DeFi評価手法：Uniswapの反復レビュー
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DeFi評価手法：Uniswapの反復レビュー
UniswapがV1からV4まで進化し、さらにUniswapXプロトコルを導入した一連の取り組みは、DEX（AMM）の機能革新という内的な論理に基づいている。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察最近在做一个DeFi赛道的评估方法总结。在对一些案例进行研究后，不论是从影响力，还是从迭代的逻辑来看，Uniswap都是一个典型的代表。
Uniswap自V1版本到V4的迭代，以及UniswapX协议的推出，其内在逻辑都是对DEX交易的功能创新和机制优化。
V1将AMM初始实践于加密领域，V2减少ETH风险敞口，推出更难被操纵的价格预言机，V3通过集中流动性解决资本效率低下问题，V4实施可定制化DEX，UniswapX协议通过拍卖机制强化第三方聚合器的竞争性，从而实现对价格滑点的优化。
Uniswapの発展史
Uniswapの地位と影響力については説明するまでもない。Duneのリアルタイムデータによると、Uniswapは今なお市場シェアでナンバーワンのDEXである。
トップクラスのDEXとしては歴史はそれほど長くないが、何度もバージョンアップを重ねてきた。その進化の歩みを見てみよう：
2017年6月、Vitalikが「On Path Independence」という論文を発表；
2018年11月、Uniswap V1リリース：ETHとERC-20トークン間の取引をサポート；
2020年3月、Uniswap V2リリース：任意のERC-20トークンペア間の取引をサポート；
2021年5月、Uniswap V3リリース：LPの資金利用率を向上、「集中流動性」の概念を導入；
2023年6月、Uniswap V4登場：Hooksコントラクトによるカスタマイズ機能を導入し、価値漏れを防止；
2023年7月、Uniswap Xリリース：オンチェーン・オフチェーンの流動性を集約、MEV保護を実現。
Uniswap V1：自動マーケットメイキングの試み
2017年、Vitalikは自身のウェブサイトで「On Path Independence」という記事を発表し、暗号資産分野に初めて自動マーケットメイカー（AMM）の概念を紹介した。これはCEXとは異なる取引方式であり、非暗号分野（伝統的な金融など）では以前から議論されていたものである。
株式市場や先物市場、あるいは既存のCEXでは、多くの場合Order Book（注文簿）方式で取引が行われている。マーケットメイカー（証券会社や中心化取引所など）が買い注文と売り注文の価格が一致するようにマッチングを行い、売買当事者の取引を成立させる。
しかし、DEXという非中央集権的な環境では問題が生じる。誰でも市場を作成できるこの環境では、注文簿方式による取引では十分な流動性を提供できず、取引成立率やユーザーエクスペリエンスも劣る。そのため、CEXと同等の取引効率を達成するのは難しい。
Vitalikのこの記事では、暗号資産市場に新しい概念「Automatic Market Maker（自動マーケットメイカー）」を導入している。この方式では、従来の注文簿ではなく、価格決定アルゴリズムによって資産価格が決まる。
AMM方式では、マーケットメイカーによる価格提示やシステムによるマッチングは不要で、トレーダーはプール内の流動性を利用して直接資産交換ができる。
TokenAとTokenBは恒定積の関係にある：tokenA_balance(p) * tokenB_balance(p) = K（Kは不変）
これは流動性駆動型の取引制度であり、恒定積マーケットメイカー（CPMM）と呼ばれる。
この方式では、tokenAとtokenBの間の任意の（単調）関係を定義し、常にその微分値を計算することで価格を算出し、経路に依存しないマーケットメイカーを形成できる。
三つの参加者：LP、トレーダー、裁定取引者
AMMのマーケットメイキングメカニズムでは、注文簿方式のように具体的な対戦相手は存在せず、資産の実際の価値は恒定積の数学的公式によって決まる。ある意味、スマートコントラクトが対戦相手となり、資産の自動取引が可能になる。
スマートコントラクトには誰かが流動性を提供する必要があり、その提供者がLP（Liquidity Provider）である。LPはプールのスマートコントラクトに資産を預けることで流動性を提供し、取引手数料の収益を得る。
LPが初期の流動性プールを構築すると、トレーダーはそのプールを使ってトークン交換ができ、裁定取引者は異なる市場間の価格差を利用し、資産価格を市場価格に合わせるために活動する。
2018年11月にリリースされたUniswap V1では、すべての資産がETHを介して交換される。ETHとERC-20トークンの間での取引が可能で、誰でも新たなトークンと原生ETHとの取引ペアを作成できる。ETHは事実上の取引仲介資産となる。
もし取引を行う場合、単一のプールではどのような変化が起こるだろうか？
仮に1ETHが100TokenAに相当し、ETH/TokenAプールが10ETHと1000TokenAで構成されているとする。
このとき、10ETHと1000TokenAの価値はともに1000ドルで、資産価値比率は1:1である。
k = 10 * 1000 = 10000。これ以上流動性を追加しない限り、この積は変わらない。
ここで5ETHをプールに売却するとしよう。すると：
y = 10000 / (10 + 5) = 666.67。ETHの数量は15に増え、USDCの数量は666.67になる。つまり、5ETHで333.33TokenAを得たことになる。この時点での1ETHの価格は666.67 / 15 = 44.44、すなわち1ETH = 44.44TokenAとなる。
もちろん、このプールの価格が他の取引市場と大きく乖離すれば、裁定取引者がすぐに介入し、価格差がなくなるまで取引を行う。AMMメカニズムは取引価格を生成できるが、市場価格を「発見」するわけではないため、裁定取引者の役割は非常に重要である。
無常損失、LPトークン、取引スリッページ
預け入れたトークンの価格比率が、資金投入時と比べて変化すると、無常損失が発生する。変化が大きいほど、無常損失も大きくなる。
ここではLPとして、もう少し例を挙げてみよう：
UniswapV1の核心公式：x∗y=k
ここで、我々が流動性プロバイダーとして、初期流動性として10ETHと1000TokenAをプールに追加する。このとき、1ETH = 100TokenAであり、両資産の数量の恒定積は10*1000=10000（x*y=10000, x=100y）である。
この後、1ETHが200TokenAに上昇したとすると、次のように換算できる：
x*y=10000, x=200y より、x=7.071, y=1414.21 を得る。
この時点で、流動性プールは当初の10ETHと1000TokenAから、7.071ETHと1414.21TokenAに変化している。
気づいたか？
この状態で全資産を引き出すと、手元には7.071ETHと1414.21TokenAが残る。TokenAで換算した実際の価値は7.071*200+1414.21=2828.41である。一方、最初の10ETHと1000TokenAを現在の価格で評価すると、10*200+1000=3000TokenAとなる。
この差額（3000 - 2828.41 = 171.59TokenA）が無常損失である。
無常損失は、DEXにおけるAMM方式において、価格変動に応じて流動性プロバイダーが資金を調整することにより、元本の損失や機会損失が生じるため発生する。
LPは同時に買い手と売り手の役割を果たすため、価格が下落時に保有資産を強制的に増やされ、価格が上昇時に保有資産を強制的に減らされることになり、結果として損失が生じる。
もちろん、ETHに対して空売り／買いポジションを持つデリバティブ契約を活用することで、リスクヘッジを行うことも可能である。
LPが流動性を提供し、価格変動リスクを負うインセンティブを与えるために、LPトークンが登場した。
これは流動性提供者への報酬であり、取引ごとに一定の手数料（UniswapV1では取引者が支払う0.3%の手数料）を受け取ることができる。また、LPの証明書としても機能し、追加した流動性を取り戻す際に使用される。
もう一つの概念は取引スリッページであり、DEX取引に慣れた人なら誰でもよく知っている。AMMは流動性駆動型の取引制度であり、その美しい恒定積方程式は滑らかな曲線を描き、価格は常に需給関係に応じて変化する。
大量のトークンを取引する場合、スリッページが発生し、期待価格と実際にプールから得られる価格に差が生じる。つまり、希望する価格と実際の約定価格にギャップが生じる。
Uniswap V2：適応、価格予言機、フラッシュローン
Uniswap V1はERC-20/ETHペア間の取引のみをサポートしており、ERC-20トークン間の交換にETHを中間通貨として使用していた。取引経路はシンプルだが、LPにとってはETHのリスク暴露、無常損失、スリッページリスクが生じる。
Uniswap V2では依然として「恒定積マーケットメイカー」方式を採用しているが、V2のアップグレードにより効率が向上した。主な改善点は、任意のERC-20トークンペア間の取引をサポートしたこと。つまり、ETHを経由せずに任意のERC20-ERC20ペアを作成できるようになった。
この点についてはこれ以上触れないが、V2のアップグレードには他にも重要な要素がある。特に「価格予言機の改良」と「フラッシュローンの実装」の二点が挙げられる。
価格予言機（Price Oracle）の改良
Uniswap V1では、プール内の両資産準備高を除算して算出される価格を、オンチェーンの価格予言機として使用していたが、これは操作されやすいため安全ではない。
V2のアップグレード目的の一つは、価格操作のコストと難易度を上げることである。
V1の場合、あるコントラクトがETH-DAI価格を用いてデリバティブを決済するとしよう。攻撃者はETH-DAIペアでETHを購入し、虚偽の高価格でデリバティブ契約を決済させた後、ETHを再び売却して価格を元に戻すことができる。このような取引はアトミック取引として実行されたり、マイナーがブロック内の取引順序を操作することも可能だった。
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更新され、代幣交換価格は次のブロック開始前に確定される。つまり、代幣の市場価格は前ブロックの最終取引を基準とする。
今回のアップグレードでは、時間加重平均価格（TWAP）という新たな価格予言データも提供された。各ブロック開始時に両資産の相対価格を累積し、Ethereum上の他のコントラクトが任意の時間間隔で両資産の時間加重平均価格を推定できるようにする。
より具体的には、Uniswap V2では、コントラクトと相互作用があった各ブロック開始時に価格累積総和を記録することで価格を累積する。ブロックのタイムスタンプに基づき、各価格は前回の更新以降の時間量に応じて加重される。つまり、任意の時点（更新後）での累積器の値は、コントラクトの歴史における毎秒の現物価格の合計となる。
予言機の利用者は期間の開始と終了を自由に選択でき、TWAPを操作するコストが高くなり、価格は比較的操作されにくくなる。
フラッシュローンの実装
フラッシュローンは、従来の金融に比べて完全に革新的な概念であり、現実世界の取引ではブロックチェーンのようにロールバックできない。
V2ではFlash Swaps（フラッシュスワップ）というフラッシュローンを導入した。ユーザーはプールから資産を自由に借り出し、他の場所で使用した後、同じアトミック取引内で資産と利息を返済する。返済が完了しなければ、取引全体がロールバックされる。
これは、誰でもUniswapプールに保存された任意の資産を瞬時に借りられることを意味する。V1では、資産を支払う前にその資産を受け取り・使用す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、まずA資産をコントラクトに送信する必要があった。
その他にもいくつかのアップデートがある：Uniswap V2は新しいコントラクトフレームワークを採用し、シンプルな二進固定小数点形式で価格を符号化・処理（精度向上）、プロトコル手数料の更新、プールシェアのメタトランザクション対応など。
Uniswap V3：資本効率の向上
背景：Uniswap V2には流動性の問題があった。
前述のAMMメカニズムの説明からわかるように、V1・V2時代のプール流動性は【0, +∞】の範囲に分散していた。つまり、V2のプールでは理論上あらゆる価格での取引が可能（AMM恒定積の逆関数曲線を参照）。
一見良いように見えるが、実際にはボラティリティの異なる取引ペアに対して、その価格帯に十分な需要がないため、特定の取引区間以外では深刻な流動性不足と資産利用率の低さが生じていた。
想像できるだろうが、価格帯から遠い地点に流動性を提供しても意味がなく、無駄である。価格がその地点に到達することはまずない。
集中流動性（concentrated liquidity）
このような状況下で流動性の効率を高めるため、Uniswap V3は「集中流動性（concentrated liquidity）」の概念を導入した。すなわち：
流動性プロバイダー（LP）は任意の価格帯に限定して流動性を提供できる。これにより、高資本効率の価格帯に流動性を集中させることができ、アプリケーション面でもボラティリティの異なる資産プールに対して個別設定が可能になる。
V3における各小さな価格帯は、それぞれV2が動作していると考えられる。取引の過程で価格は曲線に沿って滑らかに移動し、V2の特定区間に到達（＝V3の価格帯の境界点に到達）すると、価格は次の価格帯に移行する。
この概念を理解すれば、新しく登場した用語――V3の核心であるTicksについて学べる。
Ticks（最小価格変動単位）とは、取引可能な証券の最小増分金額のこと。V3では【0, +∞】の価格範囲を無数の細かいTicksに分割し、各価格帯の上下限を厳密に定義できるようにした。
粒度制御による流動性の集中により、V3の価格範囲は離散的かつ均等に分布したTicksで標定され、各Tickは独自のindexと対応価格を持ち、それぞれ独自の流動性深さを持つ。
Uniswap V3の数学的原理も一部変更されており、V2の基礎と類似しているが：L = √(xy)。
Lは「流動性量」と呼ばれ、プール内の流動性は二種類のトークン資産の組み合わせで構成される。同様に、二種類のトークン数量の積はKとなるが、各Tickの流動性深さが異なるため、異なる深さにおける等価式も異なる。
数学的原理についてはこれ以上述べないが、興味のある方はAtis Elsts氏によるV3数学原理に関する論文を参照されたい。
Uniswap V2では標準的な0.3%の取引手数料だったが、V3では粒度の違いにより、0.05%、0.3%、1%の3段階の手数料レベルを提供。これによりLPは取引が最も頻繁に行われる価格帯に資本効率を集中させ、最大の収益を得られる。
さらに、V3はV2の価格予言機を全面的に最適化し、単一の価格累積変数ではなく複数の変数を保存することで、データ使用期間を延ばし、Gas手数料を削減、コストを節約した。
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をベースに、誰でもUniswap上でカスタム機能付きの集中流動性プールを展開できるようにし、効率的でカスタマイズ可能なDEXプラットフォームとなる。
V4の核心は「Hooks（フック）」コントラクトであり、ビジョンとして、誰もが「フック」を導入することでこれらのトレードオフの意思決定を行えるようにすることを目指している。
各プールの作成者は、「Hooksコントラクト」を定義でき、そのコントラクトはプールのライフサイクルのキーポイントでロジックを実行する。これらのフックは、プールの交換手数料や、流動性提供者からの引き出し手数料の管理も可能にする。
フック（Hooks） & カスタムプール（Custom Pools）
フックとは、第三者またはUniswap公式が開発した一連のコントラクトであり、プール作成時にプールが特定のフックをバインドできる。その後、取引の特定フェーズで、プールは自動的にバインドされたフックコントラクトを呼び出し、そのコントラクトがライフサイクルのキーポイントでロジックを実行する。
言い換えれば、フックは外部に展開されたコントラクトであり、プール実行の指定ポイントで開発者が定義したロジックを実行する。これらのフックにより、統合者は柔軟でカスタマイズ可能な実行機能を持つ集中流動性プールを作成できる。フックはプールパラメータを変更したり、新しい機能を追加できる。
各Uniswap流動性プールにはライフサイクルがある：プールのライフサイクル中、いくつかのイベントが発生する。例えば、デフォルト手数料層でプール作成、流動性の追加・削除・再調整、ユーザーによるトークン交換など。Uniswap v3では、これらのライフサイクルイベントは密接に結合され、非常に厳格な順序で実行される。
しかしUniswap V4では、カスタマイズ可能な流動性のための空間を確保する。フックコントラクトは、プールデプロイヤーにコード導入の手段を提供し、プールライフサイクルのキーポイント（例えば交換前後、LPポジション変更前後）で指定操作を実行できるようにする。
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、フックコントラクトを通じて、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加え、v4スマートコントラクトと統合されたフックでカスタムAMMプールを作成できる。
フックコントラクトで実現可能な機能の例：
一定期間にわたってTWAMMで大口注文を実行；
指定価格で約定するオンチェーン指値注文；
ボラティリティに応じて変動するダイナミック手数料；
LPの内部MEV分配メカニズム；
中央値、切り捨て、または他のカスタム予言機の実装。
Uniswap V4の核心ロジックはV3と同じく、アップグレード不可である。各プールはトークンと手数料層だけでなく、フックによって定義されるため、さまざまなタイプのプールを構築できる。また、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るが、プール作成時に特定の権限に限定される。
V4には他にもアーキテクチャ上の変更がある。例えば、Flash Accounting（瞬時勘定）によりGas手数料を大幅に削減。この機能はEIP-1153に含まれる「瞬時ストレージ」を導入し、カンクンアップグレード（Ethereum Cancun）後に実装される。
また、V4ではシングルトンパターン（すべてのプール状態を一つのコントラクトに保存）、フラッシュ記帳（プールの支払能力を保証）、ネイティブETHサポートの復活、ERC-1155トークン対応、ガバナンスメカニズムの追加などの改善も含まれている。
UniswapX：競争の強化
UniswapXは、AMMおよび他の流動性源にまたがる取引のための、新たな無許可・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る。
このプロトコルは、以下のような点で交換機能を改善する：
流動性源の統合による価格向上；
Gasゼロ交換；
MEV（最大抽出値）防止；
取引失敗時の手数料ゼロ；
今後数ヶ月以内に、UniswapXはGasゼロのクロスチェーン交換へと拡張される予定。
Next-level aggregation 次世代アグリゲーション
背景：オンチェーン取引の継続的革新により、流動性プールが急増。新たな手数料レイヤー、L2、さらなるオンチェーンプロトコルが流動性を分散させている。
解決策：UniswapXは、ルーティングの複雑さを、AMMプールや独自在庫などのオンチェーン流動性で取引を埋め合わせるために競争する第三者のオープンネットワークに外注することで、この問題を解決する。
UniswapXを使えば、ユーザーはUniswapインターフェースを使って、最良価格かどうかを気にする必要がなくなる。取引は常にオンチェーンで透明に記録・決済される。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、第三者がUniswap V1、V2、V3、および将来的にはV4と競争せざるを得なくなる。
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、各アセットプールの価格スリッページを最適化する。
さらに、UniswapXは新たな試みも導入している：
Gasゼロ取引、失敗時手数料不要。ユーザーは独自のオフチェーン注文に署名し、それをGasを支払う第三者がオンチェーンで提出する。第三者はGas費用を取引価格に組み込むが、複数の注文をまとめて実行することで最良価格とコスト削減を競う。
MEV保護：本来アービトラージ取引で得られるMEVを、より良い価格としてユーザーに還元。UniswapXはユーザーが明確なMEV抽出を回避するのを支援。第三者がプライベート在庫で実行する注文は「サンドイッチ攻撃」を受けず、第三者はオンチェーン流動性プールに注文をルーティングする際にプライベートトランザクションリレーの使用を奨励される。
近日リリース予定のUniswapXクロスチェーン版では、交換とブリッジを一つのシームレス操作に統合。クロスチェーンUniswapXを使えば、ユーザーは数秒でチェーン間の交換が可能になり、その進展に期待したい。
Uniswapのメインテーマ：反復進化
UniswapのV1からV4への反復進化、およびUniswapXプロトコルの登場は、いずれもDEX（AMM）の機能革新という内的な論理に基づいている。
V1はAMMを暗号分野に最初に実践、V2はETHのリスク暴露を軽減し、操作されにくい価格予言機を導入、V3は集中流動性により資本効率の課題を解決、V4はカスタマイズ可能なDEXを実現、UniswapXプロトコルはオークションメカニズムにより第三者アグリゲータの競争を強化し、価格スリッページの最適化を達成した。
Uniswapの各ステップは自己革新の積み重ねであり、借貸コストの削減、ユーザーエクスペリエンスの最適化、競争意識の強化、新技術の受容。このような反復進化こそが、優れたプロトコルが長期的に成功し続ける根本なのである。
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