借助Solidity来识别智能合约的调配模式

作者 | Alberto Cuesta Cañada

译者 | 火火酱&＃xff0c;责编 | 李雪敬

头图 | CSDN 下载自视觉中国

由于所有已部署合约都有 24KB 的硬限制&＃xff0c;所以除了少数极其简单的应用程序外&＃xff0c;其他所有的 Ethereum 应用都是由多个智能合约组成的。

如何才能确保各智能合约间的安全协作呢&＃xff1f;

在将代码分解为多个可操作的合约后&＃xff0c;我们便会发现有的合约中的函数需要通过另一个合约才能进行调用。

例如&＃xff0c;在 Uniswap v2 中&＃xff0c;只有合约工厂&＃xff08;contract factory&＃xff09;可以对 Uniswap Pair 进行初始化。

&＃xff08;Uniswap v2&＃xff1a;https://github.com/Uniswap/uniswap-v2-core/tree/master/contracts&＃xff09;

对于 Uniswap 团队来说&＃xff0c;只需要稍微检查一下就可以解决的问题对于很多其他项目来说&＃xff0c;却需要从头开始重新编写调配解决方案。

在了解问题和开发模式的过程中&＃xff0c;我们深入理解了如何借助多个智能合约来构建应用程序&＃xff0c;从而使 Yield 更加健壮且安全。

&＃xff08;Yield&＃xff1a;http://yield.is/&＃xff09;

在本文中&＃xff0c;我们将借助几个知名项目中的实例来深入分析智能合约的调配方式。希望大家在读完本文之后可以对照自己项目的需求&＃xff0c;选择出最适合自己的方法。

背景知识

前文提到&＃xff0c;我们首先要把项目分解成多个智能合约&＃xff0c;这是出于技术和精神两个层面的限制要求。

技术限制源于2016年11月发生的一项改变。当时&＃xff0c;Ethereum 主网&＃xff08;包括EIP-170&＃xff09;实施了 Spurious Dragon 硬分叉。此举将已部署的智能合约的大小限制在24576字节以内。

&＃xff08;Spurious Dragon硬分叉&＃xff1a;https://blog.ethereum.org/2016/11/18/hard-fork-no-4-spurious-dragon/&＃xff09;

&＃xff08;EIP-170&＃xff1a;https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-170.md&＃xff09;

在没有此项限制时&＃xff0c;攻击者可以在部署智能合约期间进行无限次的计算。此举虽然不会对存储在区块链中的数据产生任何影响&＃xff0c;但却是一种针对 Ethereum 节点的拒绝服务&＃xff08;Denial-Of-Service&＃xff09;攻击。

由于当时的区块 gas 限制无法支持这种规模的智能合约&＃xff0c;所以这项改变当时并没有受到重视&＃xff1a;

“该解决方案为储存在区块链中的对象大小设置了最高上限&＃xff0c;并使其略高于当前gas上限值&＃xff08;在最坏的情况下&＃xff0c;可以使用470万gas&＃xff0c;23200字节来创建合约&＃xff09;”

在 DeFi 大爆炸之前&＃xff0c;我们为 Yield 编写了2000行智能合约代码&＃xff0c;部署后的代码加起来接近 100KB&＃xff0c;审核员完全没有觉得项目过于复杂。

但我们仍需把解决方案分解为多个合约。

复杂性和面向对象程序设计

将区块链应用分解为多个智能合约的第二个原因与技术限制无关&＃xff0c;而是与“人”的精神限制有关。

在特定的时间内&＃xff0c;我们大脑中能储存的信息量是一定的。相比于处理单一且涉及面广的大问题&＃xff0c;人们在处理多个相互间存在关联的小问题时表现会更好。

实际上&＃xff0c;Object-Oriented Programming&＃xff08;面向对象程序设计&＃xff09;可以提高软件的复杂性。通过定义代表某种概念的“对象”&＃xff0c;并将变量和函数看作该对象的属性&＃xff0c;开发人员能够在心里更好地描画和理解需要解决的问题。

Solidity 在合约层面使用了面向对象的编程技术。我们可以将合约看作是一个具有变量和函数的“对象”&＃xff0c;在脑海中将复杂的区块链应用程序想象成多个合约的集合&＃xff0c;每个合约代表一个单独的实体。

例如&＃xff0c;在 MakerDAO 中&＃xff0c;每种加密货币都有单独的合约&＃xff0c;此外还有记录债务的合约、表示债务和外界间网关的单独合约等等。我们不可能将所有内容都编写在同一个合约中——即使可能&＃xff0c;也会异常困难。

把一整个大问题分解成具有内在联系的多个小问题可以帮助我们更快地找出解决方案。

实现

接下来&＃xff0c;让我们一起来研究一下 Uniswap、MakerDAO 以及 Yield 的实现方式。

从简单的例子开始——Uniswap 和 Ownable.sol

我很喜欢 Uniswap v2&＃xff0c;因为它非常简单。开发人员用410行智能合约代码就成功建立了去中心化交易所。仅部署了两类合约&＃xff1a;工厂和不限数量的配对交换合约。

其工厂合约的设计方式决定了其配对交易合约的部署需要经过两个步骤。首先部署合约&＃xff0c;然后用将要进行交易的两个代币对其进行初始化。

由于需要确保只有创建配对交易合约的工厂才能对合约进行初始化&＃xff0c;所以他们重新实施了Ownable 模式。

此举取得的效果还不错&＃xff0c;如果你也遇到了同样的问题&＃xff0c;可以借鉴这个方法。如果你知道自己的合约只需要给另一个合约开通访问特权的话&＃xff0c;可以使用 Ownable.sol。甚至都用不到 Uniswap 这种工厂。你可以在一个用户中部署两个合同&＃xff08;Boss和Minion&＃xff0c;Minion继承于Ownable.sol&＃xff09;&＃xff0c;然后执行 minion.transferOwnership(address(boss))。

更为完善的例子——Yield

Yield 的解决方案就没有 Uniswap v2 那么简单了。其核心由五个合约组成&＃xff0c;并且特权访问关系并不是一一对应的。部分合约具备的限制功能可以帮助我们访问其他核心合约。

因此&＃xff0c;我们只需扩展 Ownable.sol 以生成两个访问层&＃xff0c;其中一层有多个成员&＃xff1a;

合约所有者可以向特权列表中添加地址&＃xff08;authorized&＃xff09;。继承合约&＃xff08;Inheriting contracts&＃xff09;可以包含 onlyOrchestrated 修改器以限制对授权地址的访问。

每个地址都会与一个函数签名共同注册&＃xff0c;从而收紧对函数的访问权限&＃xff0c;增强安全性。

&＃xff08;函数签名&＃xff1a;https://www.4byte.directory/&＃xff09;

由于我们会在期间部署 orchestrate 合约&＃xff0c;所以没有取消访问权限的函数&＃xff0c;owner 会通过调用所有合约上的 transferOwnership(adress(0)) 来放弃其特权访问。

我们自己的平台代币 yDai&＃xff0c;将从 Orchestrated 继承并限制 mint 在 owner 放弃其特权之前建立的特定合约&＃xff1a;

这种模式相对容易实现和调试&＃xff0c;并且可以实现我们合约中的函数。

极具迷惑性的例子——MakerDAO

大家都非常讨厌 MakerDAO 中各种难以理解的术语。但在搞清楚 Yield 的调配模式后&＃xff0c;我才发现它们二者的实现方式几乎是完全相同的。

1.合约部署者是 wards 的原成员。

2.wards 可以 rely 其他人&＃xff08;usr&＃xff09;&＃xff0c;并使其同样成为 watds。

3.可以限制函数&＃xff08;auth&＃xff09;&＃xff0c;只有 wards 可以执行函数。

例如&＃xff0c;MakerDAO 的 Vat.sol 合约中的 fold 函数可被用于更新利率累加器&＃xff0c;并且只能被其集合中的另一函数调用&＃xff08;Jug.sol合约&＃xff0c;drip函数&＃xff09;。如果我们观察一下该函数的话&＃xff0c;便会发现用于调配的 auth 修改器&＃xff0c;

从某种程度上来说&＃xff0c;auth 和其他调配实现是对 private 和 internal 函数概念的扩展&＃xff0c;仅适用于在合约间进行访问控制。

MakerDAO 与我们项目的实现方式非常类似。

1.合约部署者是 wards 原成员。在 Yield 中&＃xff0c;即 owner。

2. wards可以 rely 其他人并使其成为 wards。在 Yield 中&＃xff0c;只有 owner 可以 orchestrate 其他地址并 authorized。

3.函数受限制&＃xff08;auth&＃xff09;&＃xff0c;因此只有 wards 可以执行受限函数。在 Yield 中&＃xff0c;我们提到 onlyOrchestrated 地址可以调用标记函数。进一步限制对函数的访问。

除了在Yield中使用了两个访问层&＃xff08;owner和authorized&＃xff09;以及函数限制以外&＃xff0c;二者的实现方式是一样的。可见&＃xff0c;合约调配是一种一经实现即可重复使用的常见模式。

从审核员和用户的角度出发&＃xff0c;我们还开发了一个收集区块链事件&＃xff0c;并展现合约所有权和调配图的脚本&＃xff08;可以在上线时通过我们的网站获取&＃xff09;。

总结

智能合同的调配是一个在很多项目中反复出现的问题&＃xff0c;在遇到此类问题&＃xff0c;大家往往都会从零开始进行调配。但其实此类问题的解决方案都是十分类似的。

我们可以遵循以上标准来实现安全有效的调配&＃xff0c;希望大家可以深入理解文中的示例原理&＃xff0c;并形成适合自己的解决方案。

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