POOL:浅谈Curve：最强大的稳定币兑换协议_Litecoin Token

简介

Curve协议，一种基于以太坊平台的去中心化交易所，主要聚焦于稳定币、封装资产等的交易。相对于其他DEX，Curve提供的交易对更集中，拥有极低的滑点和手续费，可以满足巨额的资产交易需求。极低的滑点和手续费以及crv的生态，都使得Curve在众多DeFi协议中能占据重要的一席之地。

StableSwap

StableSwap是Curve在白皮书中设计提出的一种稳定币交易模型，该模型能提供极低的交易滑点和无限的流动性。

做市函数

StableSwap模型的恒定函数做市商曲线如下：

该设计理念基于融合恒定和与恒定积两种做市模型，兼具了恒定和的低滑点以及恒定积的无限流动性的特点

推导

假设现共有n个稳定币，则有：

给恒定和部分添上杠杆系数，并加上恒定积部分，则有：

其中系数X引入了偏度的概念，由放大系数和偏度构成，其中偏度用来衡量流动池中各代币的平衡程度

结合以上两式化简即可得出公式(1)

特点

StableSwap模型的曲线兼具恒定和与恒定积的特点，在各稳定币相对平衡的情况下，公式由恒定和占主导，曲线趋于直线，滑点较低；当在极端情况下，各稳定币不平衡，则公式由恒定积占主导，曲线与坐标轴无交点，不会出现流动性枯竭的情况

Basepool

basepool为Curve推出的基础兑换池，最常见的有3pool，由三种稳定币DAI、USDC、USDT组成

basepool合约实现了基本的StableSwap交易模型

参数计算

StableSwap模型的做市曲线公式(1)中，有两个重要的参数A与D，其中参数A为放大系数，由官方调整设置每个池子的放大系数；而参数D则为池中代币总量，是动态变化的。在basepool合约中，参数D的计算由_get_D函数实现：

@pure

@internal

def_get_D(_xp:uint256,_amp:uint256)->uint256:

"""

Dinvariantcalculationinnon-overflowingintegeroperations

iteratively

A*sum(x_i)*n**nD=A*D*n**nD**(n1)/(n**n*prod(x_i))

Convergingsolution:

D=(A*n**n*sum(x_i)-D**(n1)/(n**nprod(x_i)))/(A*n**n-1)

"""

S:uint256=0

Dprev:uint256=0

for_xin_xp:

S=_x

ifS==0:

return0

D:uint256=S

Ann:uint256=_amp*N_COINS

for_iinrange(255):

D_P:uint256=D

for_xin_xp:

D_P=D_P*D/(_x*N_COINS)#Ifdivisionby0,thiswillbeborked:onlywithdrawalwillwork.Andthatisgood

Dprev=D

D=(Ann*S/A_PRECISIOND_P*N_COINS)*D/((Ann-A_PRECISION)*D/A_PRECISION(N_COINS1)*D_P)

#Equalitywiththeprecisionof1

ifD>Dprev:

ifD-Dprev<=1:

returnD

else:

ifDprev-D<=1:

returnD

#convergencetypicallyoccursin4roundsorless,thisshouldbeunreachable!

#ifitdoeshappenthepoolisborkedandLPscanwithdrawvia`remove_liquidity`

raise

_get_D函数的算法将做市函数公式(1)以D为变量，通过牛顿迭代法计算出合适的D值，算法可谓精妙简洁

同样的算法还用于_get_y函数计算y值

@view

@internal

def_get_y(i:int128,j:int128,x:uint256,_xp:uint256)->uint256:

"""

Calculatexifonemakesx=x

Donebysolvingquadraticequationiteratively.

x_1**2x_1*(sum'-(A*n**n-1)*D/(A*n**n))=D**(n1)/(n**(2*n)*prod'*A)

x_1**2b*x_1=c

x_1=(x_1**2c)/(2*x_1b)

"""

#xintheinputisconvertedtothesameprice/precision

asserti!=j#dev:samecoin

assertj>=0#dev:jbelowzero

assertj<N_COINS#dev:jaboveN_COINS

#shouldbeunreachable,butgoodforsafety

asserti>=0

asserti<N_COINS

A:uint256=self._A()

D:uint256=self._get_D(_xp,A)

Ann:uint256=A*N_COINS

c:uint256=D

S:uint256=0

_x:uint256=0

y_prev:uint256=0

for_iinrange(N_COINS):

if_i==i:

_x=x

elif_i!=j:

_x=_xp

else:

continue

S=_x

c=c*D/(_x*N_COINS)

c=c*D*A_PRECISION/(Ann*N_COINS)

b:uint256=SD*A_PRECISION/Ann#-D

y:uint256=D

for_iinrange(255):

y_prev=y

y=(y*yc)/(2*yb-D)

#Equalitywiththeprecisionof1

ify>y_prev:

ify-y_prev<=1:

returny

else:

ify_prev-y<=1:

returny

raise

流动性

Curve池的流动性添加不同于Uniswap必须添加交易对的两种资产，basepool可以仅添加池中某一种资产

@external

@nonreentrant('lock')

defadd_liquidity(_amounts:uint256,_min_mint_amount:uint256)->uint256:

"""

@noticeDepositcoinsintothepool

@param_amountsListofamountsofcoinstodeposit

@param_min_mint_amountMinimumamountofLPtokenstomintfromthedeposit

@returnAmountofLPtokensreceivedbydepositing

"""

assertnotself.is_killed#dev:iskilled

amp:uint256=self._A()

old_balances:uint256=self.balances

#Initialinvariant

D0:uint256=self._get_D_mem(old_balances,amp)#hunya#初始状态D0

lp_token:address=self.lp_token

token_supply:uint256=CurveToken(lp_token).totalSupply()

new_balances:uint256=old_balances

foriinrange(N_COINS):

iftoken_supply==0:

assert_amounts>0#dev:initialdepositrequiresallcoins

#balancesstoreamountsofc-tokens

new_balances=_amounts

#Invariantafterchange

D1:uint256=self._get_D_mem(new_balances,amp)#hunya#添加流动性后理论D1

assertD1>D0

#Weneedtorecalculatetheinvariantaccountingforfees

#tocalculatefairuser'sshare

D2:uint256=D1

fees:uint256=empty(uint256)

mint_amount:uint256=0

iftoken_supply>0:#hunya#非首次添加流动性进行手续费扣出

#Onlyaccountforfeesifwearenotthefirsttodeposit

fee:uint256=self.fee*N_COINS/(4*(N_COINS-1))

admin_fee:uint256=self.admin_fee

foriinrange(N_COINS):

ideal_balance:uint256=D1*old_balances/D0

difference:uint256=0

new_balance:uint256=new_balances

ifideal_balance>new_balance:

difference=ideal_balance-new_balance

else:

difference=new_balance-ideal_balance

fees=fee*difference/FEE_DENOMINATOR

self.balances=new_balance-(fees*admin_fee/FEE_DENOMINATOR)

new_balances-=fees

D2=self._get_D_mem(new_balances,amp)#hunya#扣除手续费后的D2

mint_amount=token_supply*(D2-D0)/D0#hunya#LP铸币量

else:

self.balances=new_balances

mint_amount=D1#Takethedustiftherewasany

assertmint_amount>=_min_mint_amount,"Slippagescrewedyou"

#Takecoinsfromthesender

foriinrange(N_COINS):

if_amounts>0:

#"safeTransferFrom"whichworksforERC20swhichreturnboolornot

_response:Bytes=raw_call(

self.coins,

concat(

method_id("transferFrom(address,address,uint256)"),

convert(msg.sender,bytes32),

convert(self,bytes32),

convert(_amounts,bytes32),

),

max_outsize=32,

)

iflen(_response)>0:

assertconvert(_response,bool)#dev:failedtransfer

#end"safeTransferFrom"

#Mintpooltokens

CurveToken(lp_token).mint(msg.sender,mint_amount)

logAddLiquidity(msg.sender,_amounts,fees,D1,token_supplymint_amount)

returnmint_amount

Metapool

metapool为basepool基础上扩展衍生的新池，用作将新型的稳定币向basepool的LP代币锚定。basepool池的流动性提供者可以将basepool的LP代币再次在metapool中添加流动性，进一步赚取额外的交易手续费收益。

metapool合约中，间接耦合了新型稳定币和基础池的稳定币，在提供了不同稳定币之间的兑换功能的同时，一定程度上分隔了新型稳定币的风险。

稳定币兑换

metapool合约中的exchange_underlying函数实现了稳定币之间的相互兑换功能

@external

@nonreentrant('lock')

defexchange_underlying(i:int128,j:int128,_dx:uint256,_min_dy:uint256)->uint256:

....

#Usebase_iorbase_jiftheyare>=0

base_i:int128=i-MAX_COIN

base_j:int128=j-MAX_COIN

meta_i:int128=MAX_COIN

meta_j:int128=MAX_COIN

ifbase_i<0:

meta_i=i

ifbase_j<0:

meta_j=j

dy:uint256=0

...

ifbase_i<0orbase_j<0:#hunya#兑换中包含meta池代币

old_balances:uint256=self.balances

xp:uint256=self._xp_mem(rates,old_balances)

x:uint256=0

ifbase_i<0:#hunya#输入代币为meta池代币

x=xpdx_w_fee*rates/PRECISION

else:#hunya#输入代币为base池代币

#iisfromBasePool

#Atfirst,gettheamountofpooltokens

base_inputs:uint256=empty(uint256)

base_inputs=dx_w_fee

coin_i:address=self.coins

#Depositandmeasuredelta

x=ERC20(coin_i).balanceOf(self)

Curve(base_pool).add_liquidity(base_inputs,0)#hunya#base池添加流动性

#Needtoconvertpooltokento"virtual"unitsusingrates

#dxisalsodifferentnow

dx_w_fee=ERC20(coin_i).balanceOf(self)-x

x=dx_w_fee*rates/PRECISION

#Addingnumberofpooltokens

x=xp

...

#Withdrawfromthebasepoolifneeded

ifbase_j>=0:#hunya#输出代币为base池代币

out_amount:uint256=ERC20(output_coin).balanceOf(self)

Curve(base_pool).remove_liquidity_one_coin(dy,base_j,0)#hunya#base池移除流动性

dy=ERC20(output_coin).balanceOf(self)-out_amount

assertdy>=_min_dy,"Toofewcoinsinresult"

else:#hunya#纯base池代币兑换,直接调用base池exchange函数

#Ifbotharefromthebasepool

dy=ERC20(output_coin).balanceOf(self)

Curve(base_pool).exchange(base_i,base_j,dx_w_fee,_min_dy)

dy=ERC20(output_coin).balanceOf(self)-dy

...

logTokenExchangeUnderlying(msg.sender,i,_dx,j,dy)

returndy

若兑换情况涉及basepool代币和metapool池代币，则会通过basepool的LP添加或移除流动性来做中间流程；若只是basepool代币的兑换，则直接调用basepool的exchange函数进行兑换。

总结

总的来看，无论是白皮书的理论设计还是代码的算法实现都是十分优秀的，理论设计巧妙夯实，代码算法高效简洁。这些优秀的实现都使得Curve在稳定对价资产交易领域中有着明显的竞争优势。

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