フック: アプリケーション機能を拡張する強力なツール

フックは、開発者がシステムの実行中にカスタムコードを挿入することを許可するプログラミングパターンです。予め定義された関数やコードブロックを通じて、開発者は元のコードを変更することなくアプリケーションの動作を拡張およびカスタマイズできます。この方法は、オペレーティングシステム、フレームワーク、ライブラリ、ネットワーク開発、プラグインシステムなど、さまざまな分野で広く利用されています。

Hooksを使用することで、プログラムの拡張性と柔軟性を大幅に向上させることができます。開発者は機能調整のたびに既存のコードを大幅に変更する必要がなく、コードの整然さと安定性を保つことができます。この優雅な拡張メカニズムにより、Hooksはソフトウェア設計において欠かせないプログラミングモデルとなっています。

注目すべきは、アスペクト指向プログラミング（AOP）がフックプログラミングとしばしば比較されることです。AOPは横断的関心事のモジュラー化を目指しており、その目標はコアビジネスロジックに影響を与えずに機能を強化または変更することです。AOPは、より高次の抽象化されたフックプログラミングと見なすことができます。

! Uniswap V4からArtelaネイティブプロトコルまで、DeFiフックス革命の高度な旅

#Uniswap V4:フックの革命

2023年6月、UniswapはV4ホワイトペーパーの草案を発表し、その中で最も注目すべき特徴はHooksメカニズムの導入です。

実際、Hooksは伝統的な金融システムで広く利用されており、主に高度なカスタマイズと拡張性のニーズを満たすために使用されています。たとえば、取引処理の過程で追加の検証ロジックを挿入すること、例えば二重認証、リスク管理の検出、マネーロンダリング対策などです。さらに、Hooksは外部APIやマイクロサービスの統合にも使用でき、認証、為替変換、決済ゲートウェイなどの新機能を拡張することができます。しかし、Hooksを分散型金融（DeFi）領域に導入するにあたり、Uniswapは間違いなく先駆者となりました。

Uniswap V4 の Hooks は本質的に外部コントラクトであり、流動性プールが作成される際にそれにバインドされます。その後、そのプールは異なるライフサイクル段階でバインドされた Hook コントラクトを呼び出して特定の操作を実行し、高いカスタマイズ性を提供します。これにより、開発者は Uniswap の Hooks に基づいて、より個別化された取引シナリオや機能豊富な分散型アプリケーション（DApp）を構築することができます。

Uniswap V4 は現在、4 つの Hook コールバック グループをサポートしており、各グループには 1 対のコールバック 関数が含まれています：

1. beforeInitialize / afterInitialize:流動性プールの初期化に使用されます
2. beforeModifyPosition/afterModifyPosition:流動性を追加、削減、または削除するために使用されます
3. beforeSwap/afterSwap: トークンスワップ用
4. beforeDonate / afterDonate:寄付機能用(Uniswap V4の新機能で、取引範囲の流動性プロバイダーに報酬を提供)

これらのフックは、取引の開始前と終了後に実行され、オンチェーンのリミットオーダーなどの高度な機能を実現します。ユーザーはフックコントラクトでリミットオーダーを設定し、その後、afterSwapコールバック内でカスタムまたはホスティングされたオラクルに基づいて価格が条件を満たしているかどうかを判断し、取引を実行またはキャンセルするかを決定します。

Hooksを通じて、Uniswap V4は流動性とDAppの発展を密接に結びつけ、DAppの機能を強化するだけでなく、Uniswapのネットワーク効果を強化し、DeFiエコシステムの中核インフラストラクチャとなりました。

! Uniswap V4からArtelaネイティブプロトコルへ、DeFiフックス革命の高度な旅

Uniswap V4フックのセキュリティ課題

あるセキュリティチームが Uniswap V4 の Hooks 機構における潜在的なセキュリティリスクについて詳細な分析を行いました。悪意のある Hook コントラクト自体のリスクに加えて、善意の Hook コントラクトでも脆弱性が存在しやすいことがわかりました。分析の結果、30％以上のプロジェクトにセキュリティ上の懸念があることが判明しました。これらの脆弱性は、Hook、PoolManager、および外部の第三者との間の複雑な相互作用に起因し、大きく二つのカテゴリに分けることができます。

1. アクセス制御の問題：主にUniswap V4のコールバック関数に関係しており、これらの関数はPoolManagerのみが呼び出せるべきであり、他のアドレス（外部アカウントや契約を含む）からは呼び出されるべきではありません。例えば、報酬分配のシナリオでは、関連する関数が任意のアカウントから呼び出せる場合、報酬が誤って受け取られる可能性があります。したがって、Hookにとって、特にプール以外の他の者から呼び出される可能性がある場合には、強力なアクセス制御メカニズムを確立することが重要です。

2. 入力検証の問題: 一部の脆弱なフック実装において入力検証が不適切なため、再入攻撃を含むさまざまなタイプの攻撃が発生する可能性があります。最も一般的なケースは、重要なフック関数内で信頼できない外部契約が呼び出されることです。攻撃者は偽のトークンのために悪意のある資金プールを登録し、その後フックをトリガーして資金プール内で操作を実行します。資金プールと相互作用する際に、悪意のあるトークンのロジックが制御フローを奪取し、不正行為を実施する可能性があります。

外部/公共関数に対して必要なアクセス制御が実施され、入力パラメータが検証されることで、上記の2種類のHookに関連するセキュリティリスクが低減されますが、契約の脆弱性自体は完全には回避できません。特に、Hookがアップグレード可能な契約として実装される場合、ある有名なスマートコントラクトライブラリのアップグレード可能な契約の脆弱性に関連する問題に直面する可能性があります。

これらのセキュリティの課題の根本的な原因は、Hookプログラミングがスマートコントラクトの複雑性を増し、攻撃面を拡大させることにあります。一部のスマートコントラクトライブラリはベストプラクティスを提供していますが、本質的には開発者に「安全な使用の制約」を追加しています。通常のコントラクトと比較して、Hookコントラクトはより厳格な安全な使用の規範を必要とします。したがって、Hookプログラミングを広く採用するためには、安全な実行環境、Hookに適したプログラミングのパラダイム、そしてより厳格な使用の制約を含む包括的なフレームワークが必要です。

! Uniswap V4からArtelaネイティブプロトコルへ、DeFiフックス革命の高度な旅

あるブロックチェーンプラットフォームのネイティブプロトコル：プロトコルレベルでのHookプログラミングサポート

Uniswap V4 Hooksはスマートコントラクトを通じて実現されているため、その安全性の問題はスマートコントラクトの固有の限界に起因します。では、プロトコルレベルでHookプログラミングをサポートするソリューションは存在するのでしょうか？あるブロックチェーンプラットフォームのネイティブ拡張メカニズムが私たちに答えを提供してくれます。

このプラットフォームは、高い拡張性と高性能を備えたEVM互換のLayer 1ブロックチェーンネットワークであり、開発者がモジュール式で機能豊富、拡張可能かつカスタマイズ可能なアプリケーションを構築できるように設計されています。プラットフォームは、ネイティブ拡張モジュールと呼ばれる新しいプログラム可能なモジュールを導入し、アスペクト指向プログラミング（AOP）をブロックチェーンネットワークに革新性をもたらします。

このネイティブ拡張は、トランザクション処理ライフサイクル全体で実行される位置、つまりフックのコールバックのように接続ポイントを指定する必要があります。接続ポイントには以下が含まれます：

1. ブロック初期化
2. 取引の検証
3. 実行前
4. 実行後
5. ブロックの最終確定

現在、このネイティブ拡張は TypeScript のみをサポートしており、そのコードは WebAssembly (WASM) バイトコードにコンパイルされ、ネットワークにデプロイされます。デプロイが完了すると、スマートコントラクトの所有者は契約をネイティブ拡張にバインドできます。スマートコントラクトの所有者とは、その外部アカウント（EOA）アドレスがスマートコントラクトの isOwner(address) returns (bool) で確認できるアカウントを指します。

このプラットフォームのネイティブ拡張は、プロトコルレベルのフックとして実装されており、Uniswap V4 フックと比較して顕著な利点があります。

まず、ネイティブ拡張はWASMを使用してコードを実行し、実行効率はEVMよりも数桁高いです。

次に、ネイティブ拡張はDeFiのコアロジックに限定されず、取引のライフサイクル全体をフックすることができ、より豊富な機能を持つ分散型アプリケーションを構築できます。

最後に、最も重要な点は、ネイティブ拡張が安全なサンドボックス環境で独立して実行されることです。この隔離により、拡張の実行が契約実行の安全性に影響を与えないことが保証されます。

ネイティブ拡張の隔離性は、フック契約が通常の契約と外部の他の契約との相互呼び出しを制限し、Uniswap V4 Hooks におけるアクセス制御と入力検証の問題を効果的に解決しました。Uniswap のような DeFi 契約にとって、このプラットフォームにデプロイすることで、より速く、より強力で、より安全なフック体験を享受できます。

! Uniswap V4からArtelaのネイティブプロトコルまで、DeFiフックス革命の高度な旅

まとめ

分散型金融分野の重要な参加者でありリーダーであるUniswapは、業界の進展と機能の向上において重要な役割を果たしてきました。Uniswap V4が導入したHooksは、間違いなく分散型取引所の発展の方向性を示し、後続者が模倣しようと競い合う対象となるでしょう。

しかし、Uniswap V4 Hooksはスマートコントラクト自体の制約に制限されており、プロトコル設計がどれほど厳密で、ツールライブラリがどれほど充実していても、Hookコントラクトと外部の他のコントラクトとの相互呼び出しを根本的に防ぐことはできず、潜在的なセキュリティリスクがあります。

ある高性能のEVM互換Layer 1ブロックチェーンネットワークは、プロトコル設計の初めからWASM内で独立して動作するネイティブ拡張機構を考慮し、Hooksプログラミングに対するネイティブサポートを提供することで、安全性を大幅に向上させました。これは、安全をライフラインと見なす分散型金融プロトコルにとって、進化した解決策を提供します。

! Uniswap V4からArtelaネイティブプロトコルへの高度な旅、DeFiフック革命