Solidity閃電貸實現方式與Move以及Rust閃電貸實現方式有何不同？
發表於 2023-10-26 10:17 作者： Beosin
作者：Beosin安全研究專家Sivan
閃電貸是一種無抵押借款的服務，由於其擁有無需抵押便能借出資金的特性，使得資金利用率大大提高。在常見的以太坊閃電貸中，是通過以太坊交易機制來保證可以進行無抵押借出資金，以太坊中一個交易可以包含很多步驟，如：借款、兌換、使用、還款等，所有的步驟相輔相成，若其中某一個或多個步驟出現錯誤，都將導致本次的整個交易被回滾。
隨着區塊鏈生態發展，出現了大量公鏈以及合約編程語言，例如：除了Solidity之外最常見的Move和Rust，這些合約編程語言有本質上的區別，框架與編程理念也有所不同，本篇文章我們來對比一下Solidity閃電貸實現方式與Move以及Rust閃電貸實現方式有何不同，同時可以初步了解一下各種語言的編程理念。
Solidity相關閃電貸：
Solidity的閃電貸是基於Solidity支持動態調用這一特性來設計的，何爲動態調用，也就是solidity支持在調用一個函數的過程中，動態傳入需要調用的地址，如下例代碼。每次調用都可以傳入不同的地址，根據這個特點，便出現了solidity閃電貸的實現邏輯。
function callfun(address addr) public { addr.call();}
如下代碼，將閃電貸抽象成了3個核心功能，
1、首先直接將資金發送給調用者；
2、再調用調用者合約，從而讓調用者使用這些資金；
3、調用者使用結束，檢查是否歸還資金以及手續費，如果檢查失敗則回滾交易。（此處也可以直接使用transferfrom函數將調用則資金轉移回來）
function flashloan(uint amount, address to) { transfer( to, amount); // 發送資金給調用者 to.call();//調用調用者的合約函數 check();//檢查是否歸還資金}
如下圖，爲Solidity語言中閃電貸的實現流程：
下列代碼爲真實項目Uniswap閃電貸邏輯。代碼示例：
function swap(uint amount0Out, uint amount1Out, address to, bytes calldata data) external lock {require(amount0Out > 0 || amount1Out > 0, 'UniswapV2: INSUFFICIENT_OUTPUT_AMOUNT');(uint112 _reserve0, uint112 _reserve1,) = getReserves();require(amount0Out < _reserve0 && amount1Out < _reserve1, 'UniswapV2: INSUFFICIENT_LIQUIDITY');uint balance0;uint balance1;{address _token0 = token0;address _token1 = token1;require(to != _token0 && to != _token1, 'UniswapV2: INVALID_TO');/**將資金轉給用戶**/if (amount0Out > 0) _safeTransfer(_token0, to, amount0Out);if (amount1Out > 0) _safeTransfer(_token1, to, amount1Out);/**調用用戶指定的目標函數**/if (data.length > 0) IUniswapV2Callee(to).uniswapV2Call(msg.sender, amount0Out, amount1Out, data);balance0 = IERC20(_token0).balanceOf(address(this));balance1 = IERC20(_token1).balanceOf(address(this));}uint amount0In = balance0 > _reserve0 - amount0Out ? balance0 - (_reserve0 - amount0Out) : 0;uint amount1In = balance1 > _reserve1 - amount1Out ? balance1 - (_reserve1 - amount1Out) : 0;require(amount0In > 0 || amount1In > 0, 'UniswapV2: INSUFFICIENT_INPUT_AMOUNT');{uint balance0Adjusted = balance0.mul(1000).sub(amount0In.mul(3));uint balance1Adjusted = balance1.mul(1000).sub(amount1In.mul(3));/**檢查用戶是否歸還資金以及手續費**/require(balance0Adjusted.mul(balance1Adjusted)>=uint(_reserve0).mul(_reserve1).mul(1000**2), 'UniswapV2: K');}_update(balance0, balance1, _reserve0, _reserve1);emit Swap(msg.sender, amount0In, amount1In, amount0Out, amount1Out, to);}
Move相關閃電貸：
Move閃電貸和solidity設計思想不同，move中沒有動態調用這一個特性，在所有函數調用過程之前，都必須確定調用流程，明確調用合約地址是什么，所以無法像solidity裏面那樣動態傳入地址再進行調用。
那么move能實現閃電貸功能嗎？當然可以，move的特性使得人們設計出與solidity實現方式不同的閃電貸。
在Move中，將數據和執行代碼分離，造就了Move VM獨特的資源-模塊模型。在這種模型中，不允許資源在交易結束時未被銷毀或者保存在全局存儲中，因此Move 中的資源存在一種特殊的結構體——燙手山芋（Hot Potato），它是一個沒有任何能力修飾符的結構體，因此它只能在其模塊中被打包和解包。
*Move 能力詳情：
https://move-book.com/advanced-topics/types-with-abilities.html
因此在move語言中的閃電貸實現，巧妙地利用了這種模式，將閃貸和還款操作抽象爲兩個函數進行處理，中間產生借貸資源記錄借貸情況，該資源並沒任何能力，只能夠在還款函數中通過解包的方式將借貸資源給消耗掉，因此借貸操作必須和還款操作綁定在同一個操作中，否則閃電貸交易就會失敗。
如下圖，爲move語言中閃電貸的實現流程。
如下代碼，loan與repay兩個函數相結合便可以實現閃電貸。需要使用閃電貸服務的用戶，先調用loan函數申請借款。函數會首先判斷是否有足夠的資金提供借款，隨後將資金發送給調用者，計算好費用後，創建一個沒有任何能力的資源”receipt ”並返回給調用者。調用者在自己的合約中使用借貸的資金，最後需要將”receipt”返還到repay函數，並且附帶歸還的資金。在repay函數中，首先將”receipt”資源解構，以確保交易成功執行，隨後判斷用戶歸還資金是否與之前計算好的資金數量相同，最後完成整個交易。
代碼示例：
struct Receipt<phantom T> { flash_lender_id: ID, repay_amount: u64}public fun loan<T>(self: &mut FlashLender<T>, amount: u64, ctx: &mut TxContext): (Coin<T>, Receipt<T>) { let to_lend = &mut self.to_lend; assert!(balance::value(to_lend) >= amount, ELoanTooLarge); let loan = coin::take(to_lend, amount, ctx); let repay_amount = amount + self.fee; let receipt = Receipt { flash_lender_id: object::id(self), repay_amount }; (loan, receipt)}public fun repay<T>(self: &mut FlashLender<T>, payment: Coin<T>, receipt: Receipt<T>) { let Receipt { flash_lender_id, repay_amount } = receipt; assert!(object::id(self) == flash_lender_id, ERepayToWrongLender); assert!(coin::value(&payment) == repay_amount, EInvalidRepaymentAmount); coin::put(&mut self.to_lend, payment)}
Rust相關閃電貸：
Rust由於其提供內存安全、並發安全和零成本抽象等特性。也被用在了區塊鏈智能合約語言开發中，接下來我們以Solana智能合約（Program）爲例講解使用Rust开發實現的閃電貸。
Solana VM 亦將數據和執行代碼進行了分離，使得一份執行代碼可以處理多份數據副本，但與Move不同的是，數組账戶是通過程序派生的方式完成的，並且沒有類似於Move特性的限制。因此Solana Rust不能夠使用Move的方式實現閃電貸，並且Solana Rust動態調用指令（等同於理解爲合約的函數）遞歸深度限制爲4，使用Solidity動態調用的方式同樣不可取。但在Solana中每個指令（instruction）調用在交易中是原子類型的，因此在一筆交易中可以在一個指令中檢查是否存在另一個指令。而Solana中的閃電貸依賴此了特性，Solana閃電貸在閃貸的指令中將檢查閃電貸交易中是否存在還款的指令，並檢查還款的數量是否正確。
如下圖，爲Rust語言中閃電貸的實現流程：
代碼示例：
pub fn borrow(ctx: Context<Borrow>, amount: u64) -> ProgramResult {msg!("adobe borrow");if ctx.accounts.pool.borrowing {return Err(AdobeError::Borrowing.into());}let ixns = ctx.accounts.instructions.to_account_info();// make sure this isnt a cpi calllet current_index = solana::sysvar::instructions::load_current_index_checked(&ixns)? as usize;let current_ixn = solana::sysvar::instructions::load_instruction_at_checked(current_index, &ixns)?;if current_ixn.program_id != *ctx.program_id {return Err(AdobeError::CpiBorrow.into());}let mut i = current_index + 1;loop {// 遍歷交易序列中的指令，if let Ok(ixn) = solana::sysvar::instructions::load_instruction_at_checked(i, &ixns) {// 查找是否同時調用了該程序的中還款指令（repay）if ixn.program_id == *ctx.program_id// 檢查invoke data 中 函數籤名&& u64::from_be_bytes(ixn.data[..8].try_into().unwrap()) == REPAY_OPCODE&& ixn.accounts[2].pubkey == ctx.accounts.pool.key() {// 檢查 函數 invoke data 中amount數量是否正確if u64::from_le_bytes(ixn.data[8..16].try_into().unwrap()) == amount {break;} else {return Err(AdobeError::IncorrectRepay.into());}} else {i += 1;}}else {return Err(AdobeError::NoRepay.into());}}let state_seed: &[&[&[u8]]] = &[&[&State::discriminator()[..],&[ctx.accounts.state.bump],]];let transfer_ctx = CpiContext::new_with_signer(ctx.accounts.token_program.to_account_info(),Transfer {from: ctx.accounts.pool_token.to_account_info(),to: ctx.accounts.user_token.to_account_info(),authority: ctx.accounts.state.to_account_info(),},state_seed,);// cpi 轉账token::transfer(transfer_ctx, amount)?;ctx.accounts.pool.borrowing = true;Ok(())}// REPAY// receives tokenspub fn repay(ctx: Context<Repay>, amount: u64) -> ProgramResult {msg!("adobe repay");let ixns = ctx.accounts.instructions.to_account_info();// make sure this isnt a cpi calllet current_index = solana::sysvar::instructions::load_current_index_checked(&ixns)? as usize;let current_ixn = solana::sysvar::instructions::load_instruction_at_checked(current_index, &ixns)?;if current_ixn.program_id != *ctx.program_id {return Err(AdobeError::CpiRepay.into());}let state_seed: &[&[&[u8]]] = &[&[&State::discriminator()[..],&[ctx.accounts.state.bump],]];let transfer_ctx = CpiContext::new_with_signer(ctx.accounts.token_program.to_account_info(),Transfer {from: ctx.accounts.user_token.to_account_info(),to: ctx.accounts.pool_token.to_account_info(),authority: ctx.accounts.user.to_account_info(),},state_seed,);// 還款token::transfer(transfer_ctx, amount)?;// 更新账本狀態ctx.accounts.pool.borrowing = false;Ok(())}
對比三種語言的閃電貸流程，均爲借款->使用->還款三步，只是由於語言的特性，在實現方式上有所不同。
Solidity支持動態調用，所以可以在單個函數中完成整個交易；
Move不支持動態調用，由於資源的特性，需要使用兩個函數進行借款和還款邏輯；
Rust（Solana）能支持動態調用，但是僅支持4層CPI調用，使用CPI實現閃電貸將產生局限性，但是Solana每個指令都是原子類型，並且支持指令自省，因此使用指令自省的方式實現閃電貸是較好的方式。
標題：Solidity閃電貸實現方式與Move以及Rust閃電貸實現方式有何不同？
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