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WTF Solidity极简入门: 48. 透明代理

我最近在重新学 Solidity，巩固一下细节，也写一个“WTF Solidity极简入门”，供小白们使用（编程大佬可以另找教程），每周更新 1-3 讲。

所有代码和教程开源在 github: github.com/AmazingAng/WTF-Solidity

这一讲，我们将介绍代理合约的选择器冲突（Selector Clash），以及这一问题的解决方案：透明代理（Transparent Proxy）。教学代码由OpenZeppelin的TransparentUpgradeableProxy简化而成，不应用于生产。

选择器冲突

智能合约中，函数选择器（selector）是函数签名的哈希的前4个字节。例如mint(address account)的选择器为bytes4(keccak256("mint(address)"))，也就是0x6a627842。更多关于选择器的内容见WTF Solidity极简教程第29讲：函数选择器

由于函数选择器仅有4个字节，范围很小，因此两个不同的函数可能会有相同的选择器，例如下面两个函数：

// 选择器冲突的例子
contract Foo {
    function burn(uint256) external {}
    function collate_propagate_storage(bytes16) external {}
}

示例中，函数burn()和collate_propagate_storage()的选择器都为0x42966c68，是一样的，这种情况被称为“选择器冲突”。在这种情况下，EVM无法通过函数选择器分辨用户调用哪个函数，因此该合约无法通过编译。

由于代理合约和逻辑合约是两个合约，就算他们之间存在“选择器冲突”也可以正常编译，这可能会导致很严重的安全事故。举个例子，如果逻辑合约的a函数和代理合约的升级函数的选择器相同，那么管理人就会在调用a函数的时候，将代理合约升级成一个黑洞合约，后果不堪设想。

目前，有两个可升级合约标准解决了这一问题：透明代理Transparent Proxy和通用可升级代理UUPS。

透明代理

透明代理的逻辑非常简单：管理员可能会因为“函数选择器冲突”，在调用逻辑合约的函数时，误调用代理合约的可升级函数。那么限制管理员的权限，不让他调用任何逻辑合约的函数，就能解决冲突：

管理员变为工具人，仅能调用代理合约的可升级函数对合约升级，不能通过回调函数调用逻辑合约。
其它用户不能调用可升级函数，但是可以调用逻辑合约的函数。

代理合约

这里的代理合约和第47讲的非常相近，只是fallback()函数限制了管理员地址的调用。

它包含3个变量：

implementation：逻辑合约地址。
admin：admin地址。
words：字符串，可以通过逻辑合约的函数改变。

它包含3个函数

构造函数：初始化admin和逻辑合约地址。
fallback()：回调函数，将调用委托给逻辑合约，不能由admin调用。
upgrade()：升级函数，改变逻辑合约地址，只能由admin调用。

// 透明可升级合约的教学代码，不要用于生产。
contract TransparentProxy {
    address implementation; // logic合约地址
    address admin; // 管理员
    string public words; // 字符串，可以通过逻辑合约的函数改变

    // 构造函数，初始化admin和逻辑合约地址
    constructor(address _implementation){
        admin = msg.sender;
        implementation = _implementation;
    }

    // fallback函数，将调用委托给逻辑合约
    // 不能被admin调用，避免选择器冲突引发意外
    fallback() external payable {
        require(msg.sender != admin);
        (bool success, bytes memory data) = implementation.delegatecall(msg.data);
    }

    // 升级函数，改变逻辑合约地址，只能由admin调用
    function upgrade(address newImplementation) external {
        if (msg.sender != admin) revert();
        implementation = newImplementation;
    }
}

逻辑合约

这里的新、旧逻辑合约与第47讲一样。逻辑合约包含3个状态变量，与代理合约保持一致，防止插槽冲突；包含一个函数foo()，旧逻辑合约会将words的值改为"old"，新的会改为"new"。

// 旧逻辑合约
contract Logic1 {
    // 状态变量和proxy合约一致，防止插槽冲突
    address public implementation; 
    address public admin; 
    string public words; // 字符串，可以通过逻辑合约的函数改变

    // 改变proxy中状态变量，选择器： 0xc2985578
    function foo() public{
        words = "old";
    }
}

// 新逻辑合约
contract Logic2 {
    // 状态变量和proxy合约一致，防止插槽冲突
    address public implementation; 
    address public admin; 
    string public words; // 字符串，可以通过逻辑合约的函数改变

    // 改变proxy中状态变量，选择器：0xc2985578
    function foo() public{
        words = "new";
    }
}

`Remix`实现

部署新旧逻辑合约Logic1和Logic2。
部署透明代理合约TranparentProxy，将implementation地址指向把旧逻辑合约。
利用选择器0xc2985578，在代理合约中调用旧逻辑合约Logic1的foo()函数。调用将失败，因为管理员不能调用逻辑合约。
切换新钱包，利用选择器0xc2985578，在代理合约中调用旧逻辑合约Logic1的foo()函数，将words的值改为"old"，调用将成功。
切换回管理员钱包，调用upgrade()，将implementation地址指向新逻辑合约Logic2。
切换新钱包，利用选择器0xc2985578，在代理合约中调用新逻辑合约Logic2的foo()函数，将words的值改为"new"。