TIC:Uni V3的數學原理

前言——UniswapV3放出了很多feature，然而其最為本質的迭代依然是對AMM數學曲線的再思考。在過去的兩年中，我們也躬身入局AMM領域，認為AMM最基本的曲線形態已經定型，后續的創新應該會在AMM基本曲線形態的基礎上實現“策略化”，于是我們創造了MOV超導V2。而如今我們看到了V3，突然有一種“久別重逢”的感覺，在尋找這種感覺之余，我們也希望為大家呈現AMM最為深刻的思考路程。因為AMM的時代將會比想象得更為恢弘壯闊。

讓我們直切正題，UniswapV3最耀眼的創新——在AMM上實現集中流動性。

V3給出了一個虛擬儲備金的概念，舉例講解：

在傳統V2中，Alice一次性將500,000DAI和333.33ETH注入儲備池，總價值$1m，提供全區間(0,\infty)的流動性，但實際上ETH的價格波動范圍在很長一段時間內是有局部范圍的，這種為全區間無私提供流動性的行為大大浪費了資本利用效率。

過去30天Uniswap月收入為8420萬美元，環比增加4.2%:金色財經消息，據CryptoRank數據顯示，過去30天收入排名第一的DEX為Uniswap，月收入為8420萬美元，環比增加4.2%。此外，收入排名前十的DEX還包括dYdX、PancakeSwap、SushiSwap、Osmosis、TraderJoe、SpookySwap、GMX、Balancer、Curve。[2022/4/22 14:42:07]

所謂的集中流動性便是讓LP自主選擇波動范圍，只為該范圍提供局部流動性，例如Bob認為未來一段時間內ETH的價格區間在(1000,2250)，并且如果未來真的是在這個區間波動，Bob希望自己獲得的收益能夠跟百萬富豪Alice一樣多，于是Bob一開始只需要投入91,751DAI和61.17ETH，總價值$183,500，遠遠小于Alice實際投入的資金。我們對照下圖來解釋其中的道理。

Kucoin Community Chain 宣布推出 5000 萬美元的生態系統加速器計劃:2月25日消息，Kucoin Community Chain（KCC）宣布推出 5000 萬美元的生態系統加速器計劃，旨在為處于不同開發階段的項目提供支持。KCC生態加速器計劃涵蓋基于KCC網絡構建的項目，包含幫助開發者在網絡上構建創新平臺的集成，以系統的技術支持、營銷、投資、孵化、流動性支持和潛力等形式提供支持和幫助清單。[2022/2/25 10:15:59]

則

即Bob所獲得的虛擬曲線幾乎跟Alice一樣。

上述計算過程是一種反證法，實際上用戶Bob會向系統算法提出自己的需求輸入，包括預測價格區間范圍、當前價格點、最終想要獲得的一個virtualreserves規模。有了虛擬曲線表達式的確定，可以輕松算出a、b、c三個確定的點坐標，進而便算出?x_{real}=61.17以及y_{real}=91751。

近25494枚ETH轉入Uniswap:金色財經報道，Whale Alert數據顯示，北京時間10月27日06:34，25,493.615枚ETH從0x767e開頭未知錢包地址轉入Uniswap，目前價值約999.65萬美元，交易哈希為：0x1e09d5b5ad61fcc41c14ed7be49f898a5da070ac064ea68203642e76ca976f42。[2020/10/27]

同時，也可以看到，一旦未來價格越出了區間，Bob其中一種資產將徹底消失。

全局狀態中有feeGrowthGlobal0(f_{g},0)和feeGrowthGlobal1(f_{g},1)—f_{g}，用來從全局角度統計總的手續費收益。例如，當在一個tick內發生了一筆交易，系統會計算出該筆交易產生的手續費：

f_{a}變量是對所有高于itick的區間的fee統計，f_{b}是對所有低于itick的區間的fee統計，因此在上述總公式中，我們從全局總累計手續費f_{g}中減去所有低于下界i_{l}的累計手續費，再減去所有高于上界i_{u}的累計手續費，便是(i_{l},i_{u})?之間的累計手續費。

BBKX平臺ETF專區 UNI3S /USDT近三日漲幅超過320%:據BBKX行情顯示，BBKX交易平臺ETF專區多個幣對持續上漲，截至今日16：00（UTC+8），UNI3S/USDT當前凈值0.08603美元，日內漲幅17.45%，SOL3L /USDT當前凈值0.2355美元，日內漲幅16.01%，SXP3S /USDT當前凈值1.736美元，日內漲幅11.95%。 杠桿ETF是一種錨定標的資產價格變化的指數基金。BBKX平臺目前已經上線BTC、ETH、EOS多個主流幣種以及HT、BNB、OKB等平臺幣。 BBKX是一家持續分紅的綜合型交易平臺，已獲得節點資本與鏈上基金聯合戰略投資。[2020/9/22]

f_{o}可以理解為一個計算單元，用于累積截止到i?tick的手續費，在它的初始化過程中，我們約定如下：

再來看f_{a}的計算，分成了兩段，可以理解為——

數據：8月加密交易所平均網站流量環比增加26%，Uniswap位居第12:ICO Analytics通過對比七、八月份最受歡迎的加密交易所的網站流量后發現，8月份加密交易所的平均網站流量環比增加約26%，年初至今（YTD）增加61%。其中，去中心化交易所Uniswap首次進入前20名，網站流量環比激增165%，位列第12名。另外，Coinbase、Kraken、Poloniex、Upbit、火幣、Binance的網站流量均環比增加逾30%。[2020/9/8]

如果當前tick等于i或者高于i，此時從全局總手續費f_{g}中減去“累積到itick”的手續費f_{o}(i)，剩下的便是對所有高于itick的區間的fee統計；

但如果當前tick還未抵達i，此時根據對f_{o}的初始化定義為0，則所有高于itick的區間的fee統計尚未產生，為0。

同樣對于f_{b}——

如果當前tick抵達或者超過了i，f_{o}(i)表示累計到i的手續費，也即對所有低于itick的區間的fee統計；

如果當前tick還未抵達i，對所有低于itick的區間的fee統計值即為當前的全局變量f_{g}。

通俗來概括，系統算法要統計某一個range內累計的手續費，

如果當前tick已經處于range內部，即i_{l}\leqi_{c}<i_{u}，只需要從全局手續費f_{g}減去所有低于i_{l}組成的range累計的手續費；

如果當前tick不處于range內部，且低于下界i_{l}，說明尚未在(i_{l},i_{u})區間內產生交易，也就未產生手續費，因此該range內累計量為0；

如果當前tick不處于range內部，且高于上界i_{u}，需要從全局總量中分別去除“兩頭”各自的累計量，即從全局f_{g}中減去所有低于i_{l}區間累計量，再減去“從i_{u}到當前tick區間累計量”。

UniV3計算手續費的過程是一種從微觀走向宏觀的思想，它將空間劃分成離散的，每一個時間刻度只會在一個離散空間上產生交易，從而產生手續費，每一個微觀tick都在各自記錄著自己從最低tick到自身這段區間內的累計手續費總和，然后供上述公式不斷調用，以計算各種宏觀結果。

UniV3已經改變了傳統AMM對LP行為的設定，也不再基于全局流動性和份額來為每一個LP計算手續費收益。對V3來講，它只關注在每一個tick里存在多少“虛擬”流動性，以及這些虛擬流動性產生了多少手續費，算得單位虛擬流動性對應的手續費值；在這個時空之下，我們再把視角切到具體每一個LP上，對于任何LP，都會存在一個“開倉”的區間設定，他在自己設定的區間提供了虛擬流動性，可能是一個tick，也可能是連續多個tick，從最簡單的“一個tick”角度解釋，系統會記得同一時空下每一個LP在此tick注入的虛擬流動性值，并為他們確定出一個比例，以此分得該tick內所有手續費累計。

在實際情況中，LP們還會存在復雜的行為，比如注入/退出的時間紛雜、選擇的range/tick紛雜。但UniV3的大道至簡之處正是利用全局計算來屏蔽掉單個LP視角，只關心ticks視角和Position視角。在確定好上述所述的一系列全局狀態變量的定義后，認真記錄好每一筆swap交易在ticks中發生的情況，同時只記錄每個tick內虛擬流動性的大小，以此為根本去提供swap交易公式以及swap后手續費如何分配給參與該tick的所有LP們。LP的復雜行為體現在空間的不連續性和時間的不統一性兩方面，對于時間不統一性，UniV3還會引入Position這一級別的全局變量為每一個身份記錄下其對range/tick加入/退出時手續費的統計，確保后來的LP不會參與到前序LP們已經累計的收益分配。

如果總結來講，tick-level是對空間上發生的統計，確保起點一致的LP們fee分配，而Position-level是對時間上發生的統計，確保不同起點的LP們fee累計起點不一樣。建議實現者深入V3代碼，才能真正獲得安全計算法。

最后，UniV3過于復雜，但大道至簡，即便去模仿，模仿者依然需要下功夫深刻了解其“微積分”思維。這篇文章只選擇了fee這一個角度呈現UniV3的“數學原理”，也是其實現集中流動性的核心邏輯。而在數學之外，我們有更多驚喜的“哲學意義”發現與大家分享，例如LPtoken的進化、NFT其實并不只屬于藝術領域、V3會存在一個策略博弈、V3對基金池/合成資產的啟示等等，當然也包括與MOV超導V2的“心有靈犀”——AMM的本質是連續性的無限網格，UniV3是在這個無限網格基礎之上再實現了微觀無限網格，是“無數網格機器人的疊加”，MOV超導V2則是在無限網格基礎之上進行了更為宏觀的無限網格，是超級網格。請期待下一篇《UniV3的自然哲學》。

作者：比原鏈研究院

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