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Gnosis 多签机制


Gnosis 提供一种多签名决策/执行机制。简单来说，就是多个人可以共同通过签名决定一个提案是否需要被执行。这也体现了 DAO 的思想。
本文，将从源码的角度分析通过 Gnosis 建立组织、发起提案、决策/执行的过程。

1. 创建代理

在这里，创建代理，并不是为了实现合约的可升级性，而是为了减少部署合约的代码量（所有代理合约可以共用一个执行业务逻辑的合约 GnosisSafe），从而为使用者降低部署时的 gas 费用。

使用 create2 操作码进行代理合约部署的代码如下：

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function deployProxyWithNonce(
    address _singleton,
    bytes memory initializer,
    uint256 saltNonce
) internal returns (GnosisSafeProxy proxy) {
    // If the initializer changes the proxy address should change too. Hashing the initializer data is cheaper than just concatinating it
    bytes32 salt = keccak256(abi.encodePacked(keccak256(initializer), saltNonce));
    bytes memory deploymentData = abi.encodePacked(type(GnosisSafeProxy).creationCode, uint256(uint160(_singleton)));
    // solhint-disable-next-line no-inline-assembly
    assembly {
        // 第一个参数：发给创建出来的合约的 eth。
        // 第二个参数：由于数组的前 32 位表示数组长度，因此，这里在计算 size 时，需要使用 deploymentData 的长度加上 0x20
        // 第三个参数：读取 deploymentData 数组的长度。实际上合约的 bytecode 存储在 add(0x20, deploymentData) 到 add(0x20, deploymentData) + mload(deploymentData) 的区域。
        // 第四个参数：盐值（随机数）。
        // 返回部署的合约地址。
        proxy := create2(0x0, add(0x20, deploymentData), mload(deploymentData), salt)
    }
    require(address(proxy) != address(0), "Create2 call failed");
}

在合约内部创建新合约，可以使用：create、new 或者 create2 关键字。
前两者计算新合约的地址的方式是相同的，即，通过 sender 的地址以及一个 nonce。其中，nonce 是和用户账户关联的，每次交易后都会增加。这意味着其实 create 创建的新合约的地址仍然是可预测的，前提是 sender 需要保证 nonce 的稳定性，即在此之前不发生交易。
对于 create2 来说，合约地址的生成通过如下公式：
new_address = hash(0xFF, sender, salt, bytecode)，因此，地址是可预测的。

2. 多签初始化

多签设置，主要是对组织管理规则的初始化，涉及到总人数、决策参与人数、回退函数处理等细则。

记录所有 owners：

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address currentOwner = SENTINEL_OWNERS;
for (uint256 i = 0; i < _owners.length; i++) {
    // Owner address cannot be null.
    address owner = _owners[i];
    require(owner != address(0) && owner != SENTINEL_OWNERS && owner != address(this) && currentOwner != owner, "GS203");
    // No duplicate owners allowed.
    require(owners[owner] == address(0), "GS204");
    owners[currentOwner] = owner;
    currentOwner = owner;
}
owners[currentOwner] = SENTINEL_OWNERS;
ownerCount = _owners.length;
threshold = _threshold;

设置 fallbackHandler:

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// keccak256("fallback_manager.handler.address")
bytes32 internal constant FALLBACK_HANDLER_STORAGE_SLOT = 0x6c9a6c4a39284e37ed1cf53d337577d14212a4870fb976a4366c693b939918d5;

function internalSetFallbackHandler(address handler) internal {
    bytes32 slot = FALLBACK_HANDLER_STORAGE_SLOT;
    // solhint-disable-next-line no-inline-assembly
    assembly {
        sstore(slot, handler)
    }
}

初始化 modules:

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function setupModules(address to, bytes memory data) internal {
    require(modules[SENTINEL_MODULES] == address(0), "GS100");
    // 初始化 modules，通过 map 实现了一个循环链表
    modules[SENTINEL_MODULES] = SENTINEL_MODULES;
    if (to != address(0))
        // Setup has to complete successfully or transaction fails.
        require(execute(to, 0, data, Enum.Operation.DelegateCall, gasleft()), "GS000");
}

调用数据：

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Function: createProxyWithNonce(address _singleton, bytes initializer, uint256 saltNonce)

MethodID: 0x1688f0b9
/// d9db270c1b5e3bd161e8c8503c55ceabee709552 是 GnosisSafe 合约
[0]:  000000000000000000000000d9db270c1b5e3bd161e8c8503c55ceabee709552
/// initializer 是从第 96 个字节开始(动态数据的位置偏移量)
[1]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000060
/// saltNonce 的值是 '0x1813d227a48'（静态部分，直接表示）
[2]:  000000000000000000000000000000000000000000000000000001813d227a48
/// 第 96 个字节开始的地方。由于这是一个 bytes，动态数组，因此，0x1c4 代表数组大小 452。
[3]:  00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001c4
/// b63e800d 代表另外一个要调用的函数的选择器：
/// keccak256("setup(address[],uint256,address,bytes,address,address,uint256,address)")
[4]:  b63e800d
/// 第一个参数 address[] 是从第 256 个字节开始的
      0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000100
/// 至少需要 三个人 参与(阈值) 
[5]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003
/// delegatecall 调用地址
[6]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// 第四个参数 bytes 是从第 0x1a0，即 416 个字节开始的
[7]:  00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001a0
/// fallbackHandler Handler for fallback calls to this contract
[8]:  000000000000000000000000f48f2b2d2a534e402487b3ee7c18c33aec0fe5e4
/// paymentToken Token that should be used for the payment (0 is ETH)
[9]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// payment Value that should be paid
[10]: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// paymentReceiver Address that should receive the payment (or 0 if tx.origin)
[11]: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// 第一个参数 address[] 真正开 始的地方。这里就是第 256 的位置。数组长度为 4.
[12]: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000004
/// address[0]
[13]: 000000000000000000000000792b18b5453b1e265bfe71ea33131155745200a3
/// address[1]
[14]: 0000000000000000000000005796e1051c18ed58d980ff935ce188a63d086e7a
/// address[2]
[15]: 000000000000000000000000a9227990e08aeb90e3538fbf6e629e8e545705e0
/// address[3]
[16]: 000000000000000000000000357ad87d4e546bb2406f020675db2f1e343fdda2
/// 第四个参数 bytes 真正开始的地方，即第 416 个字节开始的地方，后面一共 32+32-4 = 60 个字节。
/// Data payload for optional delegate call.
[17]: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
[18]: 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000

3. 提案与执行

该过程，涉及用户发起提案、投票、执行结果的过程。
需要注意的是，用户发起提案并进行签名的过程，是在线下执行的。 当第一个能够触发执行的赞同票签名后，连带前面用户的同意签名一起将进行上链，经过合约校验通过后，会触发提案执行。

整体过程如下图所示：

可见，其实核心原理并不复杂，就是检查每个 “同意” 签名的有效性，全部通过之后，为了保险起见，如果设置了 “守卫合约”，在具体交易在执行之前后，会对交易再做检查。

只是，验证签名验证的过程，支持三种类型：

  • 对于 EOA 用户而言，涉及到消息签名验证和基于 EIP712 的签名验证；
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    if (v > 30) {
        currentOwner = ecrecover(keccak256(abi.encodePacked("\x19Ethereum Signed Message:\n32", dataHash)), v - 4, r, s);
    } else {
        currentOwner = ecrecover(dataHash, v, r, s);
    }
  • 对于合约账户，涉及到基于 EIP1271 的签名验证；
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    require(ISignatureValidator(currentOwner).isValidSignature(data, contractSignature) == EIP1271_MAGIC_VALUE, "GS024");
  • 还有一种验证方式，是一种基于 approvedHashes （数据类型为 map） 的签名验证。
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// 添加待授权的 hash
function approveHash(bytes32 hashToApprove) external {
    require(owners[msg.sender] != address(0), "GS030");
    approvedHashes[msg.sender][hashToApprove] = 1;
    emit ApproveHash(hashToApprove, msg.sender);
}

// 判断过程
require(msg.sender == currentOwner || approvedHashes[currentOwner][dataHash] != 0, "GS025");

函数调用编码：

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Function: execTransaction(address to, uint256 value, bytes data,
 uint8 operation, uint256 safeTxGas, uint256 dataGas, uint256 gasPrice,
  address gasToken, address refundReceiver, bytes signatures)

MethodID: 0x6a761202
/// 01be23585060835e02b77ef475b0cc51aa1e0709 合约将执行具体交易
[0]:  00000000000000000000000001be23585060835e02b77ef475b0cc51aa1e0709
/// 交易需要支付的 ethers
[1]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// 交易的数据负载部分。由于是数组，实际上这里是数组所在位置的偏移量。即 从第 320 字节开始
[2]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000140
/// operation. 0 代表着 call；1代表着 delegatecall.
[3]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// safeTxGas Gas that should be used for the Safe transaction.
[4]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// dataGas baseGas Gas costs that are independent of the transaction 
/// execution(e.g. base transaction fee, signature check, payment of the refund)
[5]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// gasPrice Gas price that should be used for the payment calculation.
[6]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// gasToken Token address (or 0 if ETH) that is used for the payment.
[7]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// refundReceiver Address of receiver of gas payment (or 0 if tx.origin).
[8]:  0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// 签名数据的偏移量是 0x1c0,即 448。
[9]:  00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001c0
/// 交易负载(data)，在 0x01be23585060835e02b77ef475b0cc51aa1e0709 执行，数组长度 0x33,即 68
[10]: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000044
/// 函数器
[11]: a9059cbb
      000000000000000000000000792b18b5453b1e265bfe71ea33131155745200a3
[12]: 0000000000000000000000000000000000000000000000000de0b6b3a7640000
[13]: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
/// 签名数据的长度是 0xc3,即 195。每个签名的长度是 65，这里，有 3 个人的签名
[14]: 000000000000000000000000000000000000000000000000000000c3
[15]: 023901ebcf84a9c42ad9282a24333489f87ce7d8c63ad27da98b0c0649825c2b
[16]: 40ff5061703fb9537a5284f304d341bdadabfa239d51ad0480721f4974cc499e
[17]: 1b20fa15902cbe5d4f131eeb275a57a40ac456bc63f89180dac9e06e5f9b82f7
[18]: 8a51b5ea8017b90766015f26c4a8664396d4c8a9fc2d6b8a2a49b3df0048b953
[19]: 8b1c000000000000000000000000a9227990e08aeb90e3538fbf6e629e8e5457
[20]: 05e0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
[21]: 0000010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

参考链接

Genosis Safe
What is a module in Gnosis?
GnosisSafe
Using Ethereum’s CREATE2
Deploying Smart Contracts Using CREATE2

智能合约 gnosismultisigdao

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