智能合約可升級(jí)性的基本方法介紹

本文主要說(shuō)明以太坊的注冊(cè)表合約、代理合約、繼承的存儲(chǔ)可升級(jí)性，以及更多的可升級(jí)性方法。

在軟件工程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)新的bug和安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，通常會(huì)對(duì)它們進(jìn)行修補(bǔ)，并實(shí)時(shí)推送更新的版本。在智能合約開(kāi)發(fā)中，可升級(jí)性并不是那么簡(jiǎn)單。因此，我們必須采取不同的做法。

以太坊仍處于起步階段，關(guān)于如何升級(jí)智能合約版本的爭(zhēng)議很多，但我們將介紹一些當(dāng)今最好的選擇。

注意：智能合約版本的可升級(jí)性仍然是研究的活躍領(lǐng)域。以下任何一種方法都可能由于濫用或新發(fā)現(xiàn)的漏洞而導(dǎo)致智能合約失敗。

智能合約可升級(jí)性的基本方法

在這里，我們將介紹一些更平易近人但不太適合的智能合約可升級(jí)性解決方案。盡管這些不是最佳方法，但它們是當(dāng)今使用的核心。

注冊(cè)合約

注冊(cè)表合約可能是最簡(jiǎn)單的可升級(jí)性方法，但是在這種方法，簡(jiǎn)單性帶來(lái)了一些嚴(yán)重的缺陷。

它使用兩個(gè)智能合約的工作：注冊(cè)表合約和邏輯合約。注冊(cè)表協(xié)定僅用于將用戶指向邏輯協(xié)定的當(dāng)前版本。每當(dāng)邏輯合約被升級(jí)時(shí)，注冊(cè)表合約的所有者就可以更新邏輯合約被升級(jí)的地址。

contract SomeRegister {

address backendContract;

address［］ previousBackends;

address owner;

function SomeRegister（） {

owner = msg.sender;

}

modifier onlyOwner（） {

require（msg.sender == owner）

_;

}

funcTIon changeBackend（address newBackend） public

onlyOwner（）

returns （bool）

{

if（newBackend ！= backendContract） {

previousBackends.push（backendContract）;

backendContract = newBackend;

return true;

}

return false;

}

}

這種方法是非常不利的，因?yàn)楫?dāng)用戶想要使用合約時(shí)，他們必須首先查找當(dāng)前地址。否則可能導(dǎo)致資金損失。將數(shù)據(jù)遷移到新合約中也非常困難，因此必須仔細(xì)考慮此過(guò)程以避免失敗。

代理合約

代理合約用于將數(shù)據(jù)和調(diào)用轉(zhuǎn)發(fā)到邏輯合約。使用代理合約，用戶可以始終調(diào)用相同的合約地址，并且將其簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)發(fā)到當(dāng)前邏輯合約。

這種方法通過(guò)使用DELEGATECALL操作碼來(lái)工作。DELEGATECALL是EVM提供的用于程序集的操作碼。它的工作方式與普通調(diào)用類似，只是目標(biāo)地址的代碼是在調(diào)用協(xié)定的上下文中執(zhí)行的。這意味著像“msg.sender”和“msg.value”這樣的值將被保留。實(shí)際上，DELEGATECALL允許目標(biāo)協(xié)定代表被調(diào)用方進(jìn)行調(diào)用。

contract Relay {

address public currentVersion;

address public owner;

modifier onlyOwner（） {

require（msg.sender == owner）;

_;

}

funcTIon Relay（address initAddr） {

currentVersion = initAddr;

owner = msg.sender; // this owner may be another contract with mulTIsig， not a single contract owner

}

funcTIon changeContract（address newVersion） public

onlyOwner（）

{

currentVersion = newVersion;

}

function（） {

require（currentVersion.delegatecall（msg.data））;

}

}

盡管這種方法避免了與注冊(cè)表合同有關(guān)的問(wèn)題，但它也有其自身的問(wèn)題。 例如如果管理不當(dāng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)很容易失敗。如果新合約的存儲(chǔ)布局與以前的合約不同，則數(shù)據(jù)可能已損壞。此實(shí)現(xiàn)還防止您從函數(shù)接收返回值，從而限制了其用例。

儲(chǔ)存合約

與以前的方法一樣，此方法需要您的邏輯合約以及輔助合約。在這種情況下，輔助合約是永久存儲(chǔ)合約。該技術(shù)通過(guò)分離邏輯和數(shù)據(jù)來(lái)起作用。邏輯合約可以隨時(shí)升級(jí)，并且由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在外部，因此您的數(shù)據(jù)受到保護(hù)。

當(dāng)然，這種方法也存在根本缺陷。如果在存儲(chǔ)合約中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或漏洞，則在不破壞當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的情況下無(wú)法對(duì)其進(jìn)行升級(jí)。 這種方法的另一個(gè)問(wèn)題是邏輯協(xié)定需要使用額外的氣體來(lái)進(jìn)行外部調(diào)用以查看或修改數(shù)據(jù)。

更合適的升級(jí)方法

現(xiàn)在讓我們來(lái)看看一些更復(fù)雜、更合適的智能合約升級(jí)方法。

繼承的存儲(chǔ)可升級(jí)性

這種技術(shù)使用三種不同的合約：代理合約來(lái)委托調(diào)用并充當(dāng)永久存儲(chǔ)；邏輯合約將處理數(shù)據(jù)；還有存儲(chǔ)合約。代理合約和邏輯合約都繼承自存儲(chǔ)合約，因此它們的存儲(chǔ)引用是對(duì)齊的。

當(dāng)邏輯合約更新時(shí)，我們只需要更改代理合約所指向的位置即可使用僅管理員功能。由于代理和邏輯協(xié)定具有相同的存儲(chǔ)指針，因此無(wú)需進(jìn)行外部調(diào)用即可查看和修改數(shù)據(jù)。

不幸的是，這種方法也有其自身的陷阱。由于代理合約和存儲(chǔ)合約都是永恒的，因此，如果在任何一個(gè)合約中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或漏洞，都無(wú)法修復(fù)。 因此務(wù)必仔細(xì)考慮您的代理和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

非結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)可升級(jí)性

非結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)可能是當(dāng)前最大的可升級(jí)性方法，它使我們能夠利用存儲(chǔ)中狀態(tài)變量的布局。此方法僅需要兩個(gè)合約-代理合約和實(shí)施合約-實(shí)施合約包含數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)。

該技術(shù)的工作原理是將可升級(jí)性所需的數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)中的固定位置，以防止被新數(shù)據(jù)覆蓋。我們可以使用SLOAD和SSTORE操作碼進(jìn)行匯編。由于存儲(chǔ)插槽只是從0x0開(kāi)始遞增，因此我們使用很高的存儲(chǔ)插槽來(lái)防止覆蓋 我們可以通過(guò)對(duì)常量變量進(jìn)行散列來(lái)生成存儲(chǔ)槽。 由于恒定狀態(tài)變量不會(huì)占用存儲(chǔ)空間，因此我們不必?fù)?dān)心它會(huì)被覆蓋。

bytes32 private constant implementationPosition =

keccak256（“org.zeppelinos.proxy.implementation”）;

由于代理不再?gòu)拇鎯?chǔ)合約繼承而來(lái)，因此我們現(xiàn)在也可以更新存儲(chǔ)，從而防止存儲(chǔ)錯(cuò)誤/漏洞變成災(zāi)難性的。 但是在升級(jí)實(shí)施合約時(shí)，我們必須繼承以前的合約。由于不需要更改實(shí)施合約，因此該方法甚至可以與現(xiàn)有合約一起使用。

盡管這可能是當(dāng)前可升級(jí)性最好的方法，但也有不少批評(píng)。代理所有者擁有巨大的權(quán)力，并且需要一定程度的信任。對(duì)于更復(fù)雜的系統(tǒng)，這可能也不是合適的解決方案。

升級(jí)依賴于構(gòu)造函數(shù)的合約

當(dāng)使用依賴于構(gòu)造函數(shù)的合約來(lái)設(shè)置一些初始狀態(tài)時(shí)，與代理工作并不太簡(jiǎn)單。由于構(gòu)造函數(shù)只運(yùn)行一次，而代理不知道邏輯合約構(gòu)造函數(shù)中設(shè)置的值，因此我們需要一種方法在代理中初始化其中的一些值。

創(chuàng)建邏輯合約后，EVM會(huì)丟棄構(gòu)造函數(shù)，因此我們不能簡(jiǎn)單地重用代碼。相反，我們必須采取獨(dú)特的方法來(lái)解決此問(wèn)題。

初始化函數(shù)

一種可能的替代方法是在常規(guī)函數(shù)中使用構(gòu)造函數(shù)代碼。我們只需確保這個(gè)函數(shù)（我們將調(diào)用初始化函數(shù)）只能運(yùn)行一次。

contract Initializable {

/**

* @dev Indicates that the contract has been initialized.

*/

bool private initialized;

/**

* @dev Indicates that the contract is in the process of being initialized.

*/

bool private initializing;

/**

* @dev Modifier to use in the initializer function of a contract.

*/

modifier initializer（） {

require（initializing || ！initialized， “Contract instance has already been initialized”）;

bool wasInitializing = initializing;

initializing = true;

initialized = true;

_;

initializing = wasInitializing;

}

}

在使用初始值設(shè)定項(xiàng)函數(shù)時(shí)，必須打起十二分精神?？紤]邏輯合約繼承的基本合約也很重要。這部分特別復(fù)雜，因?yàn)镾olidity也支持多重繼承。

結(jié)論

確保智能合約是可升級(jí)的，并仔細(xì)考慮可升級(jí)過(guò)程，這兩點(diǎn)都很重要。雖然這并不是一個(gè)關(guān)于智能合約可升級(jí)性的選項(xiàng)的詳盡列表，但這應(yīng)該是關(guān)于這個(gè)主題的適當(dāng)指南。