隨著鏈的吞吐量提升，去中心化交易最終將回歸至訂單薄模式
作者：LINDABELL，ChainFeeds Research
近年來，基於 AMM 模型的 DEX 蓬勃發展。然而，對於頻繁交易的用戶而言，AMM 模型雖然避免了將資產委託給中心化參與者的風險，但仍存在 Gas 費用高、不適用於大宗交易及用戶體驗感差的問題。以太坊 OG 咕嚕也曾在 Twitter Spaces 中指出，AMM 最大的優勢是 Gas 效率，但其交易形式不符合 PMF。相較之下，訂單薄具有靈活性、資金效率高以及可透過 API 實現各種複雜交易策略等優勢。他相信，隨著鏈的吞吐量提升，去中心化交易最終將回歸至訂單薄模式。這也是他選擇成為 Degate Evangelist 佈道者的原因。
當然，無論是 AMM 還是訂單簿，最終決定其採用的還是安全性、使用者成本及使用者體驗。本文選取了幾個代表性項目，其中一些仍在探索，而另一些已經消失不見。或許我們能從中探尋到什麼。
Bitshares：EOS 創辦人構建，DeFi 發展基石
2014 年，Dan Larimer 推出了首個去中心化交易所 BitShares。BitShares 引入了一系列新概念，其中許多後來都被 DeFi 專案所借鑒。首先，BitShares 推出了市場錨定資產系統，包括 bitUSD、bitEUR、bitCNY 等。這些資產在 BitShares 平台上的價值與真實貨幣價值相等，例如 1 bitUSD 等同於 1 USD，但需要 BitShares 原生代幣 BTS 作為抵押物進行背書，並由智能合約自動執行清算以保證兌付能力。其次，BitShares 採用了基於委託權益證明的演算法，讓持有 BTS 的人可以參與網路的運作和決策。每枚 BTS 代幣相當於一張選票，前 101 位得票最多的持有者可以打包結算交易，並從中獲得手續費收入。此外，BitShares 還利用了一種稱為石墨烯技術來提高交易處理速度，而且交易費用非常低，每筆交易手續費不到 0.01 美元。
儘管 BitShares 的交易費用和速度都與中心化交易所相媲美，但它並沒有像預期的那樣持續發展。其中一個原因可能是使用者對這種新型交易所的認知和教育成本太高了。此外，BitShares 只是簡單的將訂單薄交易形式搬只鏈上，缺乏吸引力。
BitShares 在 2020 年進行了分叉，這是因為在 BTS4.0 版本升級中，一些開發人員未經社區投票就修改了投票系統的代碼，引發了社區的不滿和爭議。而 BitShares 創辦人 Dan Larimer 後於 2018 年推出了被稱為「以太坊殺手」智慧合約區塊鏈 EOS。
Etherdelta：模式簡單，但存在效能瓶頸
2017 年 6 月，EtherDelta 正式上線運營，並且在上線前完成了美國證監會的登記註冊手續。類似 Bitshares，Etherdelta 也是一個訂單薄 DEX。在 EtherDelta 上，用戶可以透過交易合約發布、撤銷和匹配買賣訂單，同時需要支付 Gas 費用。一旦交易對手點擊訂單，交易合約會自動扣減買家的資產並發送給賣家，所有交易均在鏈上發生，並由智能合約記錄，而用戶資產始終保存在其自己的錢包中。此外，EtherDelta 收取 0.3% 的交易費用，由買方承擔。雖然 EtherDelta 交易費用低，交易速度快，但它也存在一些問題。例如，交易的撮合過程需要使用者手動操作，以太坊的吞吐量限制導致交易速度較慢，而且訂單簿的延遲可能會導致交易失敗和浪費 Gas 費用。
儘管 EtherDelta 存在這些問題，但其模式簡單，且隨著以太坊生態的發展和用戶教育的提升，僅在上線不到一年的時間內，便積累了相當數量的用戶和可觀的成交量。然而，不幸的是，在 2017 年 10 月，EtherDelta 遭遇駭客攻擊，至少有 308 枚以太坊及其他潛在價值超數十萬美元的代幣被盜。隨後，美國證券交易委員會指控其違反了證券交易法，創始人 Zachary Coburn 同意與監管機構達成和解，並支付了 38.8 萬美元的罰款。接著，Zachary Coburn 將 EtherDelta 出售。 2018 年 2 月 18 日，EtherDelta 被爆出暫停交易。 2018 年 2 月 19 日，EtherDelta 創始技術團隊宣布進行分叉，並推出了新的名為 ForkDelta 的交易平台。
Loopring：首個上線的 ZK Rollup，著重差異化因素
隨著 DeFi 熱潮的來到，一層網路的交易吞吐量問題開始凸顯，DEX 也開始探索擴展至 Layer2 上。 Loopring 於 2019 年底推出，是第一個基於 ZKRollup 構建的以太坊生態 DEX 協議，利用 ZKP 技術實現了高吞吐量和非託管的交易。 Loopring 經歷了多次迭代，最初的版本僅支援定單薄交易，第二個版本透過引入 ZKP 技術加強了隱私和安全性，而第三個版本則增加了對 AMM 模式的支持，使得 DEX 更具流動性。
可以看到，Loopring 結合了 DEX 和 ZK 兩個敘事。在性能上，Loopring 利用 ZKP 技術，在鏈下完成所有撮合邏輯，並透過生成證明提交至鏈上，既保證了交易的效率，也確保了其安全性和有效性。此外，Loopring 也推出了訂單共享模式。當智能合約無法在單筆交易中執行整個訂單時，這個功能會將訂單分割為更小的部分進行交易，直到完成原始訂單金額。具體來說，Loopring 的鏈上交易環匹配技術會將多個單獨的訂單聚合到一個訂單環中，智能合約驗證訂單後，每個參與者都會按照訂單環的規則進行資產交換。訂單共享系統會持續運行，直到所有部分訂單都完全執行。舉例來說，如果投資者 A 想要出售 A 代幣，投資者 B 想買入 A 並賣出 B 代幣，投資者 C 想買入 B 並賣出 C 代幣，這樣的交易循環將持續直至投資者 A 得到所需的貨幣。這種交易循環可以向所有交易參與者保證最適價格，也能獲得更高水準的流動性。
安全性方面，Loopring 透過 ZKP 技術確保每一筆鏈下匹配都會產生證明並提交到鏈上，證明其結果正確無誤。此外，即使出現交易所停駛的極端情況，用戶仍然可以透過提供有效的 Merkle 證明來聲明其資產合法性，這些證明可以從以太坊上的數據中獲得。然而，Loopring 目前在 L2Beat 上的安全等級仍為 STAGE 0，這主要是因為缺乏退出視窗。 Loopring 團隊先前也在電話會議中表示，目前正在努力創建安全委員會，並致力於提高在 L2Beat 上的安全等級，計劃在今年進行一些更新以為用戶提供更多層次的安全保護。
與其他 DEX 相比，Loopring 更加重視差異化因素，因此推出了許多新功能及產品，旨在為用戶帶來獨特體驗。例如在智慧錢包產品內建支援 Loopring ZKRollup 方案；打通法幣通道，用戶可以透過信用卡和銀行卡輕鬆充值；推出類似傳統股票市場裡面的大宗交易功能及提供一整套二層 NFT 解決方案，包括開放式鑄造、掛單交易和轉帳等。此外，值得注意的是，Loopring 創辦人王東和前 Loopring 首席架構師 Brecht Devo 也於 2022 年共同創立了 EVM 等效的 ZK Rollup 專案 Taiko，並於今年 3 月完成了 1,500 萬美元 A 輪融資， Lightspeed Faction、Hashed、Generative Ventures、Token Bay Capital 領投。目前，Taiko 已透過三輪融資累計完成 3,700 萬美元融資。
dYdX：專注衍生性商品市場，致力於實現完全去中心化運作
另一個因應一層網路吞吐量問題而轉戰二層網路的 DEX 是 dYdX。與 Loopring 不同，dYdX 專注於衍生性商品市場，並選擇基於 StarkWare 提供的 StarkEX L2 解決方案進行建置。最初，dYdX 部署在以太坊主網上，並且只是一個保證金交易協議。然而，隨著以太坊 Gas 費用的飆升， dYdX 無法承擔用戶的 Gas 費用，因此決定遷移到 Layer2 上，並建立了基於訂單簿的交易系統。
之所以選擇 StarkWare 的 StarkEX L2 解決方案，是因為更符合 dYdX 的需求。該解決方案不僅能夠批量處理交易，還與各種智能合約相容。儘管在 Starkware 上開發應用程式需要學習其特有語言 Cairo，但相對於其帶來的其他優勢，但其帶來的優勢更吸引人，包括大幅降低 Gas 和交易費用、交易者可以使用單一保證金帳戶進行多個永續合約交易，從而在交易多個代幣對時提高資金效率、交叉保證金和更高的可擴展性、允許即時清算等。
借助 StarkWare 的基礎架構，dYdX 在去中心化交易所市場上確立了自己的獨特地位。但 dYdX 希望能夠實現完全去中心化的運作模式，因此決定基於 Cosmos SDK 推出專用鏈，以完全去中心化的方式管理訂單薄等業務。 dYdX V4 被設計成完全去中心化的端到端，前端由 dYdX Operations SubDAO 運行，訂單簿和匹配引擎則由全球活躍驗證者管理。
具體而言，用戶在前端進行交易，訂單被路由到驗證者，驗證者將該交易廣播給其他驗證者和完整節點，以更新訂單簿。共識過程則選擇一個驗證者作為提議者，負責匹配訂單並將其添加到下一個提議的區塊中。提議的區塊通過共識過程，如果超過三分之二的驗證節點確認該區塊，則被提交並保存到所有驗證節點和全節點的鏈上資料庫中，否則將被拒絕。提交後，更新的鏈上資料從全節點傳輸到索引器，最終透過 API 和 Websockets 提供給前端和其他外部服務。
目前，dYdX 已開源了其 V4 程式碼，並計劃在 2024 年重點構建無許可市場，包括允許用戶隨時上架任何市場、透過 LP 金庫提供即時流動性等，以進一步改善核心交易功能及用戶體驗。安全性方面，dYdX V3 目前在 L2Beat 上的安全等級為 STAGE 1。
DeGate：注重安全性，打造極致使用者體驗
DeGate 是一個基於 ZK Rollup 的以太坊生態去中心化訂單簿協議，定位於專注去中心化交易的 Layer2。 DeGate 是 L2Beat 上唯一一個達到 STAGE 2 評級的 ZK Rollup 項目，這也就是說 DeGate 並不依賴人工幹預和社會共識，存在較高程度的信任假設。在 DeGate 的安全體系結構中，透過採用 ZK Rollup 技術，其狀態有效性驗證和資料可用性得到了有效保障。並且透過資產非託管儲存及「逃離模式」等機制，確保了用戶資產的安全和交易的準確性。
DeGate 透過鏈下訂單撮合和定單薄管理有效降低了交易成本並提高了交易速度，但如何確保鏈下狀態變化的正確性才是至關重要的。首先，DeGate 是基於 ZkRollup 構建，主要是因為 ZK Rollup 透過零知識證明密碼學在數學上天然保障了其狀態的正確性，在延伸 L1 的免信任屬性上做的更好，沒有引入額外難以評估的安全假設。
在 DeGate 結構中，用戶透過錢包訪問 DeGate 網站並發起交易請求，緊接著 DeGate 交易系統處理用戶訂單，其中 Operator 起著重要作用，負責按規則處理每個批次的 ZK Rollup 事件，生成 DeGate L2 區塊 zkBlock，並呼叫電路（ZKP-Worker）產生 zkBlock 證明，將其提交至鏈上合約以確認狀態變更。同時梅克爾樹更新 DeGate 協議的帳戶、資產和訂單。可以看到，DeGate 電路位於二層，它接收 zkBlock 作為輸入數據，並在生成零知識證明之前對輸入資料進行準確性檢查，以防止可能導致不可逆錯誤的不一致。
DeGate 選擇 Groth16 作為其 zk-SNARK 構造，因為它的驗證時間更短、證明大小更小，這意味著需要傳輸到區塊鏈上的資料更少，從而降低了在以太坊區塊鏈上處理交易的 Gas 成本。雖然 Groth16 更符合 DeGate 的要求，但其最大缺點是需要對每個電路執行一次可信初始化。為了支援更多功能，DeGate 計劃採用 Halo2 等更先進的零知識證明方案，以在保護用戶隱私和資產安全的同時降低交易成本並滿足更多需求。
至於隱私，DeGate 的隱私設計著重於保護使用者的個人資訊和資產安全，而不是用於隱私系統。透過各種加密技術，如數位簽章和公鑰加密，DeGate 對使用者的原始資訊提供了充分的保護。而 DeGate 在 Layer2 上的每筆交易均以鏈上結算，電路產生的零知識證明包含所有使用者資產變動，所有交易都是公開透明的。
此外，在 DeGate 中，使用者對資金具有完全控制權，因為資產託管在智能合約中。訂單簽名在訂單未完全成交前有效，電路會驗證訂單的簽名和有效期，以降低操縱訂單的風險。而且 DeGate 還提供了鏈上取消的選項，從而保證了 100% 的無需信任。一旦 DeGate 節點將此取消請求交易匯總到鏈上，訂單將被標記為已關閉，永遠無法再次匹配。
DeGate 還內建了「逃離模式」，讓使用者在 DeGate 鏈下節點（Operator）無法處理交易時自主提現。「逃離模式」的觸發條件是強制提現超過 15 天未被處理。一旦觸發，使用者可以直接呼叫 DeGate 智能合約找回資產。「逃離模式」下，智慧合約將拒絕新的 Rollup ，也就是說所有 DeGate 帳戶和資產狀態將與啟動「逃離模式」之前的 Rollup 最終狀態保持相同。隨後智能合約將根據最終狀態處理所有資產，用戶可以使用第三方服務來解析最新的帳戶和資產狀態，並從智慧合約中取回他們的資產。該模式已經被成功測試過。 2022 年 11 月，DeGate 關閉了在 Rinkeby 網路上的 L2 節點，社群和團隊對「逃離模式」進行了測試並成功取回了資產。
在確保安全性和去中心化的前提下，DeGate 還引入了一系列創新交易機制，為用戶提供了更有效率且方便的交易體驗：
- 批量現貨交易機制：雖然透過 ZK Rollup 能夠顯著壓縮資料大小，但仍效率較低。數據顯示，傳統 ZK Rollup 定單薄完成一筆交易配對需要消耗 72 bytes。為此，DeGate 推出了批量現貨交易機制，這項機制能夠在添加到 DeGate Layer2 區塊之前智慧地捆綁和壓縮多筆交易，隨後透過加密方式產生有效性證明將其提交給以太坊主網。據悉，該機制可捆綁多達不同用戶間的 9 筆以上交易，且上鍊前僅消耗 83 bytes。
- 去中心化網格交易：透過限價訂單的方式實現了 AMM 的功能，同時無需借助智能合約作為底層支援。透過將網格策略的等級數量、網格偏倚等常數捆綁至每個網格交易簽章中，DeGate 消除了使用者簽署多個交易的需求，簡化了與使用者相關的複雜性。
- 去中心化定投： DeGate 的定投功能不收取額外費用。對於追求穩定收益的用戶來說，該功能是理想的選擇，不僅能夠讓用戶擁有資產保管權，而且成本低廉、效率高。
DeGate 於今年 1 月 9 日正式進入主網階段，目前其 TVL 已超 6,182 萬美元，累計成交額已超 10.4 億美元。隨著基礎設施和 ZK 技術的發展，DeGate 正在努力改善可擴展性，降低交易成本。其中包括提升 ZK 運算效率和將 DeGate 部署至其他活躍 Layer2 上等措施。同時，為了與以太坊擴容路線圖和 EIP-4844 相容，DeGate 計劃推出 DeGate 2.0 版本。此版本將利用 EIP-4844 引入的 blob 資料方案來提高 DeGate 吞吐量，並進一步降低用戶 Gas 費用。
總結
從 BitShares 到 DeGate，我們可以清楚地觀察到訂單薄 DEX 的演進歷程。最初，專案只是簡單地將傳統的定單薄模式遷移到了鏈上。隨著時間的推移和市場的發展，逐漸意識到了 Gas 費用高昂及用戶體驗不足等問題。在此背景下，各個專案開始不斷探索新的交易模式以解決這些痛點。例如，Loopring 結合了訂單薄和 AMM 模式，並且透過差異化發展為用戶帶來獨特體驗；而 dYdX 專注於衍生性商品市場，並推出專用鏈；DeGate 則選擇在保障極致安全性的同時為使用者帶來 CEX 般的體驗。我們有理由相信，隨著 EIP-4844 等措施的推出，訂單薄 DEX 的用戶體驗將會進一步提升。
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