從ArtexSwap看Dex的另一種架構

2024-07-15 00:07:31

ArtexSwap 是一個去中心化交易所，通過使用 Artela EVM++和 Aspect 技術，去解決 MEV 風險和 Rug Pull 問題，提升了交易安全性和效率，適用於需要高安全性和靈活性的去中心化交易場景。

自以太坊誕生以來，一直數字貨幣、全球支付和應用程序的技術之家。而 DEX 是去中心化金融（DeFi）的基石，畢竟，離开 DEX、DeFi 可以說只是一紙空談。作為一種運行在區塊鏈上的平臺，運行用戶之間的直接交易，和不受任何第三方機構的監管使得其可以打造出更加高級的金融產品。

1、Dex 主流架構

目前以太坊生態上 DEX 可謂是百花齊放，DEX 有許多不同的設計模式，每個模式在功能、可擴展性和去中心化方面都各有利弊。根據交易的機制的不同，DEX 可以分為兩類（如下圖）。

1.1. 基於訂單簿的 DEX

訂單簿是本質是匹配算法，自動去各個市場上尋找還沒有被籤訂的买單和賣單，交易平臺的系統會自動來撮合這些买單和賣單。適用於需要高效價格匹配和靈活交易策略的場景。簡而言之，訂單簿的流動性有兩個來源：交易者和做市商。可擴展閱讀：《淺析：訂單簿模式和自動化做市 AMM》(見附錄)

1.2. 自動做市商(AMM)

自動做市商（AMM）是 DEX 中的一種定價和流動性決定機制。簡單的來說，就是做市商來為流動性池提供流動性資產（兩種資產）。流動性池內的儲備量的乘積維持在 k 值，當用戶拿走一個幣，就需要向流動性池提供另外一個幣來維持這個 k 值。

對於 AMM 的詳細了解，可擴展閱讀：《 UniswapX 研報(上)：總結V1-3 發展鏈路，解讀下一代 DEX 的原理創新與挑战》

1.3 DEX 具有哪些價值？

根據 CoinGecKo 的統計結果顯示，截至到 2024 年 7 月 9 日，已知的 DEX 交易所約有 835 家， 24 小時的交易總量為 83.5 億美元，其中月訪問量達到 3.2 億次。

按交易量計算， 3 個最大的去中心化交易所是 BabyDogeSwap、Uniswap V3(以太坊)和 Orca。

我們對 DEX 和 CEX 的前三大交易所 24 小時的交易額進行計算 DEX 佔到單天交易流動性的 16% ，並且 DEX 相較於 23 年此時的 24 小時交易量同比增長率為 315% （23 年為 20 億），交易量同比增長 166% （23 年為 1.2 億次），顯然市場對去中心化交易平臺的需求極大。

由於去中心化交易所（DEX）使用確定性的智能合約進行交易，沒有中心化第三方的幹預。這種透明的操作方式與傳統金融市場形成鮮明對比。

例如， 2022 年 FTX 作為當時最大的加密貨幣交易平臺之一，因挪用用戶資金事件，在連環下跌中破產，引發了廣泛的市場震蕩。

此外，DEX 通過去中心化的方式提升了金融普惠性，某些 CEX 可能會基於地理位置或其他因素限制用戶訪問。

但總體而言，用戶只需接入互聯網並連接兼容的自建錢包即可使用 DEX 的服務。這種無需繁瑣注冊和審核的模式，使新用戶能夠快速便捷地加入平臺，提升了用戶體驗。

2、DEX 主要風險

去中心化交易所（DEX）能夠確保交易的執行、提升透明性，並且無需許可即可訪問，這些特點顯著降低了交易和提供流動性的門檻。然而，DEX 也伴隨着一些風險，這些風險包括但不限於以下幾個方面：

智能合約風險：盡管區塊鏈技術能安全地執行金融交易，但智能合約的安全性依賴於开發團隊的技術水平和經驗。
搶跑風險：由於鏈上交易的公开透明性質，套利者或 MEV 機器人可能會搶先交易，獲取普通用戶的價值。這些機器人類似於傳統金融市場中的高頻交易者，通過支付更高的交易費並利用網絡延遲，從普通用戶的交易中獲利。
網絡風險：由於交易在鏈上進行，DEX 的交易成本可能很高，且當網絡出現擁堵或宕機時，成本會更高。因此，用戶容易受到市場波動的影響。
Rug Pull 風險：去中心化金融（DeFi）領域中一個常見且嚴重問題，存在大量項目方在吸引大量投資者資金後，突然撤銷流動性並卷款逃跑的行為。目前 Rug Pull 的風險大致可以分為三類：

流動性撤回
开發者持有大量代幣和或者增發
虛假項目

這種騙局導致投資者損失慘重，項目價值瞬間歸零。這對整個 DeFi 市場的信任度造成了重大影響。例如， 2021 年發生的 SushiSwap 事件就是一個典型的例子。SushiSwap 的匿名創始人 Chef Nomi 在項目籌集到大量資金後，突然將开發者基金中的價值 1300 萬美元的 SUSHI 代幣出售，引發市場恐慌，導致代幣價格暴跌。雖然後來 Chef Nomi 將資金歸還，並由社區接管項目管理，但這一事件對投資者造成了巨大的損失和心理衝擊。

3、從 Bancor 延伸到 DEX 的問題

如果說誰是第一個喫 AMM 這只螃蟹的項目那就不得不提一下 Bancor 了，說起來有點可憐，在 DeFi 熱潮之前它並未受到廣泛關注，因此許多人錯誤地認為 AMM 是 Uniswap 發明的。

如今，隨着 Bancor V2版本，才推出，盡管V2引入了諸如預言機提供最新價格和根據預言機價格更新代幣池比重等創新設計，但它仍存在一些缺點。

預言機的引入雖然可以提供更准確的價格信息，但也帶來了實施上的挑战。例如，如果在中心化交易平臺上沒有相應的交易對價格，這就產生了一個先有雞還是先有蛋的問題。此外，預言機的可靠性和安全性也值得關注，預言機可能會成為攻擊的目標，導致價格操縱和其他安全問題。
動態池模式雖然能夠根據預言機的價格更新代幣池的比重，但在市場波動性較大的情況下，流動性提供商（LP）可能會面臨更大的虧損風險。市場波動性越大，LP 的無常損失可能越嚴重，這可能會導致流動性提供商撤資，從而影響流動性池的穩定性和交易效率。
Bancor 的設計還可能面臨對手方風險。雖然引入了預言機機制，但如果市場價格波動劇烈，預言機無法及時更新價格，流動性提供商仍可能面臨較大的風險。預言機價格更新不及時或不准確，都可能導致 LP 在價格波動中虧損。

盡管 Bancor V2版本引入了許多創新設計，但其復雜性也增加了用戶的學習和使用門檻。相比於其他較為簡單易用的 AMM 模型，Bancor 可能需要用戶具備更多的專業知識和技術背景，才能充分理解和利用其新功能。這可能會限制其用戶增長和市場接受度。

4、ArtexSwap 的 DEX 實現

ArtexSwap 平臺的運行方式類似於 Uniswap，但通過使用 Artela EVM++的本身功能增強了安全性。

4.1 Artela 的可擴展性機制

首先，為了更好了解 ArtexSwap 的底層環境，要我們先來簡單來談一下 Artela 的底層運行機制。這裏的可擴展性其實包含着兩層含義，即 EVM 的擴展性和性能。

對於擴展性，Artela 引入了 Aspect 技術來進行實現，這一技術支持开發者在 WebAssembly（WASM）環境中創建鏈上自定義程序，這些程序可以與 EVM 協作，為 dApp 提供高性能的定制化應用特定擴展。

可擴展閱讀：《V神全文解讀：Web3.0 基礎設施的下一站，是「封裝 or 擴展」？》(見附錄)

而從性能的角度而言就是改善 EVM 的執行效率，我們都知道 EVM 是一個串行的虛擬機環境，相較於如今的硬件來說這種方式的利用率是非常低下的，所以並行處理就顯得尤為重要了。

要實現並行執行如何解決以下幾個問題：

1、如何解決同時期執行的事物是否存在衝突？

採用預測性樂觀執行的並行執行策略，假設初始狀態下事務之間沒有衝突，每個事務記錄修改但不立即最終確定。

在事務執行完畢後進行驗證，檢查是否存在衝突，若有則重新執行。

預測性是通過 AI 模型分析歷史交易數據，預測交易依賴關系，優化執行順序，減少衝突和重復執行。

相比之下，Sei 和 Monad 依賴於預定義的交易依賴關系文件，缺乏 Artela 基於 AI 的動態預測模型的自適應能力，是 Artela 在減少執行衝突方面的優勢

2、如何提高 IO 的速度，減少事物執行的等待時間？

採取異步預加載技術來解決狀態訪問引起的輸入輸出（I/O）瓶頸。Artela 在交易執行前，通過預測模型預先將所需狀態數據從慢速存儲（如硬盤）加載到快速存儲（如內存）。這種提前加載和緩存的數據技術，使多個處理器或執行线程能夠同時訪問，提高了執行的並行度和效率。

3、如何解決數據寫入時的膨脹和數據庫處理的壓力增大問題？

Artela 結合多種傳統數據處理技術，开發了並行存儲系統，提高了並行處理的效率。並行存儲系統主要解決兩個問題：一是實現存儲的並行化處理，二是提高數據狀態高效記錄到數據庫的能力。在數據存儲過程中，常見的問題包括數據寫入時的膨脹和數據庫處理壓力增大。為此，Artela 採用了狀態承諾（State Commitment，SC）與狀態存儲（State Storage，SS）分離的策略。這個策略將存儲任務分為兩部分：一部分負責快速處理操作，不保留復雜的數據結構，以節省空間並減少數據重復；另一部分則記錄所有詳盡的數據信息。此外，Artela 通過將小塊數據合並成大塊來減少數據保存的復雜性，從而在處理大量數據時不影響性能。

此外，驗證器節點支持水平擴展，網絡可以根據當前負載或需求自動調整計算節點的規模。這一擴容過程由彈性協議協調，以確保共識網絡中的計算資源充足。

通過彈性計算，網絡節點的算力可擴展，實現了彈性區塊空間，允許根據需求申請獨立的區塊空間，既滿足了公共區塊空間的擴展需求，又保證了性能和穩定性。

使得 DEX 在面對高峯交易時候網絡也能像Web2的彈性擴容一般從容的應對。

值得一提的是，彈性區塊空間作為一種橫向擴展區塊鏈性能的解決方案，其前提是「 交易可並行化 」，只有交易並行度做上去後，才需要橫向去擴展節點的機器資源，以提升交易吞吐量。4.2 ArtexSwap 的 DEX 安全探索

4.2 ArtexSwap 的 DEX 安全探索

ArtexSwap 目前已經更新到了 2.0 的版本，從 ArtexSwap 的架構來看，主要集中在三個安全方面所展开，即：

DEX 該如何去識別和預防惡意行為？
怎么避免用戶交易時受到 Rug Pull 的侵害？
如何去防止高滑點的情況的發生？

Blacklist 機制

黑名單機制是屬於安全重心前置的一種策略，因為從行為的角度來說，參與過“壞事”的地址和用戶再次作案的概率是很高的，通過將具有危險性標注的账戶，地址和合約進行標注，在交易之前 ArtexSwap 平臺可以對交易的雙方和環境進行先驗，Blacklist 機制會持續監控交易活動，逐個排除是否存在黑名單列上的“危險分子”，當檢測到來自黑名單账戶的操作請求時，會自動阻止這些請求，以防止惡意行為發生。

例如，如果某個账戶因為參與過 Rug Pull 或其他欺詐活動而被列入黑名單，該账戶將無法在 DEX 上進行交易或添加流動性，從而保護其他用戶免受潛在損失。

本質上來說， ArtexSwap 提供一套重心後置的 C 端被動防御體系。

Anti-Rug 機制

Rug Pull 是指开發者或大持倉者突然增加代幣供應或抽走流動性池中的大部分資金，從而導致代幣價格暴跌，投資者蒙受巨大損失。

這類一般是伴隨着合約有後門的情況，進入到這一步一般是 Blacklist 機制下的漏網之魚，因為黑名單的信息是存在一定的滯後性的，所以一般情況分為兩種：

這個合約漏洞未被發現，
發現了黑名單沒有。

先說第一種，對於沒有直接證據證明代幣合約是有問題的，ArtexSwap 一般採取樂觀的機制進行處理，即默認它是安全的，但是 ArtexSwap 的平臺會一直會監控任何試圖大幅增加代幣供應量的操作，一旦發現這一類的情況將會進行阻止，並且同時阻止其它用戶對相關代幣的交易來避免損失。

第二種則是依賴於鏈下消息通信，Aspect 在啓用鏈下消息通信的情況下是允許在區塊鏈之外進行交互和數據交換。這使得 ArtexSwap 可以實時從第三方的信息源中獲取相關惡意合約的地址，然後對整個 DEX 上的代幣合約進行安全性檢測，一旦發現存在某個惡意合約，直接阻止其相關的全部操作。

Slippage 機制

需要明確的是，在 AMM 的流動性機制下，發生發生高滑點導致損失是大概率的事件。簡單說一下，滑點是指交易執行價格與預期價格之間的差異，當市場波動大或流動性不足時，滑點會變得顯著，這是機制問題。

顯然，對於 Slippage 的預防是一個「預測性」的問題，針對於流動性不足而言解決的難度是不大的，ArtexSwap 平臺的合約只需要對流動性池做實時性的監控就能達成這一目標。難點在於市場的波動，因為市場是一個外部的事件信息，首先所想到的就是接入預言機來實現市場狀態的獲取。ArtexSwap 為了實現這一點，需要用到其運行的基礎環境，Artela 是支持 Aspect 技術的，ArtexSwap 通過借助這一點在鏈上創建一個 dApp，dApp 可以與第三方預言機進行交互來獲取市場的波動，並且 Artela 支持 AI 代理，通過市場的狀態數據和 AI 的來對某時刻交易的高滑點進行預測，並且結合前面提到的流動性監控來綜合得到一個預估值，預估超過一個閾值（30% ）時，阻止交易執行，從而保護交易者避免因價格劇烈波動而導致的損失。