中心化交易所:讓小白用戶也能快速搭建去中心化交易所

在這兩個月，我們有幸見證了路印3.0的協議發布，并于Github上開源了其最新技術設計和相關實現。這次3.0的發布是路印在去中心化交易網絡協議中的一個大進步，它結合了創新的區塊鏈技術和零知識證明加密大幅提高吞吐量，并且可以部署在任何支持智能合約的平臺上。

相比于2.0設計，.0提供了2種模式的去中心化協議，分別是開啟數據可用性和關閉數據可用性模式，前者提高了40倍吞吐，后者提高了225倍。

除了3.0以外，還發布了一個新型拍賣協議Oedax，這兩者正在為去中心化交易所的擴容探索新的路徑。

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本文將從技術邏輯和技術細節入手，讓小白用戶也能快速搭建去中心化交易所。

一、使用新型MerkleTree保存賬戶、余額、成交歷史

MerkleTree廣泛應用于眾多分布式應用中，早在比特幣時代，就被用來做交易的SPV證明，方便輕節點校驗交易存在性。而在許多可編程智能合約平臺里，比如以太坊，MerkleTree還常常用來存放智能合約數據。

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在3.0的設計中，為了更好的支持Off-chain和On-chain兩種模式，開發人員設計了一個新型MerkleTree，主要用來組織Account、Balance以及TradeHistory三者之間的關系和數據，并提供快速驗證的能力。

從上圖不難發現，一個賬戶下可以支持多種Token，而Loopring生態系統中的每個參與者都在同一個樹中擁有一個賬戶。同時3.0中采用賬戶級別的nonce設計，而不是Token級別的nonce設計。

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事實上，在以太坊的賬戶模型里，也是使用賬戶級別的nonce設計，nonce值可以簡單理解為該賬戶所有的交易數量。但是不同于以太坊，路印的MerkleTree和賬戶模型中考慮了多種Token以及Off-chain請求。

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每一次交易都會為用戶修改3個token余額，包括tokenS、tokenB和tokenF。該設計帶來的最大好處就是每次交易操作的代價都較低。對于每一筆交易，賬戶本身所在的MerkleTree修改只涉及到一條MerklePath。雖然BalanceTree需要修改3次，但是由于BalanceTree本身比較小，代價同樣較低。

二、三種Block狀態

為了讓MerkleProof的證明生成并行化，3.0的架構中給區塊設定了三種狀態，分別是Committed、Verified和Finalized。

其中，Commited的Block表示該區塊已經上鏈，但是未能被Proven。VerifiedBlock表示該區塊已經提交并通過驗證，但是尚未驗證此塊之前的所有塊，而FinalizedBlock則表示該區塊和該塊之前的所有塊都應被驗證。我們會在第五節的案例中為大家介紹如何利用這些Block的特性創建一個去中心化交易所。

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在3.0的設計中，Proof可以不按順序提交。Proof隨時可以生成，但是直到最大證明生成后才真正有效。比如在比特幣里，我們需要在至少6個塊以后才能認為交易的SPV證明是不可篡改的，在以太坊里由于出塊速度的不同，這個最大證明時間可能為12個區塊以上。

或許有部分用戶擔心資金丟失的風險，在3.0的設計架構中，最差的情況也就是發生區塊和狀態回滾。所有之前請求的塊和對應交易內容需要被重新執行，證明也會重新生成。但是相比于MerkleProof并行化帶來的收益，這點回滾成本可以忽略。同時，MerkleTree的回滾可以通過內容尋址的特性來快速完成，浪費的代價僅僅是少部分的存儲容量。

三、五種Circuit排列

3.0的設計中，還支持5種Circuit排列：

①RingSettlement

②Deposit

③Off-chainwithdrawal

④On-chainwithdrawal

⑤OrderCancellation

這五種Circuit覆蓋了所有Circuit，不管是否支持鏈上數據可用性。同時，為了減少證明時間，還為這幾種Circuit設計了動態的Block配置。

四、性能測試結果

根據官方的測試結果，我們可以發現，3.0的性能相比于2.0有了一個甚至兩個數量級的提升，而每筆交易的Gas費用則減少到了原來的幾十分之一甚至1%以下。這對于去中心化交易所來說無疑是具有致命誘惑的。

五、基于3.0快速搭建去中心化交易所

第一步，設置交易所

Loopring合約提供了完備的接口，你只需要發送一筆交易調用Loopring合約上的createExchange，就可以創造出一個全新的交易所合約。

第二步，交易

①用戶可以使用交易所賬戶創建訂單，訂單將會被添加到DEX的訂單薄中。

②DEX將訂單與另一個訂單進行匹配，并使用ring-matcher私鑰和訂單的dual-author密鑰進行環簽名。

③在RingSettlement結束后，訂單可以顯示為已填寫，但尚未驗證狀態。

④DEX將Ring發送給交易所的運營商，由于這些Ring將要在合理時間內完成，因此運營商架將會在收到Ring之后立刻調用commitBlock操作。

⑤操作員在允許的最大時間內生成證據并調用verifyBlock接口。

⑥DEX現在可以顯示額外的“已驗證”表示以填寫訂單。

第三步，訂單狀態與不可逆

每個訂單都會有以下幾種狀態：

·Unmatched：不與某一個訂單簿匹配

·Matched：與DEX匹配

·Commited：已經調用commitBlock并成塊

·Verified：在一個塊中驗證

·Finalized：該塊包括其之前的所有塊都被證明

只有處于最后一個Finalized狀態的數據才是真正不可逆的。我們可以從上面的流程發現，相比于2.0的協議，3.0在交易所的部署上越發簡單快捷，甚至小白用戶都可以部署自己的去中心化交易所！

隨著3.0的發布和相關合約的升級，TPS和Gas費用不再是制約發展的主要瓶頸，現有的TPS已經可以滿足大部分的去中心化和中心化交易所的場景。

-END-

作者：區塊鏈技術專員

聲明：本文為作者獨立觀點，不代表區塊鏈研習社立場，亦不構成任何投資意見或建議。

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