USDCコントラクトコード鑑賞会

USDC とは？

USDC はドルにペグしたステーブルコインです。ステーブルコインとは、何らかの資産の価格に連動するように設計され、ブロックチェーン上で発行されるトークンのことです。

USDC はアメリカで上場を予定している暗号資産（仮想通貨）交換業者の「Circle」が発行するコインであり、発行しているコインと同等額のドル建ての債権などを担保として価格の安定が図られています。長らくドル建てのステーブルコインとしては Tether 社の発行する USDT が圧倒的なマーケットシェアを持っていましたが、企業としての信頼性や、担保資産の透明性・安全性などへの懸念から次第に USDC がマーケットシェアを伸ばしております。

ERC20トークン

USDC は主に Ethereum (イーサリアム) 上の ERC20 と呼ばれるトークン規格に基づいて発行されており、コントラクトアドレス「0xA0b86991c6218b36c1d19D4a2e9Eb0cE3606eB48」にてデプロイされています。

コントラクトコード

デプロイされたコントラクトの内容は、リンク先の Etherscan 上で誰でも確認することができるようになっておりますので、このコントラクトの中身がどうなっているのかを見てみましょう。

ヘッダー

まず、ヘッダー部分は以下のようになっております。

/**
 *Submitted for verification at Etherscan.io on 2018-08-03
*/

pragma solidity ^0.4.24;

最初の三行は Etherscan による署名なので、無視してよいでしょう。
最後に Solidity (Ethereum のコンパイラのこと) のバージョン番号が「0.4.24」と指定されていることが確認できます。

Proxy

// File: zos-lib/contracts/upgradeability/Proxy.sol

/**
 * @title Proxy
 * @dev Implements delegation of calls to other contracts, with proper
 * forwarding of return values and bubbling of failures.
 * It defines a fallback function that delegates all calls to the address
 * returned by the abstract _implementation() internal function.
 */
contract Proxy {
  /**
   * @dev Fallback function.
   * Implemented entirely in `_fallback`.
   */
  function () payable external {
    _fallback();
  }

  /**
   * @return The Address of the implementation.
   */
  function _implementation() internal view returns (address);

  /**
   * @dev Delegates execution to an implementation contract.
   * This is a low level function that doesn't return to its internal call site.
   * It will return to the external caller whatever the implementation returns.
   * @param implementation Address to delegate.
   */
  function _delegate(address implementation) internal {
    assembly {
      // Copy msg.data. We take full control of memory in this inline assembly
      // block because it will not return to Solidity code. We overwrite the
      // Solidity scratch pad at memory position 0.
      calldatacopy(0, 0, calldatasize)

      // Call the implementation.
      // out and outsize are 0 because we don't know the size yet.
      let result := delegatecall(gas, implementation, 0, calldatasize, 0, 0)

      // Copy the returned data.
      returndatacopy(0, 0, returndatasize)

      switch result
      // delegatecall returns 0 on error.
      case 0 { revert(0, returndatasize) }
      default { return(0, returndatasize) }
    }
  }

  /**
   * @dev Function that is run as the first thing in the fallback function.
   * Can be redefined in derived contracts to add functionality.
   * Redefinitions must call super._willFallback().
   */
  function _willFallback() internal {
  }

  /**
   * @dev fallback implementation.
   * Extracted to enable manual triggering.
   */
  function _fallback() internal {
    _willFallback();
    _delegate(_implementation());
  }
}

Proxy という抽象コントラクトが定義されています。
このコードは OpenZeppelin と呼ばれる Solidity の SDK (Solidity でよく使われるコントラクトコードの雛形を集めたプロジェクト) から引用されています。
説明には「他のコントラクトへの呼び出しの委任を実装し、戻り値の適切な転送と失敗のバブリングを行います。また、抽象的な _implementation() 内部関数が返すアドレスにすべての呼び出しを委ねるフォールバック関数を定義しています。」とあります。
Proxy コントラクトは、コントラクトの実体をさらに別のコントラクトに「転送 (プロキシ)」することで、本来はアップグレードできないスマートコントラクトを後からアップグレードできるようにするためのものです。

AddressUtils

// File: openzeppelin-solidity/contracts/AddressUtils.sol

/**
 * Utility library of inline functions on addresses
 */
library AddressUtils {

  /**
   * Returns whether the target address is a contract
   * @dev This function will return false if invoked during the constructor of a contract,
   * as the code is not actually created until after the constructor finishes.
   * @param addr address to check
   * @return whether the target address is a contract
   */
  function isContract(address addr) internal view returns (bool) {
    uint256 size;
    // XXX Currently there is no better way to check if there is a contract in an address
    // than to check the size of the code at that address.
    // See https://ethereum.stackexchange.com/a/14016/36603
    // for more details about how this works.
    // TODO Check this again before the Serenity release, because all addresses will be
    // contracts then.
    // solium-disable-next-line security/no-inline-assembly
    assembly { size := extcodesize(addr) }
    return size > 0;
  }

}

AddressUtils ライブラリでは isContract という関数が一つだけ定義されています。
これは指定されたアドレスが EOA (Externally Owned Account; 要するに秘密鍵に紐付いた「普通の」アドレス) であるか、コントラクトアドレスであるかを判定する関数です。

UpgradeabilityProxy

// File: zos-lib/contracts/upgradeability/UpgradeabilityProxy.sol

/**
 * @title UpgradeabilityProxy
 * @dev This contract implements a proxy that allows to change the
 * implementation address to which it will delegate.
 * Such a change is called an implementation upgrade.
 */
contract UpgradeabilityProxy is Proxy {
  /**
   * @dev Emitted when the implementation is upgraded.
   * @param implementation Address of the new implementation.
   */
  event Upgraded(address implementation);

  /**
   * @dev Storage slot with the address of the current implementation.
   * This is the keccak-256 hash of "org.zeppelinos.proxy.implementation", and is
   * validated in the constructor.
   */
  bytes32 private constant IMPLEMENTATION_SLOT = 0x7050c9e0f4ca769c69bd3a8ef740bc37934f8e2c036e5a723fd8ee048ed3f8c3;

  /**
   * @dev Contract constructor.
   * @param _implementation Address of the initial implementation.
   */
  constructor(address _implementation) public {
    assert(IMPLEMENTATION_SLOT == keccak256("org.zeppelinos.proxy.implementation"));

    _setImplementation(_implementation);
  }

  /**
   * @dev Returns the current implementation.
   * @return Address of the current implementation
   */
  function _implementation() internal view returns (address impl) {
    bytes32 slot = IMPLEMENTATION_SLOT;
    assembly {
      impl := sload(slot)
    }
  }

  /**
   * @dev Upgrades the proxy to a new implementation.
   * @param newImplementation Address of the new implementation.
   */
  function _upgradeTo(address newImplementation) internal {
    _setImplementation(newImplementation);
    emit Upgraded(newImplementation);
  }

  /**
   * @dev Sets the implementation address of the proxy.
   * @param newImplementation Address of the new implementation.
   */
  function _setImplementation(address newImplementation) private {
    require(AddressUtils.isContract(newImplementation), "Cannot set a proxy implementation to a non-contract address");

    bytes32 slot = IMPLEMENTATION_SLOT;

    assembly {
      sstore(slot, newImplementation)
    }
  }
}

UpgradeabilityProxy というコントラクトの実体は、前述の Proxy 抽象コントラクトを実装したものです。
処理の委任先のコントラクトを付け替えることでコントラクトをアップグレードする処理などが書かれていますね。

AdminUpgradeabilityProxy

// File: zos-lib/contracts/upgradeability/AdminUpgradeabilityProxy.sol

/**
 * @title AdminUpgradeabilityProxy
 * @dev This contract combines an upgradeability proxy with an authorization
 * mechanism for administrative tasks.
 * All external functions in this contract must be guarded by the
 * `ifAdmin` modifier. See ethereum/solidity#3864 for a Solidity
 * feature proposal that would enable this to be done automatically.
 */
contract AdminUpgradeabilityProxy is UpgradeabilityProxy {
  /**
   * @dev Emitted when the administration has been transferred.
   * @param previousAdmin Address of the previous admin.
   * @param newAdmin Address of the new admin.
   */
  event AdminChanged(address previousAdmin, address newAdmin);

  /**
   * @dev Storage slot with the admin of the contract.
   * This is the keccak-256 hash of "org.zeppelinos.proxy.admin", and is
   * validated in the constructor.
   */
  bytes32 private constant ADMIN_SLOT = 0x10d6a54a4754c8869d6886b5f5d7fbfa5b4522237ea5c60d11bc4e7a1ff9390b;

  /**
   * @dev Modifier to check whether the `msg.sender` is the admin.
   * If it is, it will run the function. Otherwise, it will delegate the call
   * to the implementation.
   */
  modifier ifAdmin() {
    if (msg.sender == _admin()) {
      _;
    } else {
      _fallback();
    }
  }

  /**
   * Contract constructor.
   * It sets the `msg.sender` as the proxy administrator.
   * @param _implementation address of the initial implementation.
   */
  constructor(address _implementation) UpgradeabilityProxy(_implementation) public {
    assert(ADMIN_SLOT == keccak256("org.zeppelinos.proxy.admin"));

    _setAdmin(msg.sender);
  }

  /**
   * @return The address of the proxy admin.
   */
  function admin() external view ifAdmin returns (address) {
    return _admin();
  }

  /**
   * @return The address of the implementation.
   */
  function implementation() external view ifAdmin returns (address) {
    return _implementation();
  }

  /**
   * @dev Changes the admin of the proxy.
   * Only the current admin can call this function.
   * @param newAdmin Address to transfer proxy administration to.
   */
  function changeAdmin(address newAdmin) external ifAdmin {
    require(newAdmin != address(0), "Cannot change the admin of a proxy to the zero address");
    emit AdminChanged(_admin(), newAdmin);
    _setAdmin(newAdmin);
  }

  /**
   * @dev Upgrade the backing implementation of the proxy.
   * Only the admin can call this function.
   * @param newImplementation Address of the new implementation.
   */
  function upgradeTo(address newImplementation) external ifAdmin {
    _upgradeTo(newImplementation);
  }

  /**
   * @dev Upgrade the backing implementation of the proxy and call a function
   * on the new implementation.
   * This is useful to initialize the proxied contract.
   * @param newImplementation Address of the new implementation.
   * @param data Data to send as msg.data in the low level call.
   * It should include the signature and the parameters of the function to be
   * called, as described in
   * https://solidity.readthedocs.io/en/develop/abi-spec.html#function-selector-and-argument-encoding.
   */
  function upgradeToAndCall(address newImplementation, bytes data) payable external ifAdmin {
    _upgradeTo(newImplementation);
    require(address(this).call.value(msg.value)(data));
  }

  /**
   * @return The admin slot.
   */
  function _admin() internal view returns (address adm) {
    bytes32 slot = ADMIN_SLOT;
    assembly {
      adm := sload(slot)
    }
  }

  /**
   * @dev Sets the address of the proxy admin.
   * @param newAdmin Address of the new proxy admin.
   */
  function _setAdmin(address newAdmin) internal {
    bytes32 slot = ADMIN_SLOT;

    assembly {
      sstore(slot, newAdmin)
    }
  }

  /**
   * @dev Only fall back when the sender is not the admin.
   */
  function _willFallback() internal {
    require(msg.sender != _admin(), "Cannot call fallback function from the proxy admin");
    super._willFallback();
  }
}

AdminUpgradeabilityProxy コントラクトは前述の UpgradeabilityProxy を継承したものであり、管理者だけが実行できる操作を可能にするものです。
ifAdmin という修飾子が定義されており、この修飾子を関数につけることで管理者のみが実行できる操作を定義することができます。

FiatTokenProxy

// File: contracts/FiatTokenProxy.sol

/**
* Copyright CENTRE SECZ 2018
*
* Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy 
* of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal 
* in the Software without restriction, including without limitation the rights 
* to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell 
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* do so, subject to the following conditions:
*
* The above copyright notice and this permission notice shall be included in all 
* copies or substantial portions of the Software.
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* IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, 
* FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE 
* AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY,
* WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN 
* CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
*/

pragma solidity ^0.4.24;


/**
 * @title FiatTokenProxy
 * @dev This contract proxies FiatToken calls and enables FiatToken upgrades
*/ 
contract FiatTokenProxy is AdminUpgradeabilityProxy {
    constructor(address _implementation) public AdminUpgradeabilityProxy(_implementation) {
    }
}

FiatTokenProxy は前述の AdminUpgradeabilityProxy をさらに継承したコントラクトとなっています。
中身を見ると、ほぼ何も書かれていませんので、実質的には AdminUpgradeabilityProxy をリネームしているのと変わりませんね。

Implementation のコントラクトコード

既に見たとおり、USDC の本体のコントラクトは Proxy の仕組みを利用することでアップグレーダブルとなっております。
USDC の実体は https://github.com/centrehq/centre-tokens/tree/master/contracts で公開されているコントラクトコードがデプロイされており、執筆時点で FiatTokenV2 というものが稼働しているようです。

これ以上は長くなってしまいますので実体の実装には触れませんが、時間があれば今後解説記事を書いていきたいと思います💪💪💪