Uniswap V2 关于预言机和闪电贷

2018 年底给大家介绍了 Uniswap V1，一个基于简单数学公式的去中心化交易所（V1 版本介绍文章）。如今 V1 版本已经在以太坊上运行了一载有余，证明了这种数学公式兑换模型的可行性和实用性。2020 年 3 月 23 号，官方发布文章介绍即将问世的 V2 版本。那么 V2 有什么改进和突破呢？就让我们来瞧一瞧（官方博客：Uniswap V2）。

本文主要从技术角度介绍 V2 的一些特性，分析这些新特性可能带来的改进和影响。这些特性包括：ERC20/ERC20 供给池、价格预言机和闪电兑换。其中关于预言机和闪电兑换会做一些的思考，欢迎有识之士来探讨这些问题。对某项特性感兴趣的读者可直接跳到指定章节。

ERC20/ERC20 供给池

V1 版本只能通过 ERC20 和 ETH 建立供给池。如果我们使用 DAI 去兑换 ETH，那就可以直接使用 DAI/ETH 的供给池获得兑换。当我们要进行 DAI 到 USDC 的兑换时，V1 版本是将 DAI 兑换成 ETH，再使用 ETH 去 USDC/ETH 的供给池进行“二次”兑换，最终完成 USDC 到 DAI 的整个兑换过程。

V2 的供给池，可以使用任意两种 ERC20 代币构成。这样做的一个好处是可以降低兑换汇率的滑点，因为每个供给池都会收取一定的费用作为兑换手续费，通过两个供给池兑换那就是两倍的费用。V2 对 ERC20/ERC20 供给池的支持，使 DAI 兑换 USDC 的时候不再需要向两个供给池进行兑换，减少了一半的费用，兑换汇率滑点也会更低。

如果两种 ERC20 Token 之间没有直接的供给池，V2 的路由协议可以在多个供给池之间找到一条优化的兑换路径，在多个供应池之间完成兑换。为了实现 A 到 D 的兑换，可以通过 A 兑换到 B，B 兑换到 C，C 兑换到 D 来完成。

目前代码中的路由协议是 01 版本，需要在链下计算好路径提交给路由协议进行处理。

价格预言机

随着 DeFi 应用的兴起，预言机变得越来越重要，区块链应用对预言机的依赖和要求越来越高。

对预言机感兴趣的读者可以阅读上一篇文章，专门介绍了以太坊上最大的预言机项目 Chainlink（通过Chainlink 实现更多区块链应用）。

但在预言机的发展和探索道路上，可谓事故频发，造成的经济损失不计其数。早有 Synthetix 由于预言机的错误喂价导致 3500 万的 sETH 损失；最近的 bZx 闪电贷套利事件，也是由于平台使用了 Uniswap 作为价格预言机造成了经济损失。

bZx 闪电贷事件中，攻击者使用借出的资金对 Uniswap 进行砸盘，导致其价格剧烈变化。此时，使用 Uniswap 作为预言机的平台由于读取了当前砸盘后的价格，出现了巨大的套利空间。套利完成后，攻击者归还在闪电贷中借出的资金，完成交易。而整个交易过程都在一个区块的一个交易中一次性完成，是为“闪电贷”。

可以发现在 bZx 事件中，由于平台使用了 Uniswap 最后时点的执行价格产生了不符合预期的喂价。尽管这个价格在 Uniswap 是真实的，但和其他平台是价格存在很大的偏差。由于闪电贷在一个区块中迅速完成所有的操作，Uniswap 的执行价格没有和其他平台进行套利拉平的机会，可以认为是一个不符合预期的价格。

V2 的改进是历史将价格保存在链上，并加上了时间权重。它的存储方式是在链上保存了一个累积价格，通过使用两个累积价格的差值和时间差，可以计算出一个具有时间权重的平均价格。

我们知道 Uniswap 的价格变动是跟随交易变化的。如果一直没有交易，那么这个价格会是一个固定的值。假设两次交易的间隔 10 秒，第一次交易后产生的价格 P1 会持续存在，直到第二次交易的发生（10 秒后）才变为 P2。因此 P1 的累积值就是 P1 * 10。累积价格（priceCumulative）即价格和时间差的乘积。在无数次的价格变动中，其中每次的时间间隔分别是 T1、T2、T3...，就有：

priceCumulative = P1 * T1 + P2 * T2 + P3 * T3 + ...

有了累积价格，使用累积价格除以时间就可以得到一个基于时间权重的平均价格。

具体实现如下图：

区块 122，供给池被创建后累积价格（priceCumulative）初始值为 0，此时只是发生了交易，产生了一个截止价格，而累积价格并未产生。

区块 123 的中发生的第一笔交易会更新累积价格，区块 123 和上一个区块的时间差为 7 秒，因此累积价格就是 10.2 * 7，即 71.4。

区块 124 和上一次区块的时间差为 8 秒，使用上一次的截止价格计算的累积值为 10.3 * 8，即 82.4，加上之前的累积值即为 153.8。计算过程以此类推。

当我们知道每个区块的累积价格时，可以通过公式获得任意时间范围内的，带有时间权重的平均价格：

时间权重的平均价格 = （当前累积价格 - 上一次累积价格）/（当前时间戳 - 上一次时间戳）

计算过程中，累积价格包含了上一次交易区块中发生的截止价格，但不会将当前区块中的最新截止价格计算进去，这个计算要等到后续区块的交易发生时进行。因此累积价格永远都比当前区块的最新价格（执行价格）慢那么一个区块。由于慢了一个区块，闪电贷在同一个区块里进行的砸盘价格就不能立即生效。当恶意砸盘发生时，不会影响当前的预言机价格，但是执行价格会立即降低，发现价格变动的套利者会在下一个区块将价格缺口补平。采用这样的机制，使预言机具备了防范闪电贷中恶意砸盘行为的能力。同时，恶意砸盘产生的价格会被套利者发现并迅速补平缺口，由于快速的套利会使砸盘价格存在的时间权重较低，也能极大的提高预言机的准确性。

闪电兑换

也许是得益于闪电贷的启发，V2 版本也将提供闪电兑换的功能。该功能同闪电贷异曲同工，无需任何抵押（空手套白狼），就可以借出 Uniswap 供给池中的 Token，这些 Token 用于“闪电”业务，只要在业务处理完成后，将 Token 即刻归还，就可以完成一笔闪电兑换。

V2 的闪电兑换有一个特点，归还的时候支持使用供给池中的两种不同的 Token。

V2 核心合约 Pair （即供给池）的 swap 函数中实现了 calldata 调用，并且可以让用户先兑后还。假设有一个支持 DAI/ETH 的 Pair（供给池），一开始 ETH 会从 Pair 借出到外部套利合约，然后 Pair 会去调用套利合约实现的 uniswapV2Call 接口。uniswapV2Call 中可以完成一系列的“闪电”业务，之后 uniswapV2Call 再将相应的 ETH 或者 DAI 返还给 Pair。Pair 对 uniswapV2Call 调用结束后，会进行最终的账目核对。如果 Pair 没有收到足够的 ETH 或者 DAI，那么整个交易都将回滚。因此对于套利者，借出一笔 ETH 后，必须在该原子交易结束前再将 ETH 或 DAI 返还（并付上 0.3% 的费率），才能保证整个闪电兑换的成功。

反观最近发生的 bZx 事件，它可能不算是一种攻击，而是多种 DeFi 金融工具结合涌现出的一种“平仓”操作。这样的操作或许会使价值更接近本质。区块链上的价值，会以自动化算法为驱动，在整个区块链网络中以更加迅速的方式流动，bZx 的闪电贷就是一种很好的体现，在一个原子交易中抹平价值和信息的差距。

闪电贷、闪电兑换应该会成为一种常态，拥有专业能力的人，在没有资本的前提下，亦可以捕获价值信息的不对称，从价值转化中获取利益。在传统领域，这必须是具有庞大资本的机构才能完成的操作。

结语

Uniswap 上线之初，就不是一个能使项目方自己赚得金银满钵的项目，他的供给池是由无数的个人用户组成。只要你拥有 ETH 和 token 既可以存储在供给池中获利。通过简单的算法，供给池在交易的过程中持续的增长，最终这些收益又回馈到供给池的提供者们身上。它以低廉的成本，通过区块链完成了一种自组织、盈利和分配的机制，这种机制不会使垄断机构获取暴利，而是按照每个人所提供的资本进行平等分配，是一种真正透明、公正可持续化的机制。

在整个去中心化组织的发展历程中，由于机制的先进性和早期的不完善，不免产生各种新的问题，甚至造成巨大的经济损失。Uniswap V1 作为预言机存在一定的问题，但从 V2 的升级中我们可以看到机制的进一步完善，使之前的问题被化解。同时，闪电兑换的创新，开放了Uniswap 的供给池，为那些缺乏资本拥有能力的专业人士创造了机会。通过这些持续不断的创造和改进，自组织形式在快速的发展和完善。