Layer 2 網絡之間的流動性割裂是需要解決的重要問題,DeGate Bridge 提出了基於低滑點 AMM 曲線的新型跨 Rollup 流動性方案。

撰文:DeGate

毋庸質疑,Layer 2 擴容技術可以幫助以太坊實現性能的躍進,但是退出期的用戶體驗以及不同 Layer 2 網絡之間的流動性割裂的問題是所必須要面對的大考。

其中最爲明顯的問題就是 Layer 2 的資產退出到 Layer 1 的時間窗口問題,特別是對於早期的 Optimistic Rollup 網絡,基本都有 7 天的保護期。這也就意味着用戶的二層資產如果需要退出到一層,需要等待 7 天時間,在這期間這筆資金是凍結狀態無法使用的。

DeGate 作爲致力於以太坊 Layer2 基礎設施建設的團隊之一,我們看到了也有很多團隊開始致力於 Layer 2 資產流動性的解決方案,其中有通過狀態通道,基於自建預言機和引入中間代幣橋接的實現方案,其中各有利弊。

我們覺得現階段完全去中心化的跨狀態機的消息通訊需要有更成熟的二層預言機網絡來驗證。在現階段基礎設施條件下,優秀且足夠好的流動性解決方案需要具備 : 第一,能夠通過市場方式對不同層的流動性分佈進行自動調節。第二,能夠實現資金效率最大化的 0 資金凍結的非預付方案。 第三,最低的 Gas 消耗和最優的用戶體驗也至關重要。

DeGate Bridge 是基於優化穩定幣 AMM 曲線,基於交易市場的方式實現的跨層資產轉移的快速通道,首期的 Bridge 將通過中心化託管資產的方式實現,當以太坊上 L2 出現成熟的預言機服務後,DeGate Bridge 將轉向以去中心化的方式實現資產的橋接。

當前 DeGate Bridge 服務的架構圖如下,當前完整功能已完成在 Arbitruim V4 版本的測試網的部署,可訪問 體驗
五分鐘瞭解 DeGate Bridge:基於低滑點 AMM 曲線的跨 Rollup 流動性方案

DeGate Bridge 的目標是在 Rollup 生態早期能夠幫助以太坊資產遷移門檻最大程度的降低,服務基於以太坊 Rollup 的二層基礎設施的應用大規模落地,基於這個目標形成了現有的 DeGate Bridge 方案。

優化穩定幣曲線

Curve 所提出的穩定幣 AMM 曲線對同類資產類型的兌換十分友好,能夠讓價格儘量接近 1:1,同時又不會在某一筆交易後使流動性枯竭。並且該曲線本身支持超過兩種資產的同池兌換,我們可以認爲 Curve 的穩定幣曲線對於同類資產在不同 Rollup 層的流動性兌換也同樣適用。

先簡單解釋一下幾種 AMM 的情況和特點,假設一個池子裏面有兩種網絡下的同一種資產 , 假設資產在 Rollup A 中爲 X 和在 Rollup B 中爲 Y。

如果目標是價格穩定,那麼最簡單的公式是 x + y = D, 假設 Alice 希望兌換 dx 數量的 X,那麼 (x + dx) + (y - dy) = D, 則 dy = y - (D - (x+dx)) = dx。但是這樣的問題是流動性會很快枯竭,如果有一筆需要兌換大於等於 Y 的當前餘額,那麼就無法進行了。

如果使用 Uniswap 的公式,x * y = k,假設 Alice 希望兌換 dx 數量的 X, 那麼 (x+dx)*(y-dy) = k, 所以可得 dy = y - k/(x+dx) , 這樣不會出現流動性枯竭,但是在 x 和 y 數量不平衡的情況下價格波動會很大。

而 Curve 曲線則是在加法和乘法的基礎上增加了一個係數 A

五分鐘瞭解 DeGate Bridge:基於低滑點 AMM 曲線的跨 Rollup 流動性方案

從公式可以看出 :

  1. A 趨向於 0 時 , 價格曲線趨向於 uniswap 的曲線
  2. A 趨向於正無窮時 , 價格曲線趨向於直線

而在 Rollups 模型中,特別是 Optimistic Rollup 的 Layer 2 到 Layer 1 需要一定的保護期,而 Layer 1 到 Layer 2 是實時的,所以我們可以大致判斷在網絡早期的一般情況下,Layer2 上的同種資產由於流動性受限,價值會略低於 Layer1 上的資產。如果 Price L1/Price L2 大於 1,例如 1.0x,那麼會導致 Layer 1 和 Layer 2 的池子資金失衡,例如是這樣的 L1:L2=20:180,那麼此時交易的滑點會高,不利於用戶完成大額交易,做市池的資金利用效率也會降低。這裏兩邊資金池失衡的程度取決於 A 的取值,首先,我們希望 A 的取值是大的,以提高資金利用效率。 所以我們希望對公式做一定的人爲偏移,使得在價格均衡點,例如 1.0x 處,真實餘額比例是 L1:L2=100:100。

所以在 DeGate Bridge 的具體實現中,我們改進了這個公式,增加了一個 b 參數

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可以通過以下簡化公式來理解

五分鐘瞭解 DeGate Bridge:基於低滑點 AMM 曲線的跨 Rollup 流動性方案

通過對 b 的調節,DeGate Bridge 中對二層資產增加了一個默認的偏移量,使得 L1:L2 的價格均衡點不是 1, 而是略高於 1。

那麼我們是否可以得出結論,係數 b 應該是一直乘在 L2 的真實餘額上,使得出現以下我們想要的場景:

  1. Price L1/Price L2=1 的時候,真實餘額比例 L1 : L2= 100 : 100/b
  2. 在均衡點 Price 1/Price 2 = 1.0x 的時候,真實餘額比例 L1 : L2 = 50% : 50%,即兩側等量。

非合約實現的「優勢」

當前以太坊的網絡情況,Gas 消耗是一個不容忽視的問題。我們調研了大多數 Rollup 方案的原生資產橋,在資產從 Layer1 到 Layer2 的場景下,Gas 消耗大多需要十幾萬 Gas,也就是說按照以太坊當前價格,一筆資產上 Layer2 需要支付幾十美元的 Gas 費用。這個門檻將極大的阻礙以太坊 Layer 2 的落地。

雖然我們知道使用智能合約方式也許會有一定的信任優勢,但是在目前還未有成熟的二層狀態預言機方案,大多數方案都基於一定的安全假設和信任基礎,鑑於對用戶體驗和費率的權衡,我們覺得使用非合約中心化的方式是以太坊 Layer 2 早期階段資產遷移具有一定優勢的的方式之一。

下面將以 DeGate Bridge 和 Optimistic Rollup L2 原生橋對比爲例,說明 L1-L2 Bridge 的工作原理。

舉例,Alice 希望將 1 L1 ETH 轉換成 L2 ETH,我們假設:

1 L2 ETH = 0.995 L1 ETH
DeGate Bridge 費率 = Curve 費率 = 0.04%
Gas 價格 = 100 Gwei

經由 Optimistic Rollup 原生通道:

  • Alice 發送 1 L1 ETH
  • Alice 爲 L1 上的交易支付 ~45,000 gas
  • 交易被處理後,Alice 立即收到 1 L2 ETH
  • 最終,Alice 支付了 1.0045 L1 ETH,獲得 1 L2 ETH
  • L2ETH / L1ETH = 1 / 1.0045 = 0.9955

經由 DeGate Bridge 通道:

  • Alice 發送 1 L1 ETH
  • Alice 爲 L1 上的交易支付 21,000 gas
  • 約 5 分鐘後,Alice 從 DeGate 收到 1 / 0.995 * (1 - 0.04%) 數量的 L2 ETH
  • 同時,DeGate 向 Alice 收取這筆 L2 交易的費用: x gas — 非常低,可忽略不計
  • 最終,Alice 支付了 1.0021 L1 ETH,獲得 1.0046 L2 ETH
  • L2ETH / L1ETH = 1.0046 / 1.0021 = 1.0025

在這個示例中,Alice 節省了 ~0.7% 的資金,代價是額外等待 5 分鐘,以及信任 DeGate Bridge 的託管式運營(今後將轉爲去中心化)。

下面我們反轉方向,讓 Bob 轉換 1 L2 ETH 成爲 L1 ETH:

經由 Optimistic Rollup 原生通道:

  • Bob 發送 1 L2 ETH
  • Bob 在 L2 上支付的 gas 費用很低,可忽略不計
  • 7 天后,Bob 在 L1 上領取 1 L1 ETH,併爲此支付 ~61,000 gas
  • 最終,Bob 支付了 1 L2 ETH,獲得 0.9939 L1 ETH

經由 DeGate Bridge 通道:

  • Bob 發送 1 L2 ETH
  • Bob 在 L2 上支付的 gas 費用很低,可忽略不計
  • 約 5 分鐘後,Bob 從 DeGate 收到 0.995 / 1 * (1 - 0.04%) 數量的 L1 ETH
  • 同時,DeGate 向 Bob 收取這筆 L1 交易的費用: 21,000 gas
  • 最終,Bob 支付了 1 L2 ETH,獲得 0.9925 L1 ETH

在這個示例中,Bob 支付 ~0.14% 的額外成本,將原本 7 天的等待期縮短到 5 分鐘。過程中 Bob 同樣需信任 DeGate Bridge 的託管式運營。

完全去中心實現

爲什麼 DeGate Bridge 不一開始就以去中心化的方式實現,讓 L1 和 L2 上的資金池都由智能合約來託管呢?

原因是非常技術性的:L1 和 L2 分別是獨立的狀態機, L1 的狀態可以通過原生的通道立即傳遞給 L2,且 L2 可以完全信任該消息,因爲 L2 本身的安全性都是依賴 L1 的;而反過來卻不可以,也就是說,基於 Optimistic Rollup L2 的狀態通過原生的通道傳遞給 L1 的時候,L1 不能立即信任該消息,而是要有一定的等待期,等待期是爲給潛在發生的挑戰留足時間,以此來制止和糾正 L2 上潛在的作弊。

DeGate Bridge 的去中心化實現,依賴於從 L2 向 L1 上傳遞準實時消息的可靠成熟的預言機,當這樣的預言機出現後,DeGate Bridge 將能夠啓動去中心化的升級,屆時 DeGate Bridge 也將獲得去中心化產品的特性:

  1. Bridge 資金池不設 Admin Key,即任何人無法以任何形式挪用用戶的做市資金;
  2. 任何人均可利用 DeGate Bridge 的交互界面的開源代碼,自行部署交互界面後接入 DeGate Bridge 協議。

在完全部署去中心化版本之前,資金池將由 DeGate Home Dao 和社區合作伙伴共同建立,若產生資金安全問題,由 DeGate Home Dao 所有資產進行擔保賠付。

展望

我們希望通過 DeGate Bridge 的部署,能夠高效的幫助以太坊 Layer 2 生態能夠更快的落地,我們也期待和願意同以太坊社區生態項目建立合作,一同建立更多樣資產的跨層通道。


附 : DeGate Bridge 測試網功能 (部署與 Kovan 和 Arbitrum V4 測試網)

1. 訪問 DeGate Bridge

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2. 通過水龍頭 Faucet 獲取測試代幣 KUSD(ERC20),也可以通過水龍頭頁面跳轉獲取 KOVAN 上的 ETH 作爲測試的 GAS。

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3. 幾十秒後你將獲得 100 個 KOVAN 網絡的 KUSD 和 Arbitrum 測試網的 KUSD。

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4. 首先選擇從 Kovan 網絡兌換 20KUSD 到 Arbitrum 上,簽名後即開始兌換流程

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5. 訂單發起後,在訂單詳情中可以明確清晰的看到交易目前的狀態,交易共會通過本層確認和目標層發送兩個過程,所有過程中的費用消耗也將羅列,整個過程大概 5 分鐘

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6. 同時也可以嘗試反向將 Arbitrum 上的 KUSD 換到 Kovan 網絡,因爲需要在 Arbitrum 上發起交易,Metamask 會自動彈出提示添加 Arbitrum 網絡並完成切換

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7. 完成後可在首頁查詢到歷史的訂單記錄

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