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solidity-defi: DeFi プロトコル開発スキル

DeFi プロトコル開発における主要パターン（AMM、レンディング、オラクル、Vault）を提供するドメイン特化スキル。

対象

• AMM / DEX（Uniswap V2/V3 型、Curve 型）
• レンディングプロトコル（Aave / Compound 型）
• 価格オラクル統合（Chainlink、TWAP）
• Vault / yield 戦略（ERC4626）

ワークフロー

Step 1: DeFi ドメイン判定

ユーザーの要件から対象ドメインを判定する:

複数のドメインが関連する場合（例: Vault + オラクル）は、全ての該当リファレンスを読み込む。

ユーザーの要件が不明確な場合は AskUserQuestion で DeFi の具体的なユースケースを確認する。

検証ゲート: 対象ドメインが上記 4 つのいずれかに該当すること。

Step 2: リファレンス読み込み

Step 1 で特定したリファレンスファイルを読み込み、以下を確認する:

1. 該当パターンの設計思想と制約条件
2. 必要なインターフェース（ERC4626、Chainlink AggregatorV3 等）
3. コード例の前提条件（Solidity バージョン、依存ライブラリ）

検証ゲート: リファレンスが正常に読み込め、該当パターンが特定できること。

Step 3: コード生成

1. solidity-core の language-patterns.md に従い NatSpec・コーディング規約を適用する。
2. DeFi 固有のセキュリティ対策を組み込む:
   • 全ての state-changing 関数に nonReentrant 修飾子
   • スリッページ保護パラメータ（minAmountOut, deadline）
   • 適切な数値精度（WAD / RAY / BPS）
3. テストコードを同時に生成する:
   • 正常系（swap、deposit、withdraw）
   • 異常系（スリッページ超過、残高不足、権限不足）
   • Fuzz テスト（数値入力のある関数）
   • Invariant テスト（プールの不変条件: k >= kBefore）

検証ゲート: forge build がエラーなく完了すること。

Step 4: DeFi セキュリティ確認

DeFi 特有のセキュリティリスクを solidity-core の security-checklist.md と合わせて確認する:

1. フラッシュローン攻撃: 1 トランザクション内での価格操作に耐性があるか。TWAP を使用しているか。
2. 価格操作: オラクルがスポット価格のみに依存していないか。Chainlink の latestRoundData で stale check をしているか。
3. Reentrancy: CEI パターン + nonReentrant を遵守しているか。特に withdraw / redeem 関数。
4. スリッページ保護: ユーザーが minAmountOut を指定でき、フロントランニングから保護されているか。
5. MEV 対策: deadline パラメータでサンドイッチ攻撃のウィンドウを制限しているか。
6. Inflation Attack（ERC4626）: 初回デポジットのシェア膨張攻撃に対して virtual shares / virtual assets で防御しているか。

検証ゲート: CRITICAL レベルのセキュリティ問題が 0 件であること。

使用例

例 1: Uniswap V2 型 AMM の実装

ユーザー入力: 「シンプルな AMM を作りたい。流動性追加とトークンスワップができるようにして」

アクション:

1. Step 1: AMM / DEX と判定 → references/amm-patterns.md を選択
2. Step 2: Constant Product AMM パターンを読み込み
3. Step 3: 以下を生成:
   • src/ConstantProductAMM.sol — Pair コントラクト（x * y = k ロジック、nonReentrant、スリッページ保護）
   • src/interfaces/IAMM.sol — インターフェース定義
   • test/ConstantProductAMM.t.sol — addLiquidity / swap / removeLiquidity のテスト + K 値 invariant テスト
4. Step 4: セキュリティ確認 → Reentrancy 防止、スリッページ保護、K 値検証を確認

結果: スリッページ保護・Reentrancy 防止を備えた AMM とテストスイートが生成される。

例 2: ERC4626 Vault の実装

ユーザー入力: 「ERC4626 の Vault を作りたい。ETH ステーキングの利回りを分配するもの」

アクション:

1. Step 1: Vault と判定 → references/vault-patterns.md を選択
2. Step 2: ERC4626 標準 + inflation attack 防御パターンを読み込み
3. Step 3: 以下を生成:
   • src/StakingVault.sol — OpenZeppelin ERC4626 を継承。virtual shares / virtual assets で inflation attack を防御。deposit / withdraw / redeem 実装
   • test/StakingVault.t.sol — デポジット・引出のテスト + 初回デポジット攻撃の防御テスト + share 計算の Fuzz テスト
4. Step 4: inflation attack 防御の確認、Reentrancy 確認

結果: Inflation attack に耐性のある ERC4626 Vault がテスト付きで生成される。

例 3: Chainlink オラクル統合

ユーザー入力: 「ETH/USD の価格を Chainlink で取得して、USD 建ての計算をしたい」

アクション:

1. Step 1: オラクルと判定 → references/oracle-patterns.md を選択
2. Step 2: Chainlink Data Feed パターンを読み込み
3. Step 3: 以下を生成:
   • src/PriceConsumer.sol — AggregatorV3Interface を使用。stale price チェック（updatedAt + 閾値）、negative price チェック、decimals 正規化
   • test/PriceConsumer.t.sol — モックオラクルでテスト。stale price / negative price / decimals 変換のテスト
4. Step 4: stale check の閾値（heartbeat 設定に基づく）、フォールバックオラクルの有無を確認

結果: Stale / negative price に対するガードを備えた Chainlink オラクル統合が生成される。

トラブルシューティング

1. K 値 invariant テストが失敗する

症状: AMM の require(k >= kBefore) でリバート

原因と対策:

• 丸め誤差: Solidity の整数除算による丸めで K 値が微小に減少する。require(k >= kBefore - 1) で許容誤差を設定するか、mulDiv 関数で精度を向上させる。
• 手数料計算の順序: 手数料を差し引いてからスワップ計算を行っているか確認する。手数料を考慮した K 値検証にする。

2. Chainlink オラクルが stale 価格を返す

症状: require(updatedAt > block.timestamp - STALE_THRESHOLD) でリバート

原因と対策:

• heartbeat 設定の不一致: Chainlink の Data Feed ごとに heartbeat（更新間隔）が異なる。ETH/USD（Mainnet）は 3600 秒。対象 feed の heartbeat を確認し、STALE_THRESHOLD を heartbeat + バッファ（例: 3600 + 300）に設定する。
• テストネットの挙動: テストネットの Chainlink feed は本番より更新が遅い場合がある。テストではモックオラクルを使用する。
• フォールバック: Chainlink が応答しない場合に備え、TWAP 等のフォールバックオラクルを設定する。

3. ERC4626 の share 計算がゼロになる

症状: deposit 後に balanceOf(user) がゼロ

原因と対策:

• Inflation attack: 攻撃者が最初に 1 wei をデポジット後、大量のトークンを直接 Vault に送信して share 価値を膨張させた。OpenZeppelin の ERC4626 は v5.x でデフォルトで virtual shares/assets（オフセット = 1）を使用するため、最新版を使用する。
• decimals の不一致: 基礎トークンと Vault の decimals が異なる。decimalsOffset() を確認する。

4. swap トランザクションがフロントランされる

症状: 予想よりも不利なレートでスワップが実行される

原因と対策:

• スリッページ保護の不足: minAmountOut パラメータが 0 に設定されている。フロントエンドで適切なスリッページ（0.5-1%）を計算して設定する。
• deadline 未設定: deadline パラメータでトランザクションの有効期限を設定する。block.timestamp + 300（5分）が一般的。
• Private mempool: Flashbots Protect 等のプライベート RPC を使用し、パブリック mempool にトランザクションを公開しない。

5. Reentrancy による資金流出

症状: withdraw 関数が繰り返し呼び出され、想定以上の資金が引き出される

原因と対策:

• CEI パターン違反: 外部呼び出し（token.transfer）の前に状態を更新（残高減算）しているか確認する。Checks-Effects-Interactions の順序を厳守する。
• nonReentrant 未使用: 全ての資金移動関数に OpenZeppelin の ReentrancyGuard.nonReentrant を適用する。
• コールバック関数: ERC777 や receive() / fallback() からの再帰呼び出しに注意する。

注意事項

• DeFi プロトコルは攻撃対象になりやすいため、セキュリティを最優先にする。
• 数値計算は精度が重要。WAD（1e18）、RAY（1e27）、BPS（1e4）を一貫して使用する。
• 基盤的なパターン（アクセス制御、ガス最適化等）は solidity-core を参照する。
• フロントエンド統合は web3-frontend を参照する。
• 本番デプロイ前に外部監査を推奨する。
• OpenZeppelin コントラクト（ERC4626, ReentrancyGuard 等）の利用を推奨し、独自実装は避ける。