Foresight Ventures: Crypto-Native 預言機的基礎 TWAP

作者:msfew@ForesightVentures

0.Oracle原理與問題

區塊鏈的數據來源有兩個:一個是鏈上數據(如地址持有的ETH的數量),另一個是鏈下數據(如ETH現在在交易所的價格).要獲取后者,就需要預言機將這個數據告訴給合約.

為什么互聯網也需要有“網下”數據,但沒有預言機問題呢?因為區塊鏈上的數據需要經過共識,因此預言機上傳上來的數據也需要是可信的,而互聯網(Web2)上的數據其實本身都是中心化的.

預言機所需要解決的是從數據源到處理到喂價的信任問題,通常不是數據本身的問題.

1.鏈下Oracle

預言機的信任問題包含了數據源與數據獲取與喂價,針對它們分別有以下解決方案:

a)數據源:可信聯盟/去中心化網絡

我認為數據源可信是預言機信任問題最重要的一個點,但是這些數據很多都是鏈下的,鏈下的數據其實是無法證明是完全可信的,就像你無法證明ETH的價格一定是某個值一樣.無論是采用可信聯盟還是去中心化預言機網絡,都無法生成一個完全沒有套利空間或者OEV的價格.

唯一能解決數據源可信問題的就是在未來如果流動性和經濟活動大部分都聚集在鏈上,而不是交易所的時候,去完全采用鏈上預言機(UniswapTWAP),這樣可以保證數據源是“Crypto-native”和完全可信可驗證的.

b)數據獲取與喂價:可信計算

TownCrier使用SGX來保證數據的獲取可信;Empiric使用StarkNet上的合約來保證數據的獲取和計算可信,且數據源會直接講價格數據發送到StarkNet上的其他合約中,從而達到第一手數據,保證數據源的可信度;Redstone通過SmartWeave智能合約讓任何人都可以成為數據處理者,且使用Arweave存儲價格數據從而保證數據可信和可以在事后被驗證;Chainlink使用Chainlink網絡的鏈上聚合合約來計算出數據結果,再發送到區塊鏈上.

加密貨幣交易所Luno將于6月停止向新加坡用戶提供服務:金色財經報道，加密貨幣交易所 Luno 將于 2023 年 6 月 20 日起停止向新加坡用戶提供服務，用戶需要在 6 月 19 日之前從 Luno 中提取所有加密貨幣或新加坡元。如果用戶未能在 6 月 19 日之前提取其持有的加密貨幣，這些加密貨幣將以現行市場價格出售并以新加坡元存儲，出售將適用 Luno 現有的 0.75% 即時交易費用。[2023/4/17 14:08:53]

任何應該上鏈的應用最終都會被上鏈,這樣才能滿足區塊鏈透明化,可驗證,無需準入門檻,去中心化的特點.

完全鏈上化的價格預言機會徹底解決數據源和數據獲取與喂價問題,讓DeFi應用給所有人帶來經濟活動上的自由.

2.TWAP(Time-WeightedAveragePrice)

TWAP是Uniswap所推出的價格預言機.它的數據源完全來自Uniswap協議自身的交易數據,數據的獲取和處理也是完全在鏈上進行,開發者也可以直接在鏈上使用UniswapTWAP進行代幣價格計算.

TWAP的原理是基于每個區塊的最后一筆tx時的代幣價格,結合區塊時間,計算出協議整個歷史中一個代幣的價格總和,從而使用時可以重新計算出一個平均價格.

使用最后一筆tx時的價格,是為了讓攻擊者的攻擊成本不可預測,從而增加預言機安全性.因為就算攻擊者在一個區塊的最后一筆交易中控制了價格,他也無法預知下一個區塊中的相關活動的排序等信息.根據鏈上分析,這種跨區塊的攻擊還沒有發生過.(劇透一下,PoS好像就不一定,后文會說).

FFC與圖盧茲足球俱樂部達成戰略合作:11月17日消息，圖盧茲足球俱樂部發推表示，其與FFC達成戰略合作。 圖盧茲足球俱樂部是法甲頂級俱樂部之一。FFC是LIGUE 1旗下多家頂級足球俱樂部共同打造的Web3足球生態項目，旨在促進足球文化在世界范圍內的傳播。[2022/11/17 13:15:49]

加入時間的變量,是為了進一步增加攻擊成本,通過犧牲對即時價格的反映,保持價格的整體穩定性和安全性.

3.UniswapV2TWAP

V2TWAP的使用可以是直接拿到一個時間段內的總價變化,除以設定的時間段t,就可以得出一個平均價格,作為代幣的價格.每隔一段時間(不一定是t,可以用滑動窗口算法,延遲就更小),則重新獲取最新時間段內的價格.

對于TWAP來說,時間參數越長,更新越慢,但安全性越高,因為價格操縱的成本基本上就是時間區間內在每個區塊上套利和發送交易的開銷.

4.UniswapV3TWAP

V2TWAP是用時間段內的總價(price*time),V3是時間段內的總tick(tick*time).

V2中我們提到了要每隔一段時間去重新獲取價格,這可能就需要Keeper的參與,UniswapV3解決了這個問題.

V3直接通過一個可定義長度(視需求和網絡時間戳行為不同而定)的數組來存儲區塊時間戳和總tick,當合約產生Swap等交互時,這個數組就會被更新,無需Keeper的主動觸發.

除此之外,使用時還需要把tick轉換成價格,稍微比V2難用一點.

莫斯科交易所起草數字金融資產和證券交易法案:9月24日消息，莫斯科交易所（MOEX）正在起草一項法案，旨在允許數字金融資產（DFA）以及基于DFA的證券交易。MOEX監事會主席Sergei Shvetsov表示，該法案目前正在接受俄羅斯中央銀行的審查。

Sergei Shvetsov在一次銀行會議上表示，該法案預計DFA和DFA憑證可以像證券一樣交易。“該交易所及其子公司將向監管機構申請，我希望他們將獲得交易所運營商的地位”，以進行DFA交易。“如果該法律通過，俄羅斯存管機構將能夠在其鏈上賬戶中持有DFA，一旦客戶需要基礎資產，他們就贖回憑證，并在鏈上賬戶中接收資產。”

據此前報道，今年8月，一位高管透露，莫斯科交易所計劃在年底前提供數字金融資產產品。9月份，俄羅斯總理Mikhail Mishustin要求中央銀行和莫斯科財政部在12月1日之前提交有關俄羅斯聯邦數字金融資產（DFA）市場未來的具體建議。財政部和貨幣當局還必須與俄羅斯金融監管機構Rosfinmonitoring、聯邦稅務局和聯邦安全局合作，在12月19日之前就旨在規范發行和流通俄羅斯數字貨幣的法律草案制定統一立場。（Cointelegraph）[2022/9/24 7:18:45]

5.TWAP的限制

既然TWAP那么好用,那么可信且可驗證,完全去中心化,那為什么Chainlink被如此廣泛采用呢?

寫本文的動機其實就是看到了推特上有人說,EulerFinance從TWAP切換到Chainlink是一種升級(注意此人ID…==).

他稱TWAP是非常不安全的,因為PoS之后可以進行多區塊的預言機操控,這個其實是可以完全被解決的.

礦機公司中科聲龍完成A輪融資，英特爾資本領投:據官方消息，Sunlune LTD.（簡稱中科聲龍，英文SUNLUNE）宣布順利完成A輪融資，本輪融資由英特爾資本（Intel Capital）獨家戰略投資，具體融資數額暫未披露，預計規模數千萬美元。

Sunlune LTD是一家注冊在開曼群島，總部設于新加坡，設計運營在中國的芯片設計公司。中科聲龍最早成立于2009年，長期致力于計算機系統結構的研究開發，于2018年實現升級轉型，專注于存算一體高通量算力芯片的研發。[2022/9/14 13:28:56]

相比之下,我認為TWAP完全去中心化和完全鏈上操作的優點會比Chainlink好很多,在長期看來,如果沒有顯著的需求上的差別(比如你要把天氣數據搬到鏈上),那么最好的選擇還是TWAP.

TWAP和Chainlink的對比如下:

TWAP被全面碾壓,但我個人認為,去中心化和安全性是1,而其他的因素是0,完全鏈上化是一種趨勢.任何人都可以做一條比以太坊快非常多,便宜非常多,支持更多語言的智能合約平臺,但卻無法殺死以太坊.

6.PoS后TWAP的風險

ChainLinkGod所說的PoS網絡中對TWAP預言機的攻擊問題,EulerFinance的工程師自己就知道潛在解決方案,Uniswap的工程師也考慮到了.

PoS后,因為出塊者可預測了,所以更容易結合以下方式進行多區塊攻擊:

大Validator可能被連續分配區塊

通過Flashbot來發送Privatetx

億萬富翁Lee Cooperman：NFT和加密貨幣是“垃圾”，市場短期內難以復蘇:6月19日消息，美國億萬富翁對沖基金經理Lee Cooperman認為，目前的熊市周期不會消退，至少在可預見的未來是如此。

Cooperman在接受CNBC Squawk Box節目采訪時，除了將市場暴跌歸因于全球宏觀經濟因素外，還抨擊特殊目的收購公司（SPAC）、NFT和加密貨幣，并將其稱為導致市場暴跌的“垃圾。Cooperman表示，這是熊市。我們經歷了我所知道的最投機的時期之一：SPAC和諸如此類的垃圾，Crypto和NFT。我認為短期內不太可能回到牛市。（Zycrypto）[2022/6/19 4:38:14]

Multi-blockbundle

PoW和PoS的不同情況下,針對V3ETH/USDC交易對的30分鐘時間窗口(144個區塊)的TWAP,要操縱價格造成30%的波動,需要以下成本:

PoW:23.7萬億美元

PoS(連續控制窗口內2個區塊情況下):23.7萬億美元

PoS(連續控制窗口內3個區塊情況下):95億美元

PoS(連續控制窗口內5個區塊情況下):1.03億美元

控制越多區塊,操縱的成本就顯著地越低,那么解決方案是啥呢?

暫時性解決PoS后TWAP的操縱風險的方法是:

選擇更大的時間窗口

選擇流動性更好的池子.

完全解決PoS后TWAP的操縱風險的方法是:

用Median而不是Average.

這樣操縱者就需要控制超過半數的區塊,才能操縱價格,對比上面的情況,就需要控制73個區塊,這個數字應該大到無法表述了.

7.未來的預言機

我認為在未來,一個完美的“預言機”需要:

完全來自鏈上的可驗證數據源(那么就是基于TWAP),且支持多鏈.

通過ZK或完全鏈上可信計算進行數據獲取和處理.

但是這些可能就需要處理以下幾個現存或將會出現的小問題:

滿足種類,精度,時效性需求的鏈上數據(當然Chainlink等一樣有價格延遲的問題,而且本身就是為了數據安全性而犧牲時效性)

徹底解決TWAP數據源價格操縱(更深的池子,更大的窗口,使用中位數而不是平均數)

整個預言機信任短板的消除(多簽?網絡去中心化程度?不靠譜的Fisherman機制?)

數據的跨鏈獲取與喂價,多鏈場景中鏈上數據的可信傳輸

數據源多樣性(比如只用UniswapV2或者V3不太好)

可信環境下執行的Keeper(如果需要的話)

我相信在未來,越來越多的經濟活動會發生在鏈上,越來越多的價格數據和交易對會存在于DEX上,Uniswap也就可以提供更好的TWAP,也就會有其他方案能基于TWAP實現我設想中的完美預言機,最終達成一個100%去中心化的金融系統.

關于ForesightVentures

ForesightVentures押注加密貨幣未來幾十年的創新歷程，旗下管理多支基金：VC基金、二級主動管理基金、多策略FOF、特殊目的S基金「ForesightSecondaryFundl」,總資產管理規模超過4億美元。ForesightVentures堅持“Unique,Independent,Aggressive,Long-term”的理念，通過強大的生態力量為項目提供廣泛的支持。其團隊來自包括紅杉中國，中金公司，谷歌，比特大陸等頂級金融和技術公司的資深人士。

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1b:

https://medium.com/@EmpiricNetwork/empiric-network-the-next-generation-of-oracles-data-directly-from-the-source-514b46a53f3

2:

https://docs.uniswap.org/protocol/V2/concepts/core-concepts/oracles

https://arxiv.org/abs/1912.01798

3:

https://mp.weixin.qq.com/s/h2D4oyq11Q2HwG0SU9SBbQ

4:

https://mp.weixin.qq.com/s/1axeS5XLnZ9wwt4Yix3sfw

5:

https://twitter.com/ChainLinkGod/status/1567529586405310464

https://blog.euler.finance/euler-integrates-chainlink-to-get-ready-for-the-merge-9b97a056f67f

https://smartcontentpublication.medium.com/twap-oracles-vs-chainlink-price-feeds-a-comparative-analysis-8155a3483cbd

6:

https://ethresear.ch/t/median-prices-as-alternative-to-twap-an-optimised-proof-of-concept-analysis-and-simulation/12778

https://drive.google.com/file/d/1fuuKGWdaVdXQoN_d4Riq4rsSB5OtzaJA/view

https://ethresear.ch/t/median-prices-as-alternative-to-twap-an-optimised-proof-of-concept-analysis-and-simulation/12778

7:

https://ercwl.medium.com/whats-wrong-with-the-chainlink-2-0-whitepaper-for-simpletons-d50f27049464

https://twitter.com/matthuang/status/1567383047858966528

來源：金色財經

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