最近、DeFi分野の評価方法のまとめを行っています。いくつかのケースを研究した結果、影響力や進化の論理から見ても、Uniswapは典型的な代表例です。

UniswapのV1からV4への進化と、UniswapXプロトコルの導入は、DEX取引の機能革新とメカニズムの最適化という内的論理に基づいています。

V1はAMMを暗号分野に初めて実践し、V2はETHのリスクエクスポージャーを減少させ、操作が難しい価格オラクルを導入し、V3は集中流動性を通じて資本効率の低下問題を解決し、V4はカスタマイズ可能なDEXを実施し、UniswapXプロトコルはオークションメカニズムを通じて第三者アグリゲーターの競争力を強化し、価格スリッページの最適化を実現します。

Uniswapの発展の歴史

Uniswapの地位と影響力は説明不要です。Duneのリアルタイムデータによれば、Uniswapは今もなお市場シェアで第一位のDEXです。

トップDEXとして、時間はそれほど長くありませんが、何度もイテレーションを行い、発展の歴史を見てみましょう。

2017年6月、Vitalikは記事を発表しました：On Path Independence；

2018年11月、Uniswap V1がリリースされました：ETHとERC-20トークン間の取引をサポートします。

2020年3月、Uniswap V2がリリースされました：任意の2つのERC-20トークンペアの取引をサポートします。

2021年5月、Uniswap V3が発表されました：LP資金の利用率を向上させ、流動性の集約の概念を提案しました。

2023年6月、Uniswap V4が発表されました：フック契約の導入によるカスタマイズ、価値漏洩の防止。

2023年7月、Uniswap Xが発表されました：オンチェーンとオフチェーンの流動性の集約、MEV保護。

Uniswap V1：自動マーケットメーカーへの試み

2017年、Vitalikは個人ウェブサイトで記事（On Path Independence）を発表し、初めて暗号領域に自動マーケットメーカー（AMM）を導入しました。これはCEXとは異なる取引方法であり、もちろんこの方法は非暗号界（例えば伝統的金融界）ではすでに議論されていました。

私たちは知っていますが、株式市場、先物市場、または既存のCEXでは、大部分がオーダーブック（オーダーブックモデル）で取引が行われています。マーケットメーカー（市場形成者、例えば証券会社や中央集権型取引所）は、買い手の買い注文と売り手の売り注文が価格一致している場合にマッチングを行い、売買の取引を成立させます。

しかし、分散型の状況では問題に直面しました。理由は、DEXの分散型環境下（誰でも市場を作成することができる）では、オーダーブックモデルで取引をマッチングするのが難しいため、流動性を提供するのが難しく、成立率と体験は相対的に悪化し、十分な流動性がないとCEXの操作効用に匹敵することが難しいからです。

Vitalikのこの記事では、暗号市場に新しい概念を導入しました：自動マーケットメーカー（Automatic Market Maker、AMM）。

この概念では、資産の価格設定は価格アルゴリズムによって行われ、従来のオーダーブックモデルを通じてではなくなります。AMMモデルでは、マーケットメーカーの価格提示やシステムのマッチングは必要なく、取引者はプール内の流動性を直接利用して資産の交換を実現できます。

TokenAとTokenBは恒常的乗積の関係を形成しています：

tokenA_balance(p) *tokenB_balance(p)=K（Kは不変）

これは流動性駆動の取引制度であり、このモデルは恒常的積マーケットメーカー（CPMM）と呼ばれます。

この方法では、tokenAとtokenBの間の任意の（単調な）関係を定義し、常にその派生品を計算することで価格を提供し、パスに依存しないマーケットメーカーを形成します。

3つの参加者：LP、取引者、アービトラージャー

AMMのマーケットメーカーメカニズムには、オーダーブックモデルの具体的な取引相手が存在せず、資産の実際の価値は恒常的乗積の数学的公式によって決定されます。ある程度、取引相手はスマートコントラクトであり、自動取引を実現します。

スマートコントラクトには流動性を提供する人が必要であり、流動性提供者はLP（流動性提供者）です。LPはそのプールのスマートコントラクトに資産を注入して取引に流動性を提供し、取引手数料収益を得ます。LPが初期の流動性プールを構築した後、取引者はそのプールを通じてトークンを交換でき、アービトラージャーは異なる市場間の価格差を利用して資産価格を市場価格に一致させるために自発的に訪れます。

2018年11月にリリースされたUniswap V1では、すべての資産をETHを通じて交換することができました。ETHとERC-20トークン間の取引を行い、誰でもトークンを追加してネイティブETHと取引することができ、ETHは実質的に資産取引の中介となります。

取引したい場合、単一のプール内でどのような変化が起こるのでしょうか？

1つのETHが現在100TokenAの価値があると仮定すると、1つのETH/TokenAプールは10のETHと1000のTokenAで構成されています。

この時、10のETHと1000のTokenAは同じ価値で1000ドルとなり、資産価値の比率は1:1です。k=10 *1000=10000であり、さらなる流動性が追加されない限り、この積は変わりません。

今、私がプールに5つのETHを売ろうと仮定すると、次のようになります。

y=10000/(10+5)=666.67、

プール内のETHの数量が15に増加し、USDCの数量が666.67となったので、私は5のETHで333.33のTokenAを得ました。

この時、プール内の単一のETHの価格は

666.67/15=44.44、

すなわち、1つのETHは44.44のTokenAに等しいです。

もちろん、単一のプール中の価格が他の取引市場と大きく異なる場合、アービトラージャーはすぐに押し寄せ、価格差を消費します。AMMメカニズムは取引価格を生成することはできますが、市場価格を発見することはできないため、アービトラージャーの役割は非常に重要です。

無常損失、LPトークン、取引スリッページ

保有しているトークンの価格比率が資金プールに預け入れた時と比べて変化すると、無常損失が発生します。変化が大きいほど、無常損失も大きくなります。

私たちは今、LPとして、さらに例を挙げ続けます。

Uniswap V1の核心公式：x∗y=k

私たちは流動性提供者として、初期の流動性として10のETHと1000のTokenAをプールに追加し続けます。この時、1つのETHは100のTokenAに等しいです。

両者の資産数量の恒常的乗積は10*1000=10000（x*y=10000,x=100y）です。

この時、1つのETHが200のTokenAに値上がりすると、

私たちは換算を行うことができます：

x*y=10000,x=200y、

これによりx=7.071、y=1414.21が算出されます。

この時の流動性プールは当初の10のETHと1000のTokenAから7.071のETHと1414.21のTokenAに変わりました。

問題を発見しましたか？

この時、もし私がすべての資産を償還したら、手に入るのは7.071のETHと1414.21のTokenAで、TokenAで評価した実際の価値は

7.071*200+1414.21=2828.41、

最初の10のETHと1000のTokenAで計算した場合、現在の価格は

10*200+1000=3000TokenA。

この部分の収益の差（3000-2828.41=171.59TokenA）が無常損失です。

無常損失が発生するのは、分散型取引所の自動マーケットメーカーのメカニズムの下で、流動性提供者が価格の変動に応じて資金を調整するためです。これにより、元本が失われ、利益を逸失することになります。

彼らは同時に買い手と売り手の両方を務め、価格が下落したときには保有している資産の数量を増やさざるを得ず、価格が上昇したときには保有している資産の数量を減らさざるを得ず、その結果、損失が生じます。もちろん、ヘッジを選択し、ETHのショート/ロング契約を開設することでリスク管理を行うことも可能です。

ユーザーがLPとして流動性を提供し、価格の変動性を受け入れるよう奨励するために、LPトークンが生まれました。これは流動性提供者への報酬であり、各取引の一定割合の手数料を獲得できます（Uniswap V1では、取引者は取引中に0.3%の手数料を支払います）。同時に、これはLPの証明書としても機能し、自己の追加した流動性を取り戻すために使用されます。

もう一つの概念は取引スリッページであり、DEX取引を頻繁に行う友人には絶対に馴染みがあるでしょう。AMMは流動性駆動の取引制度であり、その優美な恒常的乗積等式は滑らかな曲線で、価格は常に供給と需要の関係に基づいて変動します。

この時、大量のTokenを取引すると、スリッページが発生します。あなたの期待する価格と実際にプールから得られる価格の間には一定の差があります。つまり、あなたが望む価格と成立価格の間に差が生じるのです。

Uniswap V2：適応、オラクル、フラッシュローン

Uniswap V1はERC-20/ETH取引ペア間の取引のみをサポートしており、実質的にはETHを中介通貨として使用してERC-20トークン間の交換を行っています。取引経路はシンプルですが、LP提供者にとってはETHのリスクエクスポージャー、無常損失、およびスリッページのリスクが生じます。

Uniswap V2では、依然として「恒常的乗積マーケットメーカー」メカニズムに基づいていますが、V2のアップグレードは効率の向上をもたらしました。その中には、任意の2つのERC-20トークンペアの取引をサポートすることが含まれています。これは、ETHの中継経路を介さずに任意のERC20-ERC20ペアを作成することを意味します。

この点については詳しく説明しませんが、V2のアップグレードには多くの側面が含まれており、特に重要な2つの点は、価格オラクルの改善とフラッシュローンの実現です。

価格オラクルの改良

Uniswap V1の過程では、プール内の2つの資産の準備金を割り算して計算された価格が、チェーン上の価格オラクルとして使用されるのは安全ではありません。なぜなら、簡単に操作される可能性があるからです。

このV2のアップグレードの目的の一つは、価格操作のコストと難易度を引き上げることです。V1では、他の契約が現在のETH-DAI価格を使用して派生品を決済する場合、価格を操作する攻撃者はETH-DAIペアからETHを高値で購入し、派生契約の決済を引き起こし、その後ETHをそのペアに売り戻し、取引を実際の価格に戻します。このような場合、取引は原子取引の方法で行われるか、マイナーがブロック内の取引順序を制御することができます。

V2では市場価格の均衡を測定するために、価格は各ブロックごとに1回更新され、トークン交換価格は次のブロックの前に測定され、トークン市場の価格は前のブロックの最後の取引を基準にします。

このアップグレードでは、時間加重平均価格TWAPという新しい価格オラクルデータも提供されました。各ブロックの開始時に2つの資産の相対価格を蓄積し、Ethereum上の他の契約が任意の時間間隔で2つの資産の時間加重平均価格を推定できるようにします。

より具体的には、Uniswap V2では、各ブロックの開始時に誰かが契約と相互作用したときの価格累積の合計を追跡してその価格を蓄積します。ブロックのタイムスタンプに基づいて、各価格は前のブロックの更新後の時間量に基づいて加重されます。これは、任意の時点（更新後）の累積器の価値は、契約の履歴における毎秒のスポット価格の合計であるべきことを意味します。

オラクルのユーザーはこの期間の開始と終了を選択でき、攻撃者がTWAPを操作するコストは高くなり、価格は比較的操作されにくくなります。

フラッシュローンを実現します。

フラッシュローンは、伝統的な金融に対する絶対的な革新であり、現実の取引はブロックチェーンのようにロールバックできないことを考慮すると重要です。V2ではフラッシュスワップが導入されました。

ユーザーは自由にプールから資産を借り出し、チェーン上の他の場所で使用することができ、取引が終了した時（同じ原子取引の中で支払う）に資産を返却し、相応の利息を支払います。正常に返済できなかった場合は、取引をロールバックして元に戻します。

実際には、誰でもUniswapプールに保存された任意の資産をフラッシュ借り出すことができるようになります。V1では、資産を支払う前にその資産を受け取ることは許可されておらず、A資産でB資産を購入する場合、A資産を契約に送信してからB資産を取得する必要があります。

他にもいくつかの更新点があります：Uniswap V2は新しい契約フレームワークを調整し、シンプルな二進制定点形式を使用して価格（精度）をエンコードおよび処理すること、プロトコル料金の更新、発行されたプールシェアの元取引サポートなど。

Uniswap V3：資本効率の向上

背景：Uniswap V2には流動性の問題があります。

AMMメカニズムの紹介からもわかるように、V1、V2ではプールの流動性は実際に【0，+∞】の範囲に分布しており、つまり、V2のプールでは実質的に任意の価格での取引が発生することが許可されています（AMMの恒常的乗積における反関数滑らかな曲線を参照）。

一見すると良さそうに思えますが、取引の範囲が広いのは事実ですが、実際にはボラティリティの異なる取引ペアにはその価格範囲に十分な需要が存在せず、一部の取引範囲を除いて流動性不足が深刻で、資産の利用率が低下しています。

価格範囲の価格点から離れて流動性を提供することは無意味であり、無駄です。価格は永遠にその点に達しない可能性があります。

集中流動性（concentrated liquidity）

この状況では、資金の流動性を高めるために、Uniswap V3は集中流動性の概念を導入しました。

つまり、流動性提供者（LP）は特定の価格範囲で自由に流動性を提供することができ、これにより流動性を高い資本効率の範囲内で運用することができ、また異なる価格変動性の資産プールに対して異なる配置を行うことができます。

V3の各小さな価格範囲は、V2が機能していると理解できます。取引の過程で価格は曲線に沿ってスムーズに移動し、価格がV2の特定のセグメントに達すると、V3の価格範囲の区間点に達し、その時、価格点は次の価格範囲にスライドします。

上記の概念を理解したので、新たに登場した用語を理解しましょう。V3の核心はTicksです。

Ticks、最小変動価格は、取引可能な証券の最小増加金額です。V3では、【0，+∞】の価格範囲を無数の細かいTicksに分けることで、各範囲の上下界端点に制限を設けました。粒度制御によって流動性を集約し、V3全体の価格範囲は離散的で均等に分布したTicksでマークされ、各Tickにはインデックスと対応する価格があり、各Tickには独自の流動性深度があります。

Uniswap V3の数学的原理は変更されましたが、V2の基盤に似ています。

L=√xy

Lは流動性の数量として知られ、プール内の流動性は2種類のトークン資産数量の組み合わせです。同様に、2つのトークンの数量の積はKですが、各Tickの流動性深度は異なるため、異なる深度の等価定式はもはや同じではありません。

数学的原理についてはここでは詳しく述べませんが、下方にはAtis ElstsによるV3の数学的原理に関する論文があります。興味がある方は自己で読んでみてください。

Uniswap V2では標準の0.3%の取引手数料が適用されますが、V3では粒度の違いにより、0.05%、0.3%、1%の3つの異なる手数料レベルが提供されます。この時、LPは取引が最も頻繁に行われる範囲に資金効率を集中させて最大の利益を得ることができます。

さらに、V3はV2に基づいてオラクルの全体的な最適化を再度行い、もはや1つの価格累積変数だけを保存するのではなく、変数のセットを保存し、データの使用期間を延長し、Gas費用を削減し、コストを節約しました。

Uniswap V4：カスタマイズ可能なDEX

Uniswap V4はUniswap V3の集中流動性モデルに基づいており、誰でもUniswap上でカスタム機能を使用して新しい集中流動性プールを展開することを許可し、高効率でカスタマイズ可能なDEXプラットフォームを実現します。

V4において、核心点はフック（Hooks）契約であり、ビジョンは誰もが「フック」を導入してこれらのトレードオフの決定を下すことを許可することです。各プールに対して、作成者は「フックス契約」を定義でき、その契約は呼び出しライフサイクルの重要なポイントでロジックを実行します。

これらのフックはプールの交換手数料や流動性提供者に対して課金される引き出し手数料を管理することもできます。

フックHooks & カスタムプールCustom Pools

フックは、第三者またはUniswap公式が開発した契約のセットであり、プールを作成する際に、プールはフックをバインドすることを選択できます。その後、特定の取引段階でプールは自動的にバインドされたフック契約を呼び出し、その契約は呼び出しライフサイクルの重要なポイントでロジックを実行します。

言い換えれば、フックは外部にデプロイされた契約であり、プール内で実行される指定されたポイントで開発者が定義したロジックを実行します。これらのフックは、統合者が柔軟でカスタマイズ可能な実行を持つ集中流動性プールを作成することを許可します。フックはプールのパラメータを変更したり、新しい機能や機能を追加したりできます。

各Uniswap流動性プールにはライフサイクルがあります：流動性プールのライフサイクルの中で、いくつかの事柄が発生します。これには、デフォルト料金層を使用してプールを作成すること、流動性の追加、削除、または再調整、ユーザーによるトークンの交換が含まれます。

Uniswap v3では、これらのライフサイクルイベントは密接に結びついており、非常に厳格な順序で実行されます。しかし、Uniswap V4ではカスタマイズ可能な流動性を創出するためのスペースが必要です。

フック契約はマイニングプールの展開者にコードを導入する方法を提供し、マイニングプールのライフサイクルの重要なポイントで特定の操作を実行できるようにします。これらの重要なポイントには、交換の前後やLPポジションの変更の前後が含まれます。

要するに、フックはカスタムプール、スワップ、手数料、LPポジションの相互作用の方法をカスタマイズするためのプラグインであり、フック契約を通じて、開発者はUniswapプロトコルの流動性とセキュリティの上に革新を行うことができます。V4スマートコントラクトと統合されたフックを通じてカスタムAMMプールを作成できます。

フック契約を通じて実現可能な機能の例には、次のようなものがあります：

一定期間TWAMMを通じて大規模な注文を実行する; 指定された価格でのオンチェーン限界注文; ボラティリティの変化に応じた動的手数料; 流動性提供者の内部化されたMEV配分メカニズム; 中央値、切り捨て、またはその他のカスタムオラクルを実現します。

Uniswap V4の核心ロジックはV3と同じで、アップグレード不可能です。現在、各マイニングプールはトークンと料金層だけでなく、さまざまなマイニングプールを構築することができます。そして、各プールは独自のフックスマートコントラクトを使用できますが、フックはプール作成時に特定の権限に制限されます。

V4では、フラッシュアカウンティング（瞬時アカウント）などのいくつかの構造的変更があり、Gas費用を大幅に削減することができます。この機能はEIP-1153に含まれ、「瞬時」ストレージが導入され、カンクンアップグレード（Ethereum Cancun）の後に実現されます。

さらに、V4バージョンにはシングルトンパターン（すべてのプール状態を1つの契約に保存）、フラッシュアカウンティング（プールの弁済能力を確保）、ネイティブETHのサポートの復元、ERC-1155トークンのサポート、ガバナンスメカニズムの追加などの改善が含まれています。

UniswapX：競争の強化

UniswapXは、許可不要、オープンソース（GPL）、オークションベースのプロトコルであり、AMMおよびその他の流動性ソースを介して取引を行います。このプロトコルは、流動性ソースを集約することで価格を向上させ、無Gas交換、MEV（最大抽出価値）を防ぎ、取引失敗時に費用が発生しないなど、さまざまな点で交換機能を改善します。今後数ヶ月以内に、UniswapXは無Gasクロスチェーン交換に拡張される予定です。

次世代の集約

背景：オンチェーン取引は不断に革新され、流動性プールが急増し、新しい手数料層やL2、他のオンチェーンプロトコルが流動性を分散させることになります。解決策：UniswapXは、ルーティングの複雑さを第三者のオープンネットワークにアウトソーシングすることでこの問題を解決することを目指しています。これらの第三者は、競争を通じてAMMプールを使用するか、私的在庫などのオンチェーン流動性を使用して取引を埋める必要があります。

UniswapXを利用することで、取引者はUniswapインターフェースを使用し、最適な価格を得られるかどうかを心配する必要がなくなります。取引者の取引は常にオンチェーンで透明に記録され、決済されます。すべての注文はUniswapのスマートオーダールーターによってサポートされ、これにより第三者はUniswap V1、V2、V3、そして立ち上げ後のV4と競争することを余儀なくされます。

実質的に、UniswapXは競争メカニズムを強化し、第三者のルーティング選択を通じて各資産プールの価格スリッページを最適化します。

さらに、UniswapXは新たな試みを発表しました：無Gas取引、失敗時に費用は発生しません。取引者はユニークなオフチェーン注文に署名し、その後、取引者のGasを支払う第三者がその注文をオンチェーンに提出します。第三者はGas費用を取引価格に加算しますが、複数の注文をバルク実行することで競争力のある価格と取引コストの削減を図ります。MEV保護として、本来アービトラージ取引で得られるMEVをより良い価格で取引者に返還します。

UniswapXは、ユーザーがより明確なMEV抽出形式を避けるのを助けます。第三者のプライベート資産を使用して実行された注文は「サンドイッチ攻撃」を受けることがなく、第三者は注文をオンチェーン流動性プールにルーティングする際にプライベート取引中継を使用するように奨励されます。今後発表されるUniswapXのクロスチェーンバージョンは、交換とブリッジをシームレスな操作で統合します。クロスチェーンのUniswapXを使用すると、交換者は数秒でチェーン間で交換できるようになり、その進展に期待が持てます。

Uniswapの主旋律：イテレーション

UniswapはV1からV4のイテレーションを経ており、UniswapXプロトコルの導入は、DEX（AMM）の機能革新における内在的な論理です。

V1はAMMを暗号領域に初めて導入し、V2はETHのリスクエクスポージャーを減少させ、より操作されにくい価格オラクルを導入し、V3は集中流動性を通じて資本効率の低下問題を解決し、V4はカスタマイズ可能なDEXを実施しました。UniswapXプロトコルはオークションメカニズムを通じて第三者集約者の競争を強化し、価格スリッページの最適化を実現します。

Uniswapのすべてのステップは自己革新を続けています——貸出コストを減少させ、ユーザー体験を最適化し、競争意識を強化し、新興技術を受け入れる。このようなイテレーションのアップグレードが、良いプロトコルが永続的に繁栄するための根本的な要因です。