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SuperPaymaster: Eliminating Centralized Signer Authority via Asset-Oriented Abstraction to Reconcile Usability and Decentralization in Account Abstraction

Este artigo apresenta o SuperPaymaster, uma solução de Abstração de Conta que substitui a assinatura centralizada off-chain por um modelo de Abstração Orientada a Ativos on-chain utilizando Tokens Soulbound, eliminando assim riscos de censura e alcançando custos de execução de gas significativamente menores em comparação com as bases existentes de Abstração Orientada a Processos.

Autores originais: Huifeng Jiao, Nathapon Udomlertsakul

Publicado 2026-05-27

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CC BY 4.0

Autores originais: Huifeng Jiao, Nathapon Udomlertsakul

Artigo original sob licença CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta é uma explicação gerada por IA do artigo abaixo. Não foi escrita nem endossada pelos autores. Para precisão técnica, consulte o artigo original. Ler aviso legal completo

O Grande Problema: O Gargalo do "Gas"

Imagine que você quer enviar uma carta, mas para fazer isso, primeiro você tem que:

Ir a um banco para comprar um tipo específico de selo (ETH).
Fazer fila no correio para descobrir quanto o selo custa hoje (taxas de gas).
Perguntar a um gerente específico no correio se ele está disposto a permitir que você envie a carta agora mesmo. Se o gerente estiver ocupado, dormindo ou não gostar de você, ele pode dizer "Não", e sua carta nunca sai.

No mundo da blockchain (especificamente Ethereum), é exatamente isso que acontece. Os usuários precisam de "gas" (uma taxa) para enviar transações. Atualmente, a maioria dos sistemas depende de um gerente centralizado (um servidor pertencente a uma empresa como Alchemy ou Pimlico) para aprovar cada transação. Se esse servidor cair ou decidir bloqueá-lo, você fica preso. Isso cria um "gargalo de censura".

A Solução Antiga: "Abstração Orientada a Processo" (POA)

O padrão atual da indústria é como um passaporte temporário.

Como funciona: Toda vez que você quer enviar uma carta, você pede um "permissão" a um escritório central. Eles verificam seu documento de identidade, assinam um papel e lhe dão o recibo.
A falha: Você precisa pedir um novo recibo para cada única carta. Se o escritório fechar, você não consegue enviar nada. Além disso, o recibo só funciona naquele correio específico; não funciona no próximo.
O artigo chama isso de: Abstração Orientada a Processo (POA). Foca no processo de obter permissão a cada vez.

A Nova Solução: "Abstração Orientada a Ativos" (AOA)

Os autores propõem uma nova maneira chamada SuperPaymaster. Em vez de pedir um recibo de permissão a cada vez, você compra um cartão pré-pago que você possui.

A Metáfora: Pense em um cartão telefônico pré-pago ou um cartão-presente.
- Uma vez que você compra o cartão e o carrega com valor, você não precisa pedir permissão a um gerente toda vez que fizer uma ligação.
- O cartão em si é a permissão.
- O cartão está ligado à sua identidade (sua carteira) e não pode ser roubado ou transferido para outra pessoa (é "Soulbound" ou "Vinculado à Alma").
Como funciona:
1. O Cartão (Cartão de Gas): Você obtém um "Cartão de Gas" digital (um Token Soulbound). Este é um ativo permanente que você possui na blockchain.
2. O Combustível (xPNTs): Você carrega esse cartão com um token específico da comunidade (como uma moeda local).
3. A Transação: Quando você quer enviar uma transação, o sistema verifica seu cartão. Se você tiver um cartão válido e combustível suficiente, a transação é processada automaticamente. Nenhum gerente precisa assinar um pedaço de papel.

Por que isso é melhor? (Os Três Grandes Ganhos)

1. Sem Mais Porteiros "Gerentes" (Descentralização)

No sistema antigo, um servidor central tinha que dizer "Sim" para cada transação. Se esse servidor fosse hackeado ou desligado, todo o sistema parava.

SuperPaymaster: A decisão "Sim/Não" é tomada pelo código na blockchain, não por um humano ou um servidor. O código verifica: "Este usuário tem um cartão válido? Ele tem combustível suficiente?" Se sim, funciona.
Analogia: É como uma máquina de venda automática. Você não precisa de um gerente para aprovar sua compra; a máquina apenas verifica se você colocou moedas suficientes. A máquina está aberta para todos, 24 horas por dia, 7 dias por semana.

2. Menos Esforço Mental para os Usuários (Usabilidade)

O artigo usou um método chamado GOMS (contagem de passos mentais) para mostrar o quanto isso é mais fácil.

Jeito Antigo (Processo): Você vê um erro ("Dinheiro insuficiente"). Você entra em pânico. Você vai a uma exchange. Você compra ETH. Você espera. Você tenta novamente. (9 passos mentais).
Jeito Novo (Ativo): Você apenas clica em "Enviar". O sistema deduz automaticamente o custo do seu Cartão de Gas. (2 passos mentais).
Analogia: É a diferença entre ter que preencher um formulário em papel, fazê-lo carimbado e enviá-lo por correio toda vez que compra um café, versus apenas tocar seu telefone em um leitor.

3. Mais Barato e Mais Rápido (Eficiência)

Os autores testaram isso na Optimism Mainnet (uma rede blockchain real e ativa) 50 vezes para cada sistema.

O Resultado: O SuperPaymaster usou menos "gas" (poder de computação) do que os dois maiores concorrentes (Alchemy e Pimlico).
- Alchemy (Jeito Antigo): ~206.000 unidades de gas.
- Pimlico (Jeito Antigo): ~329.000 unidades de gas.
- SuperPaymaster (Jeito Novo): ~168.000 unidades de gas.
Por quê? Os sistemas antigos tinham que fazer uma "troca" complicada na blockchain para transformar seus tokens em gas. O SuperPaymaster apenas faz uma atualização interna simples (como riscar um item de uma lista), o que é muito mais rápido e barato.
A Troca: Há um pequeno custo para verificar o cartão na blockchain (cerca de 32.000 unidades de gas a mais do que uma assinatura simples), mas este é o "preço" de remover o gerente central. No geral, ainda é mais barato que a concorrência.

Resumo do Sistema "SuperPaymaster"

O Objetivo: Tornar a blockchain tão fácil de usar quanto um cartão pré-pago, sem precisar de um chefe central para aprovar cada movimento.
O Método: Eles substituíram o "processo de pedir permissão" por "possuir um ativo de permissão" (o Cartão de Gas).
A Prova: Eles construíram, colocaram na rede real da Optimism e provaram que funciona. É mais rápido, mais barato e remove o risco de um servidor central bloqueá-lo.

Em resumo: O SuperPaymaster transforma a tarefa complexa e assustadora de pagar por transações em blockchain em algo tão simples quanto tocar um cartão pré-pago, tudo isso removendo o intermediário que costumava segurar as chaves do reino.

Resumo Técnico: SuperPaymaster e Abstração Orientada a Ativos

1. Declaração do Problema

O artigo identifica um gargalo crítico na adoção de aplicações Web3: o atrito e a centralização inerentes aos mecanismos atuais de pagamento de gás. Embora a Abstração de Conta do Ethereum (ERC-4337) tenha introduzido o primitivo Paymaster para permitir que terceiros patrocinem taxas de transação, as implementações práticas dependem de Abstração Orientada a Processos (POA).

No modelo POA, um servidor off-chain centralizado atua como um "portão de validade". Antes que uma transação possa ser patrocinada, este servidor deve assinar uma solicitação. Esta arquitetura reintroduz riscos de centralização:

Censura: Se o servidor ficar offline, listar um usuário em uma lista negra ou recusar-se a assinar, o usuário não pode realizar transações.
Concentração de Mercado: Dados indicam que um único provedor (Alchemy) processa mais de 71% das UserOperations patrocinadas, criando vulnerabilidades sistêmicas.
Atrito de Usabilidade: A POA frequentemente vincula o patrocínio a dApps específicos, sessões ou listas de tokens, falhando em fornecer uma capacidade de pagamento portátil e reutilizável.

Os autores argumentam que as soluções existentes trocam a descentralização pela conveniência, falhando em conciliar a usabilidade com a ética de confiança minimizada da blockchain.

2. Solução Proposta: Abstração Orientada a Ativos (AOA)

O artigo propõe a Abstração Orientada a Ativos (AOA) como um paradigma de design para resolver o trilema usabilidade-descentralização-eficiência. Diferente da POA, que abstrai um processo, a AOA encapsula a capacidade de pagamento dentro de um ativo on-chain persistente e de propriedade do usuário.

O Artefato SuperPaymaster

Os autores implementam a AOA através do SuperPaymaster, um sistema de Paymaster ERC-4337 construído na Mainnet da Optimism. Seus componentes principais incluem:

O Cartão de Gás (Token Soulbound - SBT): Um token ERC-721 não transferível vinculado à Conta Inteligente de um usuário. A posse deste SBT prova elegibilidade para patrocínio. Como é não transferível, impede a criação de contas falsas (Sybil farming) e vincula a reputação à carteira específica.
xPNTs (Tokens de Gás Comunitários): Tokens ERC-20 emitidos por comunidades para custear os gastos com gás. Estes tokens são "Zero-Approve", o que significa que possuem uma permissão infinita para o contrato do paymaster, eliminando a necessidade de transações separadas de approve().
Verificação On-Chain Determinística: A função validatePaymasterUserOp verifica a elegibilidade inteiramente on-chain, lendo slots de armazenamento (propriedade do SBT, limites de taxa, saldo de tokens) em vez de verificar uma assinatura off-chain.

Mudança Arquitetural

POA: Usuário $\to$ Servidor Off-chain (Assinatura) $\to$ Blockchain. O servidor é um portão rígido.
AOA: Usuário $\to$ Ativo On-chain (Cartão de Gás) $\to$ Blockchain. A validade é determinada pelo estado do contrato; nenhuma assinatura off-chain é necessária.

O sistema opera em dois modos:

PaymasterV4: Um paymaster de comunidade única, implantável pelo próprio usuário.
SuperPaymaster: Uma camada de infraestrutura compartilhada multi-comunidade que permite que comunidades se registrem e emitam tokens sem implantar seus próprios contratos.

3. Metodologia

A pesquisa segue a metodologia de Pesquisa em Ciência do Design (DSR), aderindo às diretrizes de Hevner et al. e ao framework FEDS. A avaliação é ex-post (avaliando um artefato implantado) e sumativa.

Configuração Experimental

Ambiente: Mainnet da Optimism.
Tarefa: Transferências de tokens ERC-20 de uma única UserOp.
Tamanho da Amostra: $n=50$ transações por sistema.
Linhas de Base:
- Alchemy Gas Manager: Representativo da POA com assinatura via API.
- Pimlico ERC-20 Paymaster: Representativo da POA roteada por DEX (requerindo trocas on-chain).
- PaymasterV4: Uma linha de base AOA interna para decomposição de custos.
Métricas:
- Descentralização: Análise estrutural do código de validatePaymasterUserOp (presença/ausência de chamadas ecrecover) e evidências de transações on-chain.
- Usabilidade: Modelagem analítica usando o framework GOMS (Metas, Operadores, Métodos, Regras de Seleção) para estimar carga cognitiva e etapas de interação.
- Eficiência: Perfilamento de gás medindo txGasUsed (execução pura L2) e actualGasUsed (gás total cobrado, incluindo sobrecarga do bundler).

4. Resultados Chave

A. Descentralização (RQ1)

Eliminação Arquitetural do Assinante: A análise do código confirma que a lógica de validação do SuperPaymaster realiza zero chamadas off-chain. Ela depende exclusivamente de operações on-chain SLOAD (lendo status do SBT, preços em cache e limites de taxa).
Evidência Empírica: 50 transações na Mainnet da Optimism foram confirmadas sem qualquer aprovação discricionária de um servidor de paymaster.
Conclusão: O assinante off-chain é arquiteturalmente removido como um portão de validade. Embora a inclusão por bundler/sequencer permaneça uma preocupação separada, a camada de validade do patrocínio é totalmente descentralizada.

B. Usabilidade (RQ2)

Análise GOMS:
- EOA (Caminho de Falha): 9 operadores (perceber erro, decidir estratégia, fazer ponte/troca, tentar novamente).
- POA (Estado Estável): 4 operadores (selecionar paymaster, configurar API, assinar).
- AOA (Estado Estável): 2 operadores (perceber prompt, clicar em confirmar).
Resultado: A AOA reduz a complexidade de interação por transação em 50% em comparação com a POA e elimina a carga cognitiva recorrente de "gerenciamento de gás" (calculando quantidades, gerenciando saldos de ETH) ao amortizar os custos de configuração em uma aquisição única do Cartão de Gás.

C. Eficiência Econômica (RQ3)

O perfilamento de gás na Mainnet da Optimism produziu as seguintes médias de txGasUsed (execução pura L2):

SuperPaymaster: 167.830 de gás.
Alchemy (Assinatura via API): 205.951 de gás.
Pimlico (Roteado por DEX): 328.937 de gás.

Principais Descobertas:

vs. Roteado por DEX (Pimlico): O SuperPaymaster é 49% mais eficiente. Isso ocorre porque ele substitui a sequência cara Oracle $\to$ Approve $\to$ Swap (~100k+ de gás) por uma queima/transferência atômica interna (escrita de armazenamento O(1)).
vs. Assinatura via API (Alchemy): O SuperPaymaster é 18% mais eficiente em gás de execução pura, apesar de pagar um sobrecarga de ~32.000 de gás para verificação de estado on-chain (substituindo a verificação off-chain ECDSA de ~16k de gás).
Gás Total Cobrado: Ao incluir o Gás de Pré-Verificação (PVG) do bundler, o SuperPaymaster (286.818) é mais alto que o Alchemy (257.299). Os autores atribuem isso à estratégia de precificação do bundler para diferentes pilhas de contas, e não à própria arquitetura do paymaster.

5. Significado e Alegações

O artigo reivindica três contribuições primárias:

Conceitual: A definição de Abstração Orientada a Ativos (AOA) como um princípio de design que muda o modelo mental de "gerenciar um processo" para "possuir um ativo". Isso aborda o problema da "abstração com vazamentos" na UX atual da Web3, tornando a capacidade de pagamento uma propriedade persistente e portátil da carteira do usuário.
Artefato: O lançamento do SuperPaymaster como uma infraestrutura de código aberto e sem permissão. Ele demonstra que a validade do patrocínio pode ser aplicada inteiramente on-chain através de regras determinísticas (SBT + política) sem depender de um servidor de assinatura centralizado.
Empírico: Evidência de que a descentralização não requer uma penalidade proibitiva de eficiência. A sobrecarga de ~32k de gás para verificação on-chain é um custo limitado e previsível, que é superado pela eliminação de caminhos de liquidação via DEX e pela remoção do atrito recorrente do usuário (aquisição de ETH, navegação no mercado de taxas).

Limitações e Modéstia

Os autores reconhecem explicitamente limitações:

Centralização de Bootstrap: Embora o protocolo seja sem permissão, as implantações atuais dependem de um conjunto limitado de relays (AAStar). A verdadeira descentralização operacional requer uma massa crítica de operadores independentes.
Privacidade: A implementação atual expõe saldos de Cartão de Gás e histórico de transações on-chain.
Estudos com Usuários: As alegações de usabilidade baseiam-se em modelagem analítica GOMS; estudos empíricos em grande escala com usuários (SUS, NASA-TLX) são identificados como trabalho futuro.
Escopo: A solução aborda a camada de validade do patrocínio. Não reivindica resolver todos os vetores de censura (por exemplo, ordenação do sequencer ou acesso a RPC), embora remova o gargalo específico do "assinante do paymaster".

Em resumo, o artigo argumenta que, ao reificar o pagamento de gás em um ativo de propriedade do usuário (o Cartão de Gás), é possível criar um sistema de patrocínio que é simultaneamente mais usável, mais descentralizado e mais eficiente do que as soluções atuais orientadas a processos de última geração.