解密DeFi交易产品之UniswapV3：聚集流动性、协议手续费、价格预言机

探究DeFi交易产品Uniswap V3：集中流动性、协议手续费、价格预言机

来源：Keegan小钢

UniswapV3 在 2021 年 5 月上线，相较于 UniswapV2，它发生了翻天覆地的变化，变得更加复杂。不过，这些改动可一点儿都不傻，小编在这里为你精简了几个重点：

• 1. 引入了集中流动性机制
• 2. LP Token 变成了不可互换的 NFT
• 3. 每个交易对存在多个不同费率的池子
• 4. 协议手续费治理更灵活
• 5. 价格预言机得到了改进

其中，最核心的改动就在于引入了集中流动性机制。所谓集中流动性，就是让流动性提供者（LP）能够将其提供的流动性“限制”在任意价格区间内，从而“集中”其流动性。也就是说，在 UniswapV3 中，当你要添加流动性时，得设定一个价格区间。看图说话，如下图所示：

默认情况下，这个价格区间是全范围的，即 (0, ∞)。任何人都可以根据喜好调整最低和最高价格，将流动性集中到自己设定的区间内。对了，得提醒一下，流动性的有效期只限于这个价格区间哦。

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来个例子帮你更好理解吧。假设有两位 LP，A 和 B。A 设定在（1000, 2000）这个价格区间内提供流动性，而 B 则选择在（2000, 3000）内提供流动性。当交易价格为 1500 时，只会和 A 的流动性进行交易，交易手续费也分给了 A。B 的流动性则闲置着，无法参与交易，更不可能拿到分红。不过，当价格上涨到 2500 时，进入了（2000, 3000）这个价格区间，此时的交易只与 B 相关，B 所得到的交易手续费就全归 B 所有了。与此同时，A 的流动性就废掉了，也捞不到手续费了。唉，生意就是这么残酷，一会骄傲一会垃圾…

有了集中流动性机制，许多 LP 的流动性就聚集在了当前价格附近的区间，极大程度地提高了资金的利用率。

让我们看看下面这张图，展示了 USDC/ETH 的流动性分布：

全副武装的流动性，几乎都集中在当前价格附近，这可是大部分池子都在的黄金状态。

说起来，集中流动性机制听起来挺高深对不对。其实哪有什么高深，它只是让 LP 把它的流动性“显摆”起来而已。不过，这个机制背后的数学原理那就有点儿复杂了。而且，引入了一些新概念，比如 tick。

其实，UniswapV3 只是把 LP 提供的流动性分成了多个价格区间。为了方便计算不同区间的流动性和手续费分配，UniswapV3 对整个价格范围进行了离散划分，这些离散的价格点叫做 tick。下面的公式就描述了 tick 与实际价格之间的关系:

这个公式告诉我们，当 tick 为 0 时，实际价格是 1；当 tick 为 1 时，实际价格是 1.0001；当 tick 为 2 时，实际价格是 1.0001^2。换句话说，相邻价格点之间的价差是 0.01%。当然，tick 也可以是负值，表示价格 p 小于 1。

在 UniswapV2 里，添加流动性时两个代币的价值是相等的。而在 UniswapV3 中，这已经不再成立。看下面这张图：

上面那张图中，ETH/USDC 当前价格是 1806.97。那么，对于一单位的 ETH，不是按照当下价格 1806.97 来兑换 USDC，而是需要 2184.99。不得不说，两个代币的价值确实不等。此外，添加流动性后，如果 ETH/USDC 的价格下跌，你手里的 ETH 数量就会增加，而 USDC 的数量就会减少；相反，如果价格上涨，手里 ETH 的数量就会减少，USDC 的数量会增加。

基于这一特性，你还可以实现限价单的功能。试想一下，ETH 当前价格是 2500，你觉得价格有可能跌到 2000 以下，那你可以在附近设一个很短的区间，比如（1999，2000）。嗯哼，价格区间始终低于当前价格，你只要准备充足的 USDC 即可。这相当于你挂了一个价格为 2000 的限价买单。当价格跌至此区间，有人交易时，区间内的 USDC 就会被兑换成 ETH（实际上是 WETH）；直到价格完全跌破这个价格区间上限，此时池子中的所有 USDC 都变成了 ETH。最后，你撤走流动性，之前的限价买单就可以成交了。前提是，你得注意以下两点：

• 1. 如果价格没有穿过整个价格区间，你只能兑换部分 ETH
• 2. 成交之后，别忘了撤走流动性，不然价格再次回到该区间时，你所兑换的 ETH 可能又得被换回成 USDC

接下来，咱们说下两个版本间的另外一个变化。在 UniswapV2 里面，流动性是公用的，每个 LP 都有相应的份额。这些份额是可以互相交换的，所以就可以用 ERC20 代币来表示流动性。但在 UniswapV3 中，添加了对价格区间的限制，使得每次添加的流动性都是独一无二的。因此，用 ERC20 来表示流动性已经不适用，而使用 ERC721 就非常合适了。每次添加的流动性也被称为“头寸（position）”，因此用一种独立的 NFT 来表示就很合理。

UniswapV2 的交易对只有一个流动性池，并且交易手续费率是统一的千分之三。甚至在 UniswapV3 的最开始版本，它也只有一个费率，分别是 0.05%，0.3% 和 1%。然而，在 2021 年 11 月，通过 DAO 治理，UniswapV3 进一步增加了 0.01% 的费率。

在 UniswapV2 中，还有一个协议手续费，和交易手续费一样，是基于全局设定的费率。如果打开了协议手续费，你可以得到交易手续费的 1/6。然而，UniswapV3 中的协议费率就更灵活了，它不再是固定的 1/6，而是可以配置为 1/N 或 0。而且，每个池子还可以设定不同的协议费率。比如，A 池设为 1/6，B 池设为 1/8，C 池设为 0。

价格预言机方面也有所改进。我们之前在区块链预言机章节中已经介绍了 UniswapV2 和 UniswapV3 的预言机。这里，补充一点，在 V2 中，记录了价格的累加值，使用时进行时间间隔除法运算，这是算术平均的一种形式。而 V3 累加的是 log(price, 1.0001)，也就是价格的幂值，使用时还需要除以时间间隔，这是几何平均的一种形式。从几何平均角度看待价格，更能准确地反映实际情况，也更不容易受到短期波动的影响。另外，使用几何平均能极大地节约 gas，因为合约中记录了 tick 的序号，它是整数类型，直接计算更加高效。

在代码方面，UniswapV3 的架构与 UniswapV2 的变化并不大。

• v3-core：核心合约

• v3-periphery：边缘合约

v3-core 包含了两个核心合约：

• UniswapV3Factory：工厂合约

• UniswapV3Pool：流动性池子合约

v3-periphery 也包含了两个核心合约：

• NonfungiblePositionManager：头寸管理合约

• SwapRouter：交易路由合约

与 UniswapV2 不同的是，在 UniswapV3 中，不再将添加流动性、移除流动性和交易兑换的所有功能放在一个 Router 合约中，而是将流动性相关的功能移到一个独立的 NonfungiblePositionManager 合约中，而 SwapRouter 只用于交易入口。

相信以上内容已经给你提供了不少关于 UniswapV3 的有趣见解。接下来的文章中，我们将依次详细介绍这四个核心合约，敬请期待！

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