲です。

リレイヤーが特定のユーザーリクエストを送信しないことを選ぶ場合があります。

3つ目のリスクは、署名を利用したフィッシングです。

攻撃者は、一見無害に見える悪意のあるメッセージにユーザーを署名させようとする場合があります。

4つ目のリスクは、リプレイ攻撃です。

nonce、有効期限、ドメイン分離の設計が不適切な場合、署名済みメッセージが意図しない形で再利用される可能性があります。

5つ目のリスクは、信頼されたフォワーダーに関するリスクです。

受信側コントラクトが不適切なフォワーダーを信頼すると、誤った送信者情報に基づいて処理する可能性があります。

6つ目のリスクは、コストが不明確なことです。

ユーザーがガス代を直接支払わなくても、アプリ手数料、スプレッド、報酬の設計、サービス利用規約にコストが含まれている場合があります。

メタトランザクションのセキュリティに関するベストプラクティス

開発者は、可能な場合は明確な型付き署名を使用する必要があります。

リプレイ攻撃を防ぐため、nonceを含める必要があります。

古い署名が無期限に使用されないよう、有効期限を設定する必要があります。

異なるコントラクト、チェーン、アプリ間で署名が再利用されないよう、ドメイン分離を使用する必要があります。

信頼されたフォワーダーは慎重に選定し、監査する必要があります。

署名を取得する前に、署名内容を明確にユーザーへ表示する必要があります。

ユーザーは、知らないウェブサイトからのメッセージに署名しないでください。

承認する前に、ドメイン、アプリ、ウォレットの確認画面、要求される操作、ネットワークを確認してください。

ガスレス取引でも、署名済みメッセージが資産移動や悪意のあるコントラクトとのやり取りを許可する場合は危険です。

メタトランザクションとPermitの違い

メタトランザクションとPermit形式の承認には関連がありますが、異なるものです。

Permitを使うと、ユーザーは直接承認トランザクションを送信せず、オフチェーンの署名によってトークン使用を承認できます。

メタトランザクションでは、オフチェーン署名を使って、別の当事者がオンチェーンに送信する、より広範なコントラクト操作を承認できます。

どちらも、ユーザーが直接送信するトランザクションの数を減らせる場合があります。

どちらも、署名を慎重に設計する必要があります。

主な違いは、Permitが通常トークンの承認に重点を置く一方、メタトランザクションはさまざまなアプリケーション操作に対応できることです。

メタトランザクションと通常のトランザクションの違い

通常のトランザクションでは、ユーザーがトランザクションに署名し、直接ブロードキャストします。

ユーザーは自分のウォレットからガス代を支払います。

スマートコントラクトは、ユーザーのアドレスをmsg.senderとして認識します。

メタトランザクションでは、ユーザーがオフチェーンのリクエストに署名します。

リレイヤーがトランザクションをブロードキャストし、ガス代を支払います。

スマートコントラクトは署名を検証し、元のユーザーアドレスを特定する必要があります。

この追加設計はユーザー体験を改善できる一方、複雑さと新たなセキュリティ上の前提も加わります。

メタトランザクションに関するよくある誤解

よくある誤解の1つは、メタトランザクションによってガス代が完全になくなるというものです。

ガス代をなくすのではなく、ユーザー以外の主体に支払いを移す仕組みです。

もう1つの誤解は、ガスレスならリスクがないというものです。

ユーザーが有害なメッセージに署名したり、危険なコントラクトとやり取りしたりする可能性は残ります。

3つ目の誤解は、すべてのスマートコントラクトがメタトランザクションに対応しているというものです。

転送された呼び出しを正しく処理するには、通常、コントラクトに専用のロジックが必要です。

4つ目の誤解は、メタトランザクションがアカウント抽象化と同じだというものです。

両者は関連していますが、アカウント抽象化はより広範なウォレットおよびトランザクション設計のモデルです。

よくある質問

メタトランザクションとは何ですか？

メタトランザクションとは、ユーザーがオフチェーンのリクエストに署名し、別の当事者がユーザーに代わってオンチェーントランザクションを送信する仕組みです。

メタトランザクションはガスレスですか？

ユーザーにはガスレスのように感じられる場合がありますが、ブロックチェーンには引き続きガス代が必要であり、リレイヤー、スポンサー、ペイマスター、またはアプリケーションが支払います。

メタトランザクションにおけるリレイヤーとは何ですか？

リレイヤーとは、署名済みのユーザーリクエストをブロックチェーンに送信し、ガス代を支払うサービスまたはアカウントです。

ERC-2771とは何ですか？

ERC-2771は、信頼されたフォワーダーコントラクトを通じてスマートコントラクトがメタトランザクションを受け入れられるようにする規格です。

信頼されたフォワーダーとは何ですか？

信頼されたフォワーダーとは、メタトランザクションのリクエストを検証または転送し、受信側コントラクトが元のユーザーを特定するのに役立つコントラクトです。

EIP-712はメタトランザクションにどのように役立ちますか？

EIP-712を使うと、ユーザーはウォレット上でより明確に表示できる構造化データに署名できるため、オフチェーン承認の内容を理解しやすくなります。

メタトランザクションは安全ですか？

適切に設計されていれば安全に利用できる場合がありますが、フィッシング、リプレイ攻撃、リレイヤーによる検閲、不適切なフォワーダー設計などのリスクは残ります。

メタトランザクションはNFTに利用できますか？

はい。NFTのミント、請求、移転、報酬、イベントバッジ、トークン保有者限定の体験などに利用できます。

メタトランザクションとアカウント抽象化は同じものですか？

いいえ。メタトランザクションは取引体験を改善する方法の1つであり、アカウント抽象化はガス代のスポンサー負担や柔軟な検証を含む、より広範なスマートウォレットのモデルです。

dAppがメタトランザクションを使うのはなぜですか？

dAppは、オンボーディング時の摩擦を減らし、ユーザーの利用を支援し、ガス代の支払いを簡素化して、よりスムーズなWeb3体験を提供するためにメタトランザクションを利用します。

まとめ

メタトランザクションは、ユーザーによる承認とガス代の支払いを分離し、ブロックチェーンアプリを使いやすくするため、暗号資産分野で重要な概念です。

ユーザーはオフチェーンで操作に署名し、リレイヤー、フォワーダー、ペイマスター、アプリケーションが実際のオンチェーントランザクションを送信できます。

これにより、オンボーディング、ゲーム、NFTの請求、DAO投票、メタバースでの利用、DeFiのユーザー体験が改善される可能性があります。

ERC-2771やEIP-712などの規格は、開発者がメタトランザクションをより安全かつ簡単に実装するのに役立ちます。

ERC-4337によるアカウント抽象化は、より柔軟なウォレットやガス代のスポンサー負担の仕組みを可能にし、同じ目的をさらに発展させます。

ただし、メタトランザクションにリスクがないわけではありません。

ユーザーは署名内容を慎重に確認する必要があり、開発者はリプレイ攻撃、不適切なフォワーダー、リレイヤーの障害、不明確な手数料体系から保護する必要があります。

メタトランザクションの最適な活用方法は、ブロックチェーンを完全に見えなくすることではなく、ユーザーの同意、透明性、安全性を明確に保ちながら、不要な摩擦を取り除くことです。