Alternative approaches for smart contract upgradeability

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18372/2073-4751.82.20372

Keywords:

smart contracts, upgradeability, Proxy Pattern, Router Contract, storage collision

Abstract

Smart contracts upgradeability is a critical requirement for modern decentralized applications based on blockchain technology, but its implementation remains a technical challenge due to the immutable nature of smart contracts. The Proxy Pattern has become the most widely used solution for implementing upgradability into smart contracts, but it comes with some limitations such as implementation complexity and strict memory layout inheritance. This paper introduces an alternative approach based on dynamic routing with Router Contract, which enables modular upgradeability through centralized address management, offering greater flexibility at the cost of requiring external state persistence. Furthermore, a hybrid architecture is proposed, combining both Proxy Pattern and Router Contract approaches to achieve dual-layer upgradeability – supporting both state-preserving updates and full module replacements. The paper offers a comprehensive evaluation of upgradeability strategies and proposes a versatile solution for evolving smart contract systems.

References

Ebrahimi A.M. et al. UPC sentinel: An accurate approach for detecting upgradeability proxy contracts in Ethereum. Empirical Software Engineering. 2025. Vol. 30, no. 61. DOI: 10.1007/s10664-024-10609-7.

Li X. et al. Characterizing Ethereum Upgradable Smart Contracts and Their Security Implications. WWW '24: The ACM Web Conference 2024 : proceedings, Singapore, Singapore, 13–17 May 2024 / SIGWEB. 2024. P. 1847–1858. DOI: 10.1145/3589334.3645640.

Proxy Patterns. OpenZeppelin Blog. 2018. URL: https://blog.openzeppelin.com/proxy-patterns (date of access 26.04.2025).

Palladino S. The Parity Wallet Hack Explained. 2017. URL: https://blog.openzeppelin.com/on-the-parity-wallet-multisig-hack-405a8c12e8f7 (date of access 26.04.2025).

Klinger P., Nguyen L., Bodendorf F. Upgradeability Concept for Collaborative Blockchain-Based Business Process Execution Framework. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 12404. Blockchain – ICBC 2020. Third International Conference, Held as Part of the Services Conference Federation, SCF 2020, Honolulu, HI, USA, September 18-20, 2020, Proceedings / ed. by Zh. Chen et al. Cham, 2020. P. 127–141. DOI: 10.1007/978-3-030-59638-5_9.

Al Amri Sh., Aniello L., Sassone V. A Review of Upgradeable Smart Contract Patterns Based on OpenZeppelin Technique. The Journal of The British Blockchain Association. 2023. 8 p. DOI: 10.31585/jbba-6-1-(3)2023.

Proxy Upgrade Pattern. OpenZeppelin Documentation. URL: https://docs.openzeppelin.com/upgrades-plugins/proxies (date of access 26.04.2025).

Nikhoriya R. Understanding Proxy Patterns in Solidity: A Developer’s Guide. 2024. URL: https://medium.com/@riteshnikhoriya/understanding-proxy-patterns-in-solidity-a-developers-guide-019a5d4cbc71 (date of access 26.04.2025).

Ebrahimi A.M. et al. A large-scale exploratory study on the proxy pattern in Ethereum. Empirical Software Engineering. 2024. Vol. 29, no. 81. DOI: 10.1007/s10664-024-10485-1.

Benedetti A., Henry T., Tucci-Piergiovanni S. A Comparative Gas Cost Analysis of Proxy and Diamond Patterns in EVM Blockchains for Trusted Smart Contract Engineering. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 14746. Financial Cryptography and Data Security. FC 2024 International Workshops. Voting, DeFI, WTSC, CoDecFin, Willemstad, Curaçao, March 4–8, 2024, Revised Selected Papers / ed. by J. Budurushi et al. Cham, 2025. P. 207–221. DOI: 10.1007/978-3-031-69231-4_14.

Salehi M., Clark J., Mannan M. Not so Immutable: Upgradeability of Smart Contracts on Ethereum. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 13412. Financial Cryptography and Data Security. FC 2022 International Workshops. CoDecFin, DeFi, Voting, WTSC, Grenada, May 6, 2022, Revised Selected Papers / ed. by S. Matsuo et al. Cham, 2023. P. 539–554. DOI: 10.1007/978-3-031-32415-4_33.

Downloads

Published

2025-08-23

Issue

Vol. 2 No. 82 (2025)

Section

Статті

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).