从Uniswap V4到Artela原生协议,DeFi Hooks 革命的进阶之旅

摘要: ...

什么是 Hooks

Hooks,即 Hook 编程(Hook Programming),是一种编程模式,其中通过 Hook,也就是预定义的函数或代码块,允许***在一个系统、应用程序或库的执行路径中插入自定义代码,而不需要修改原本的代码。Hooks 经常被用于许多编程环境和框架中,例如操作系统、框架和库、Web开发、以及插件系统。

通过使用 Hooks,***可以增加程序的可扩展性和可定制性,不必为了每一个变化或拓展需求去修改原有的代码,有助于保持代码的清洁和稳固。Hooks 为软件的扩展提供了一种优雅的实现方式,是软件设计中一种非常有用的编程模型。

特别的,AOP(Aspect-oriented Programming, 面向切面编程)经常和 Hook 编程拿来比较,AOP 是实现横切关注点(cross-cutting concerns)的模块化的编程范式,目标也是在不更改主要业务逻辑的情况下增强或修改功能。这里不详细展开 AOP,可以简单认为 AOP 是一种抽象层次更高的 HooK 编程。

Uniswap V4:Hooks 革命

从Uniswap V4到Artela原生协议,DeFi Hooks 革命的进阶之旅

2023 年 6 月,Uniswap 宣布并公开了 Uniswap V4 白皮书的草稿版本,Uniswap V4 的一个重要特性是引入了 Hooks。

其实,Hooks 在 Web2 的金融系统中已经有着广泛的应用,因为这些系统通常需要高度的定制化和可扩展性。定制化的场景例如在处理交易时,通过 Hooks 在交易执行前后插入额外的验证逻辑,如二次验证、风控检测和反洗钱(AML)策略。可扩展性的场景例如通过 Hooks 与外部 API 或微服务集成,在金融系统中拓展新的功能,如身份验证服务、汇率转换、支付网关等。但将 Hooks 引入 DeFi,Uniswap 还是创下了先河。

Uniswap V4 Hooks 本质是一个由***创建和定义的外部合约,流动性池被创建时可以选择绑定一个 Hook 合约。之后,流动性池会在生命周期的不同阶段调用之前绑定的 Hook 合约执行指定的操作,提供了高度的自定义性。***可以基于 Uniswap 的 Hooks 满足更个性化的交易场景,并构建出功能更丰富的 DApp,例如:

  • 动态费用:通过 Hooks,流动性池可以根据市场波动性或其他输入参数动态调整费用,以更好地适应市场情况;
  • 链上限价单(On-chain Limit Orders):Hooks 可以实现在链上创建和执行限价订单,使用户能够以指定价格进行交易;
  • 时间加权平均做市商 (TWAMM):利用 Hooks 机制创建支持 TWAMM 策略的流动性池,以在一段时间内平均分散大额订单的交易。

目前 Uniswap V4 支持四组 Hook 回调,每组包含一对回调:

(WEEX交易所官网:www.weex.com)
  • beforeInitialize/afterInitialize:初始化流动性池;
  • beforeModifyPosition/afterModifyPosition :添加/减少/移除流动性;
  • beforeSwap/afterSwap :交换;
  • beforeDonate/afterDonate :捐赠(Uniswap V4 引入的新功能,给予位于交易范围内的流动性提供者小费)。

下图是白皮书中展示的 beforeSwap/afterSwap Hook 的流程,可以看到在执行交换的前后,会先检查流动性池对应的 Hook 是否开启了相应的 flag,如果开启了,才会调用 Hook 合约的相应函数。

从Uniswap V4到Artela原生协议,DeFi Hooks 革命的进阶之旅

这些 Hooks 可以在交易开始开始前和交易结束后执行,从而实现类似于链上限价订单的功能。用户在 Hook 合约上下限价订单,随后在 afterSwap 的回调里根据自定义或托管预言机判断价格是否满足这个限价,如果满足,就执行交易,如果不满足,就取消交易。

Uniswap V4 通过 Hooks 将流动性与 DApp 自身的发展深度绑定,增强 DApp 功能的同时也增强了 Uniswap 的网络效应,使其成为整个 DeFi 生态系统的底层基础设施。

Uniswap V4 Hooks 的安全问题

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BlockSec 团队曾经探究过 Uniswap V4 中 Hooks 机制的安全风险,除了 Hook 合约本身就是恶意的外,良性的 Hook 合约也极其容易存在漏洞。BlockSec 团队分析了Awesome Uniswap v4 Hooks 仓库(提交哈希为 3a0a444922f26605ec27a41929f3ced924af6075),并发现仓库中超过30%的项目存在漏洞。这些漏洞主要源于 Hook、PoolManager 以及外部第三方之间的风险交互,主要可以分为两类:

  • 访问控制问题:主要关注的是 Uniswap V4 中的回调函数,这些函数应该只能被 PoolManager 调用,不能被其他地址(包括 EOA 和合约)调用。例如,在奖励由资金池密钥分发的情况下,如果相应的函数可以由任意账户调用,那么奖励可能会被错误地领取。因此,对于 Hook 来说,建立强大的访问控制机制是***关重要的,尤其是它们可以被除了池子本身之外的其他方调用;
  • 输入验证问题:由于在一些易受攻击的 Hook 实现中输入验证不当而导致的各种类型的攻击,包括我们熟知的重入攻击。***常见的情况是在某些关键 Hook 函数里调用了不受信任的外部合约,为了攻击这些易受攻击的 Hook,攻击者可以为自己的虚假代币注册一个恶意资金池,然后调用 Hook 在资金池执行操作。在与资金池交互时,恶意代币逻辑劫持控制流以便进行不良行为。

即使适当执行对敏感的外部/公共函数的必要访问控制,并对输入参数进行验证,降低了以上两类 Hook 相关的安全风险,但合约漏洞本身还是无法完全规避的,特别是 Hook 如果作为可升级合约实现的,那么还可能会遇到类似于 OpenZeppelin 的 UUPSUpgradeable 漏洞的相关问题。

究其原因,还是因为 Hook 编程会增加智能合约的复杂度,从而加大攻击向量。对于普通智能合约,OpenZeppelin 会有系列***佳实践类库,让基于它开发出来的合约是安全的,但它本质上还是给***添加了“安全使用约束”。而 Hook 合约与普通合约相比,需要更严格的“安全使用约束”。因此,Hook 编程要广泛应用,还需要一个全面的框架:需要有安全执行环境、适用 Hook 的编程范式,和更严格的使用约束。

Artela Aspect:协议级支持 Hook 编程

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Uniswap V4 Hooks 是通过智能合约实现的,它的安全性问题也是由于智能合约的局限性带来的,那有没有一种从协议级别支持 Hook 编程的方案呢?Artela Aspect 给了我们答案!

Artela 是一个高扩展性高性能的 EVM 兼容 Layer 1 区块链网络,专为开发人员构建模块化、功能丰富、可扩展且可定制的应用程序。Artela 中定义了一个新的可编程模块作为原生扩展,称为 Aspect,创新性地把 AOP 引入到了区块链网络中。Aspect 需要指定连接点,即在整个交易处理生命周期中执行 Aspect 的位置,类似于 Hook 的回调,连接点包括:

  • Block Init:区块初始化;
  • Transaction Verification:交易验证;
  • Pre Execute:执行前;
  • Post Execute:执行后;
  • Block Finalize:区块***终确定。

Aspect 目前只支持 Typescripts,其代码被编译为 WebAssembly (WASM) 字节码并部署到 Artela 网络。Aspect 部署完成后,智能合约所有者可以将合约与 Aspect 绑定。智能合约所有者是指其外部账户(EOA)地址能够通过智能合约isOwner(address) returns (bool)的检查。

随后,调用智能合约的后续交易将由 Aspect 处理,如下图所示:

从Uniswap V4到Artela原生协议,DeFi Hooks 革命的进阶之旅

Artela Aspects 作为协议级别的 Hooks 实现,相比于 Uniswap V4 Hooks 有非常大的优势:

首先 Artela Aspects 使用 WASM 执行其代码,执行效率比 EVM 高出几个数量级;

其次,Artela Aspects 可以 Hook 整个交易的生命周期,而不只是 DeFi 核心逻辑,可以构建功能更丰富的 DApp;

***后,也是***重要的,Artela Aspects 独立运行在一个安全的沙盒环境中,这种隔离可确保 Aspects 的执行不会影响到合约执行的安全性。

Artela Aspects 的隔离性限制了 Hook 合约作为一个普通合约与外部其他合约间的相互调用,解决了 Uniswap V4 Hooks 访问控制和输入验证的痛点。对于类似 Uniswap 这样的 DeFi 合约部署到 Artela 可以享受到更快更强更安全的 Hook 体验。

总结

Uniswap 作为 DeFi 行业的重要参与者和***,在推动行业进步和完善功能方面发挥了***关重要的作用,此次 Uniswap V4 引入的 Hooks,毫无疑问也会*** DEX 的发展方向,被后继者争相模仿。

但 Uniswap V4 Hooks 受限于智能合约本身的局限性,无论协议上设计得多牢固,工具库做的多完善,也无法从根源上阻止 Hook 合约和外部其他合约之间的相互调用,存在潜在的安全漏洞。

Artela 作为一个高性能 EVM 兼容 Layer 1 区块链网络,从一开始的协议上,就设计了独立运行于 WASM 中的 Aspect 来原生支持 Hooks 编程,极大提升了安全性。这给将安全视为生命的 DeFi 协议提供了一个进阶的解决方案。

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作者:0431网址导航本文地址:https://www.0431jz.cn/info/25808.html发布于 2024-04-30
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