基于 ERC-3525 改进 Uniswap v3 LP 模型

本文写作于 2021 年 3 月23 日，也就是去中心化交易所 Uniswap 发布 v3 的第二天。当时，Solv 团队正在向以太坊社区提交ERC-3525 标准草案，看到 Uniswap v3 LP的设计后，兴奋于“将 NFT 应用于金融类应用”的理念与行业领导者不谋而合，同时也认为正在设计和提交的 ERC-3525 能为 v3 作出重大改进：包括为 LP 带来更好的流动性和管理能力。

本文探讨了 Uniswap v3 区间做市的工作原理，仔细分析其固有的问题，以及基于 ERC-3525 解决这些主要障碍的解决方案。时隔一年多，ERC-3525 已经成为以太坊社区正式标准，我们认为当时提出的对于 ERC-3525 改进方案仍然具有价值，故重新发表此文。

由于文章发表较早，部分技术内容与 ERC-3525 正式标准有一定差异，特此说明。

一、背景

Uniswap V3 引入了做市商的差异化 position 管理能力，允许做市商针对不同价格区间来配置做不同市资金量：当成交价落在某个价格区间内，做市商对应的资金头寸参与做市，成交价落在这个价格区间外，这部分资金不参与做市。这是一个很有力的创新，其价值和具体实现有很多细节，这里不做展开。我们只针对其中一个问题进行讨论：position 的管理方式，也就是Uniswap V3 LP 的技术实现手段。

众所周知，Uniswap V2 的 LP 是一种 ERC-20，由于 V2 中并没有区间化的 position 管理，所以 V2 的 LP 实际上就是全价格范围的 position 管理 token。同时，由于 position 没有差异化，Uniswap V2 的 pool 也就和 LP 合二为一，形成了一体化的管理模式，这也是目前大部分DEFI项目的资金池管理模式。

由于 ERC-20 模型的限制，无法实现差异化 position 管理，否则会导致针对每个 position 创建一个 ERC-20 合约，不仅代价难以承受，而且 ERC-20 资产的流动性特征也没有获得充分利用，得不偿失。同时，由于差异化 position 又要汇聚成统一的资金池，因此原有的 LP 与资金池合二为一的模式也不是那么显而易见了。对这两个问题，Uniswap V3 给出的解决方案是：position 管理 token 改为 ERC-721，pool 也成为一个单独的合约。

二、底层资产 Token化（tokenization of underlying assets）的价值

那么，Uniswap V3的 position 管理解决方案是最优的吗？要讨论清楚这个问题，我们首先要回顾一下目前主要 DEFI 平台所采用的“底层资产 token化 ”这一模式的价值。

所谓底层资产 token 化，就是指用户将资产存入 DEFI 平台的资金池合约本身是一个 token 合约，对应发行的 token 就是用户的资产存储凭证，这种模式之所以一直是主流 DEFI 平台的首选方案，主要是因为其创造了一种“双层资产”的模型，将底层资产与 token 化资产分离，从而带来了两个核心价值：

首先，token 化形成一种新的衍生资产，很大程度上释放了底层资产的流动性。比如Compound 的 cToken、Uniswap V2的 LP，由于其与底层资产在数量上的对应关系，使得其包含内在价值，且价格可以计算，现在已有大量平台支持这类 LP 资产的交易、质押，显著提升用户资产的流动性。

其次，双层资产的处理相互独立，互不影响，为协议带来了简化资产管理和提升底层资产稳定性的价值。例如：用户需要将资产出售、质押或转移到另一个地址进行管理的时候，只需要用标准的 token 协议进行操作，而无需由资金池协议开发任何对应的管理功能。同时，通过token 的转移实现底层资产所有权的变更，使得用户无需采取将底层资产取出再存入的动作，保障了资金池规模的稳定性。

整个 DEFI 世界的乐高积木模型，在很大程度上是因为上述两个能力才得以发挥最大的价值，因此任何一个 DEFI 协议的底层资产管理架构，也就是其 token 化的实现手段，应该以最大限度提供上述两个能力为前提，为这一目标寻找对应解决方案的努力都是值得的。

三、 Uniswap V3 position LP 的问题

回过头来看 Uniswap V3 的LP解决方案，会发现一个明显的问题，那就是基于标准 ERC-721协议实现的 position 管理，虽然支持了差异化的特性，但却没有最大限度地保持前述的两个价值。我们用两个场景做示例来进行讨论：

头寸变更

Uniswap V3 提供了头寸变更的能力，允许针对一个 position 来修改其价格区间，这很显然是一个必备功能。但用户可能不满足于单纯的修改价格区间，例如：一个用户投入了 100 万美元在 1500-2000 这个区间的 ETH-USDC 交易对上，根据市场情况他希望将其中30 万美元转移到 1000-1200 这个价格区间上，以应对可能出现的下跌。在现有 Uniswap V3 的实现中，用户唯一能做的就是从现有价格区间的头寸中取出 30 万美元，另外创建一个对应新价格区间的 position。这显然没有达到我们上面讨论过的尽可能避免用户取出底层资产，从而保持资金池稳定性的目标。

资产流动性

如前所述，Uniswap V2 的 LP 已经成为被广泛认可的资产，相信 V3 的 LP 也不例外，因此针对这种资产的质押、交易和各种处理会成为普遍需求，但由于 ERC-721 的限制，无法在这类场景中提供灵活的方案。例如：有两个平台提供 V3 LP 的质押服务，用户暂时无法判断哪个平台收益更好，最简单的办法就是分别质押 50% 的资产，这在 ERC-20 时代是简便易行的，而现在却无法完成，用户甚至需要为此创建两个价格区间完全一样的 LP 去实现这一目标吗？

Uniswap 给出的答案是由进一步的外围合约或者第三方来提供（基于ERC-20的）re-fungible 的方案，但这显然不能令人满意。一方面，如果针对每一个 ERC-721 ID 发行一个ERC-20合约，会形成灾难性的合约碎片问题，让接收 LP 资产的平台很难处理。反过来，如果采用打包机制将若干 ID 的 token 进行整合，不仅增加用户资产管理的难度，还要面临复杂的价格确定机制的问题。对于 NFT 领域内 re-fungible 方案比较熟悉的人会了解，这种模式并不能有效应对 position LP 这种高度复杂性的金融资产。

总体而言，基于标准 ERC-721 协议的 LP，基本上很难实现 ERC-20 类型 LP 的管理能力与流动性模式，而这些特征实际上是 LP 类 token 资产的核心价值。如果 Uniswap V3 仅仅采用这种方式来实现 LP token，对于方兴未艾的 LP 市场可能造成不小的打击。

四、解决方案

我们之所以能够对上述问题作出快速而深入的分析，是因为我们在设计借贷市场中的定期借贷产品、投资市场中的定期解锁产品时，都遇到过相同的问题，并且给出了比标准 ERC-721 更好的方案。我们也因此相信，这个方案同样适用于Uniswap V3 的 LP，使其具备更好的流动性和管理能力。

答案就是一种新型的资产协议，我们称之为 SFT，这实际上是一组协议的统称，包含多种类型的接口，具体细节会在未来逐步介绍。简单讲，SFT 是一种支持数量描述的NFT，在此基础上可进行拆分、合并和部分转让。同时，为了更好地支持“双层资产”模型，SFT 还在协议层增加了底层资产描述能力，从而支持和规范这种模式的实现。此外，为了有效与现有的 DEFI世界基础设施进行交互，SFT 在实现层面与 ERC-721保持兼容，从而任何支持标准 ERC-721的协议都能够将 SFT 的token当做 ERC-721 的 token 来处理。

从技术层面描述，这个协议会包含以下接口（仅列出部分）：

function safeTransferUnitsFrom(address from, address to, uint256 tokenId, uint256 targetTokenId, uint256 transferUnits) external;

function split(uint256 tokenId, uint256 newTokenId, uint256 units) external;

function merge(uint256 tokenId, uint256 targetTokenId) external;

function approveUnits(address to, uint256 tokenId, uint256 units) external ;

其中，Units 表示一个 NFT 中所包含的数量。

资产管理灵活性

由于增加了数量属性以及拆分、合并和部分转让的能力，上述 Uniswap V3 LP 的问题都能够获得很好地解决。举例而言，当你希望将一部分头寸转移到另一个价格区间时，只需要将现有头寸对应的 LP token 按照金额拆分成两部分，然后对其中一部分进行价格区间变更，而无需首先取款。对于转让、交易、质押等操作，也可以进行类似的处理，并且由于 LP 的数量与底层资产存在对应关系，LP 资产的价格也清晰易见，不需要再采用其他外围协议或者打包成ERC20，使得用户和其他DEFI协议都能够获得接近于 ERC-20 LP 的处理能力。