一.什么是Uniswap v2

Uniswap是基于以太坊上的去中心化交易所，有v1,v2,v3三个版本。本文介绍的Uniswap v2是使用最广泛的版本，其内部以恒定乘积公式（AMM算法）模型为基础，通过流动性提供者（Liquidity Provider）提供流动性来支持币对交易，并将手续费分发给流动性提供者，用来激励更多的流动性提供者加入，支持uniswap的运行。本文将详细介绍Uniswap v2内部原理。

二.运行原理

在Uniswap V2中，交易使用的是恒定乘积公式的自动做市商模式，在一个币对的流动性池中，每次交易后，两个币种数量的乘积不会改变，保持为常数K（在实际交易中，因为存在手续费和整型精度问题的影响，交易后的K值会变大，但不会变小）

1.代币交易

假设池子中有A和B两种币组成（USDT，AAVE等），当前池子中A的数量为x，B的数量为y，两个币的乘积为k,即：x * y = k。此时，交易者使用数量为x'换取数量为y'的币，在交易前后，满足以下等式（暂时不考虑手续费）：

在uniswap v2中，每次会收取0.3%的手续费，即p = 0.003,这笔手续费从交易者的x'中扣除分发给流动性提供者。因此，只有x' *（1-p）的A数量来兑换y'数量的B。剩下p * x'会作为手续费被添加到池子中，此时，上面的等式会变为：

以上就是Uniswap v2中交易的计算方法，对比之下，可以看出有手续费时，用相同数量的A币，所兑换出来的B币数量会减少。并且交易者使用的x'的数量并没有变化，所以k = ( x + x') * ( y - y')这一结果略大于k = x * y的结果。即k的结果不是一成不变，会略微增长。

2.交易路由

在Uniswap中，并不是任意两种币都有对应的流动性池，如果交易者想要把USDT兑换成AAVE，但没有对应的池子（只是举例，实际当中可能存在），只有ETH/USDT,AAVE/ETH的池子。那么，交易者需先将USDT换成ETH，再使用ETH换成AAVE。Uniswap V2合约支持多池子的连锁交易，在交易时，在参数path中提供兑换链路上各个币的合约，在该例子中的顺序为USDT->ETH->AAVE,智能合约会按照该顺序依次换币。交易者需在每个池子中缴纳手续费，所以交易应该避免交易的路由过长。

3.滑点

定义

滑点一般指预设成交价位与真实成交价位的偏差，恒定乘积AMM也存在滑点，一旦发生交易，池中资产的数量发生变化，资产实际的交易执行价就会发生变化，产生滑点。交易额越大，滑点越大，交易者的损失越大。

滑点有两种公式。本文介绍第二种，反映交易者成交后的损失

1.（成交平均价格 - 初始价格）/ 初始价格 => Uniswap v3

2.（成交后价格 - 初始价格）/ 初始价格 => Uniswap v1/v2

滑点的推导

• 流动性池里有两种代币（BNB,USDT）,X代表USDT在池中的数量，Y代表BNB在池中的数量。某交易者用dx数量USDT购买dy数量的BNB。

• Example

假设当前BNB/USDT的流动性池中有20个BNB和10000个USDT。此时可知道 1BNB = 500 USDT 理论上可以用250USDT换取0.5BNB,但实际上却不可以。

k = x * y = 20 * 10000

20 * 10000 = (20 - dy) * (10000 + 250)

=> dy = 0.487

表明只能用250USDT换取0.487BNB。

此时交易后的BNB价格为

250/0.487 = 513 USDT （即此时购买1个BNB需要513个USDT）

根据滑点的计算公式可知：

slippageUSDT = dx/x = 250/10000 = 2.5%

slippagebnb = (513-500)/500 = 2.6%

以上可得出：交易量dx越大，产生的滑点就越大，偏离实际价位就越大（看上面的图），然而当池中的代币存储越多，dx所带来的变化就越小，滑点变化也越小，降低了用户的交易损耗。

• 利用滑点计算TVL（池子深度）

一般池子内的锁仓量（TVL）也就是池子深度代表了项目的热度及安全性，是非常重要的数字指标，深度越小，项目越危险，实际兑换过程中，根据滑点可以迅速计算出池子TVL，作为我们投资的辅助依据。

三.Uniswap v2新特性

和 Uniswap v1相比，Uniswap v2带来了一系列改变，这些变动建立在第一个迭代引入的交换和流动性机制的基础上。

1. ERC20<=>ERC20的代币交换功能。

Uniswap V1只有ETH和其他代币（erc20）之间交换，如果需要erc20和erc20之间交换，则要以ETH作为中间代币来促进交换过程。在v2版本中，取消了这一要求，交易者可以体验erc20和erc20代币的直接交换功能，不再需要ETH作为中间介质。交易次数减少，节省了gas费。

2. Oracle （价格预言机）

• 链上预言机

在未引入Oracle时，uniswap可能存在资产的偏差阈值较大，价格更新较慢等问题。Uniswap V2使用的价格预言机称为TWAP（Time-Weighted Average Price），即时间加权平均价格。不同于chainlink预言机取自多个不同交易所的数据作为数据源，TWAP的数据源来自于Uniswap自身的交易数据，价格的计算等操作都是在链上执行的。因此，TWAP是属于链上预言机。

• 原理与计算

Uniswap V2 中的价格预言，其实就是通过两个公式计算而来。接下来我会逐步分析。

如上图可知，合约第一个区块为block 122，此时的价格和时间差都为0。所以

priceCumulative = 0。

到了block 123时，取自上个区块中最后一次交易的价格10.2，且时间差为7，所以可计算此时的

priceCumulative=10.2 * 7 = 71.4

再到下一个区块 124，去上个区块中最后一笔交易10.3，且时间差为8，可计算出此时的

priceCumulative = 71.4 + (10.3 * 8) = 153.8

block 125同理可计算出此时的

priceCumulative = 153.8 + (10.5 * 5) = 206.3

有了这个基础之后，就可以计算TWAP了。

想必大家从上图就可以清晰的知道如何计算TWAP。该图，是计算时间间隔为1小时的 TWAP，取自开始和结束时的累计价格和两个区块之间的时间戳。用两者的累计价格相减除以时间间隔即可得到这一小时内的TWAP价格了。这是TWAP 最简单的计算方式，也称为固定时间窗口的 TWAP。还有一种方式是基于滑动时间窗口来计算的（这里就不予介绍了）

• 总结

主要介绍了被广泛使用的一种链上预言机 TWAP（时间加权平均价格） ，且介绍了固定时间窗口算法的TWAP。虽然，TWAP是由 Uniswap 推出的，也有很多其他 DEX （去中心化交易所）也采用了和 Uniswap 一样的底层实现，如 SushiSwap、PancakeSwap 等，所以这些 DEX 也可以用同样的算法计算出对应的 TWAP。

但使用 UniswapV2 的TWAP，其主要缺点是需要链下程序定时触发合约中的update()函数，存在维护成本。UniswapV3 的TWAP则解决了这个问题。（下一篇会介绍）

3. Flash Swaps（闪电交换）

• 实现原理

1. 借贷方先向合约借贷x,y token中的一个（或者两个都借贷）

2. 借贷方指定借贷的数量，以及回调函数的参数，调用flashswap方法

3. 合约会先将用户请求借贷的token按照指定数量发给借贷方

4. 发送完毕后，Uniswap Pair合约会向借贷方指定的合约的地址调用指定的回调函数，并将回调函数的参数传入

5. 调用完成后，Uniswap Pair合约检查x,y token是否满足恒定乘积公式

以上过程中都发送在同一个交易中。

• 举例

假设有200个tokenA，1000tokenB。用户想要200个tokenB，此时他可以不用预先支付40tokenA而得到B。用户可以先向合约借贷200tokenB,再去其他defi平台上使用200个tokenB换取60个tokenA，最后将获得的60个tokenA中40个还给流动性池中。这样，流动性池中的token数量不仅没有变化，用户还从中获利。

• 总结

flashswap 可以用来进行 AMM 之间套利，借贷平台清算等操作。flash swap 类似于一个功能更强的闪电贷，一个接口即可完成借贷和交易的操作。flashswap是defi颠覆性操作之一，改变了传统金融借贷和交易的复杂性。也是uniswap这么多年屹立不倒的主要原因之一。

参考文章：什么是flashswap

参考文章：价格预言机的使用总结