五分鐘了解DeGate Bridge：基於低滑點AMM 曲線的跨Rollup 流動性方案

毋庸質疑，Layer 2 擴容技術可以幫助以太坊實現性能的躍進，但是退出期的用戶體驗以及不同Layer 2 網絡之間的流動性割裂的問題是所必須要面對的大考。

其中最為明顯的問題就是Layer 2 的資產退出到Layer 1 的時間窗口問題，特別是對於早期的Optimistic Rollup 網絡，基本都有7 天的保護期。這也就意味著用戶的二層資產如果需要退出到一層，需要等待7 天時間，在這期間這筆資金是凍結狀態無法使用的。

DeGate 作為致力於以太坊Layer2 基礎設施建設的團隊之一，我們看到了也有很多團隊開始致力於Layer 2 資產流動性的解決方案，其中有通過狀態通道，基於自建預言機和引入中間代幣橋接的實現方案，其中各有利弊。

我們覺得現階段完全去中心化的跨狀態機的消息通訊需要有更成熟的二層預言機網絡來驗證。在現階段基礎設施條件下，優秀且足夠好的流動性解決方案需要具備: 第一，能夠通過市場方式對不同層的流動性分佈進行自動調節。第二，能夠實現資金效率最大化的0 資金凍結的非預付方案。第三，最低的Gas 消耗和最優的用戶體驗也至關重要。

DeGate Bridge 是基於優化穩定幣AMM 曲線，基於交易市場的方式實現的跨層資產轉移的快速通道，首期的Bridge 將通過中心化託管資產的方式實現，當以太坊上L2 出現成熟的預言機服務後，DeGate Bridge 將轉向以去中心化的方式實現資產的橋接。

當前DeGate Bridge 服務的架構圖如下，當前完整功能已完成在Arbitruim V4 版本的測試網的部署，可訪問體驗：

DeGate Bridge 的目標是在Rollup 生態早期能夠幫助以太坊資產遷移門檻最大程度的降低，服務基於以太坊Rollup 的二層基礎設施的應用大規模落地，基於這個目標形成了現有的DeGate Bridge 方案。

優化穩定幣曲線

Curve 所提出的穩定幣AMM 曲線對同類資產類型的兌換十分友好，能夠讓價格盡量接近1:1，同時又不會在某一筆交易後使流動性枯竭。並且該曲線本身支持超過兩種資產的同池兌換，我們可以認為Curve 的穩定幣曲線對於同類資產在不同Rollup 層的流動性兌換也同樣適用。

先簡單解釋一下幾種AMM 的情況和特點，假設一個池子裡面有兩種網絡下的同一種資產， 假設資產在Rollup A 中為X 和在Rollup B 中為Y。

如果目標是價格穩定，那麼最簡單的公式是x + y = D， 假設Alice 希望兌換dx 數量的X，那麼(x + dx) + (y - dy) = D， 則dy = y - (D - (x+dx)) = dx。但是這樣的問題是流動性會很快枯竭，如果有一筆需要兌換大於等於Y 的當前餘額，那麼就無法進行了。

如果使用Uniswap 的公式，x * y = k，假設Alice 希望兌換dx 數量的X， 那麼(x+dx)*(y-dy) = k， 所以可得dy = y - k/(x+dx) ， 這樣不會出現流動性枯竭，但是在x 和y 數量不平衡的情況下價格波動會很大。

而Curve 曲線則是在加法和乘法的基礎上增加了一個係數A

從公式可以看出:

1. A 趨向於0 時， 價格曲線趨向於uniswap 的曲線
2. A 趨向於正無窮時， 價格曲線趨向於直線

而在Rollups 模型中，特別是Optimistic Rollup 的Layer 2 到Layer 1 需要一定的保護期，而Layer 1 到Layer 2 是實時的，所以我們可以大致判斷在網絡早期的一般情況下，Layer2 上的同種資產由於流動性受限，價值會略低於Layer1 上的資產。如果Price L1/Price L2 大於1，例如1.0x，那麼會導致Layer 1 和Layer 2 的池子資金失衡，例如是這樣的L1:L2=20:180，那麼此時交易的滑點會高，不利於用戶完成大額交易，做市池的資金利用效率也會降低。這裡兩邊資金池失衡的程度取決於A 的取值，首先，我們希望A 的取值是大的，以提高資金利用效率。所以我們希望對公式做一定的人為偏移，使得在價格均衡點，例如1.0x 處，真實餘額比例是L1:L2=100:100。

所以在DeGate Bridge 的具體實現中，我們改進了這個公式，增加了一個b 參數

可以通過以下簡化公式來理解

通過對b 的調節，DeGate Bridge 中對二層資產增加了一個默認的偏移量，使得L1:L2 的價格均衡點不是1， 而是略高於1。

那麼我們是否可以得出結論，係數b 應該是一直乘在L2 的真實餘額上，使得出現以下我們想要的場景：

1. Price L1/Price L2=1 的時候，真實餘額比例L1 : L2= 100 : 100/b
2. 在均衡點Price 1/Price 2 = 1.0x 的時候，真實餘額比例L1 : L2 = 50% : 50%，即兩側等量。

非合約實現的「優勢」

當前以太坊的網絡情況，Gas 消耗是一個不容忽視的問題。我們調研了大多數Rollup 方案的原生資產橋，在資產從Layer1 到Layer2 的場景下，Gas 消耗大多需要十幾萬Gas，也就是說按照以太坊當前價格，一筆資產上Layer2 需要支付幾十美元的Gas 費用。這個門檻將極大的阻礙以太坊Layer 2 的落地。

雖然我們知道使用智能合約方式也許會有一定的信任優勢，但是在目前還未有成熟的二層狀態預言機方案，大多數方案都基於一定的安全假設和信任基礎，鑑於對用戶體驗和費率的權衡，我們覺得使用非合約中心化的方式是以太坊Layer 2 早期階段資產遷移具有一定優勢的的方式之一。

下面將以DeGate Bridge 和Optimistic Rollup L2 原生橋對比為例，說明L1-L2 Bridge 的工作原理。

舉例，Alice 希望將1 L1 ETH 轉換成L2 ETH，我們假設：

1 L2 ETH = 0.995 L1 ETH

DeGate Bridge 費率= Curve 費率= 0.04%

Gas 價格= 100 Gwei

經由Optimistic Rollup 原生通道：

• Alice 發送1 L1 ETH
• Alice 為L1 上的交易支付~45，000 gas
• 交易被處理後，Alice 立即收到1 L2 ETH
• 最終，Alice 支付了1.0045 L1 ETH，獲得1 L2 ETH
• L2ETH / L1ETH = 1 / 1.0045 = 0.9955

經由DeGate Bridge 通道：

• Alice 發送1 L1 ETH
• Alice 為L1 上的交易支付21，000 gas
• 約5 分鐘後，Alice 從DeGate 收到1 / 0.995 * (1 - 0.04%) 數量的L2 ETH
• 同時，DeGate 向Alice 收取這筆L2 交易的費用： x gas — 非常低，可忽略不計
• 最終，Alice 支付了1.0021 L1 ETH，獲得1.0046 L2 ETH
• L2ETH / L1ETH = 1.0046 / 1.0021 = 1.0025

在這個示例中，Alice 節省了~0.7% 的資金，代價是額外等待5 分鐘，以及信任DeGate Bridge 的託管式運營（今後將轉為去中心化）。

下面我們反轉方向，讓Bob 轉換1 L2 ETH 成為L1 ETH:

經由Optimistic Rollup 原生通道：

• Bob 發送1 L2 ETH
• Bob 在L2 上支付的gas 費用很低，可忽略不計
• 7 天后，Bob 在L1 上領取1 L1 ETH，並為此支付~61，000 gas
• 最終，Bob 支付了1 L2 ETH，獲得0.9939 L1 ETH

經由DeGate Bridge 通道：

• Bob 發送1 L2 ETH
• Bob 在L2 上支付的gas 費用很低，可忽略不計
• 約5 分鐘後，Bob 從DeGate 收到0.995 / 1 * (1 - 0.04%) 數量的L1 ETH
• 同時，DeGate 向Bob 收取這筆L1 交易的費用： 21，000 gas
• 最終，Bob 支付了1 L2 ETH，獲得0.9925 L1 ETH

在這個示例中，Bob 支付~0.14% 的額外成本，將原本7 天的等待期縮短到5 分鐘。過程中Bob 同樣需信任DeGate Bridge 的託管式運營。

完全去中心實現

為什麼DeGate Bridge 不一開始就以去中心化的方式實現，讓L1 和L2 上的資金池都由智能合約來託管呢？

原因是非常技術性的：L1 和L2 分別是獨立的狀態機， L1 的狀態可以通過原生的通道立即傳遞給L2，且L2 可以完全信任該消息，因為L2 本身的安全性都是依賴L1 的；而反過來卻不可以，也就是說，基於Optimistic Rollup L2 的狀態通過原生的通道傳遞給L1 的時候，L1 不能立即信任該消息，而是要有一定的等待期，等待期是為給潛在發生的挑戰留足時間，以此來製止和糾正L2 上潛在的作弊。

DeGate Bridge 的去中心化實現，依賴於從L2 向L1 上傳遞準實時消息的可靠成熟的預言機，當這樣的預言機出現後，DeGate Bridge 將能夠啟動去中心化的升級，屆時DeGate Bridge 也將獲得去中心化產品的特性：

1. Bridge 資金池不設Admin Key，即任何人無法以任何形式挪用用戶的做市資金；
2. 任何人均可利用DeGate Bridge 的交互界面的開源代碼，自行部署交互界面後接入DeGate Bridge 協議。

在完全部署去中心化版本之前，資金池將由DeGate Home Dao 和社區合作夥伴共同建立，若產生資金安全問題，由DeGate Home Dao 所有資產進行擔保賠付。

展望

我們希望通過DeGate Bridge 的部署，能夠高效的幫助以太坊Layer 2 生態能夠更快的落地，我們也期待和願意同以太坊社區生態項目建立合作，一同建立更多樣資產的跨層通道。

附: DeGate Bridge 測試網功能(部署與Kovan 和Arbitrum V4 測試網)

1. 訪問DeGate Bridge

2. 通過水龍頭Faucet 獲取測試代幣KUSD(ERC20)，也可以通過水龍頭頁面跳轉獲取KOVAN 上的ETH 作為測試的GAS。

3. 幾十秒後你將獲得100 個KOVAN 網絡的KUSD 和Arbitrum 測試網的KUSD。

4. 首先選擇從Kovan 網絡兌換20KUSD 到Arbitrum 上，簽名後即開始兌換流程

5. 訂單發起後，在訂單詳情中可以明確清晰的看到交易目前的狀態，交易共會通過本層確認和目標層發送兩個過程，所有過程中的費用消耗也將羅列，整個過程大概5分鐘

6. 同時也可以嘗試反向將Arbitrum 上的KUSD 換到Kovan 網絡，因為需要在Arbitrum 上發起交易，Metamask 會自動彈出提示添加Arbitrum 網絡並完成切換

7. 完成後可在首頁查詢到歷史的訂單記錄