Uniswap: 제로에서 무한대로

2023.12.07

Uniswap: 제로에서 무한대로

Uniswap은 끊임없이 한계를 돌파하며 이러한 문제들을 해결하고 사용자 경험을 향상시키기 위해 노력하고 있다.

2023.12.07 - 10:07:50

Uniswap

Web3 심층 보도에 집중하고 흐름을 통찰

Uniswap은 끊임없이 한계를 돌파하며 이러한 문제들을 해결하고 사용자 경험을 향상시키기 위해 노력하고 있다.

글: Luke, SevenX Ventures 투자자 및 연구원

이 글의 작성에 있어 Alex(Maru Network), Brad(Uniswap Labs), Dong Mo(CelerNetwork), Shumo(Manta Network), Suning(Hyperoracle) 등에게서 귀중한 논의와 통찰력, 피드백을 제공받아 특별히 감사드립니다.

서론

의심할 여지 없이 Uniswap은 가장 널리 사용되는 탈중앙화 애플리케이션(DApp)이다. 끊임없이 혁신적인 솔루션을 개척하며 산업의 규칙을 재정립하고 있다. 본고에서는 Uniswap의 놀라운 성장 여정을 심층적으로 살펴보고, 과거 무(無)에서 시작해 미래 무궁무진한 가능성을 탐구한다. 각 버전의 기능을 분석함으로써 Uniswap이 다양한 새로운 도전과 변화하는 수요에 어떻게 효과적으로 대응하고 적응했는지를 밝혀낸다. 또한 암호화폐의 최신 발전이 탈중앙화 거래소(DEX)의 미래를 어떻게 형성하고 있는지도 살펴본다. 이제 무(0)에서 무한대까지의 여정을 준비하라.

v0: 개념 검증

Uniswap 이전에는 EtherDelta가 유일하게 주목받던 탈중앙화 거래소(DEX)였다. 그러나 사용자 경험은 매우 열악했다.

Gnosis의 Alan Lu와 비탈릭 부테린(Vitalik) 같은 업계 리더들은 기존의 오더북 방식과 대비되는 자동화 마켓메이커(AMM) 개념을 제안하였다. AMM은 체인 상에서 거래를 위한 대체 방식을 제공한다.

특징

상수 곱 AMM

Uniswap은 상수 곱 공식(x * y = k)을 활용하여 자산 가격을 계산한다. 여기서 x는 거래 자산의 보유량(reserves), y는 기준 자산의 보유량을 의미한다. 풀(pool)에서 토큰을 인출(매수)할 때, 일정 비율의 금액을 입금(매도)하여 k 값을 일정하게 유지해야 한다. 풀 내 토큰의 비율이 토큰 가격을 결정한다.

출처: Uniswap

참고로 다른 AMM들은 유동성 곡선을 표현하기 위해 서로 다른 수학적 공식을 사용한다. 예를 들어 Curve의 Stableswap, Balancer의 가중 풀(weighted pool) 등이 있다.

문제점

Uniswap v0은 본질적으로 개념 검증(PoC) 단계로서 해결되지 않은 문제가 많았다. 주요 문제 두 가지는 다음과 같다:

1. 단일 ETH/ERC20 거래쌍만 지원.

2. 단일 유동성 제공자(LP)만 지원.

v1: 기능형 탈중앙화 거래소(DEX)

특징

2018년 11월 2일, Uniswap v1이 이더리움 메인넷에 출시되었다. 이 버전은 내부 토큰을 이용해 수수료와 담보물을 추적할 수 있도록 다수의 유동성 제공자가 참여할 수 있게 하였다. 팩토리 계약(factory contract)을 사용하여 누구나 원생 ETH와 거래할 수 있는 임의의 토큰을 추가할 수 있도록 하였다. 이 버전은 기능적인 DEX를 제공하였으나, 여전히 해결해야 할 문제가 있었다.

문제점

모든 토큰이 ETH와 쌍을 이루기 때문에, 사용자는 ETH를 중개자로 사용해 한 번의 트랜잭션 안에서 어떤 ERC20 토큰도 다른 ERC20 토큰으로 쉽게 교환할 수 있다. 그러나 이 방법은 단점이 있는데, DAI/USDT처럼 자주 발생하는 스테이블코인 간 스왑 시마다 ETH를 경유하면 효율성이 떨어진다. 이런 경우 직접적인 토큰 페어링이 더 바람직하다.

v2: 머니 레고(Money Lego)

2020년 5월, Uniswap v2가 출시되며 프로토콜에 다수의 업그레이드를 적용하여 거래의 유연성과 실행 가능성을 크게 향상시켰다.

특징

ERC20/ERC20 거래쌍

Uniswap V2의 주요 차이점은 ERC20 토큰을 ETH와 매칭시키는 것뿐만 아니라, ERC20 토큰 간 LP 유동성 풀을 추가할 수 있다는 점이다. 유동성 제공자(LP) 입장에서는 이 기능이 더욱 실용적이며, 이제 스테이블코인 페어를 포함해 다양한 ERC20 토큰 포지션을 유지할 수 있다.

가격 오라클

Uniswap v2는 여러 DeFi 애플리케이션이 사용할 수 있는 체인 상 가격 정보를 제공한다. 이러한 가격 정보는 조작이 어렵기 때문에 매우 가치 있다. 이 메커니즘은 블록 종료 시점의 가격을 코어 계약의 누적 가격 변수에 추가하는데, 특정 가격이 유지된 시간 길이에 따라 가중치를 부여한다. 이 변수는 사실상 계약 역사 전체 동안 Uniswap 가격의 초당 합계를 나타낸다.

출처: Uniswap

외부 계약은 이 변수를 활용해 지정된 시간 간격 내 시간가중평균가격(TWAP)을 정확하게 추적할 수 있다. 시간 간격의 시작과 끝에서 ERC20 토큰 페어의 누적 가격을 읽어 그 차이를 시간 간격 길이로 나누면 해당 기간의 TWAP을 얻을 수 있다.

출처: Uniswap

플래시 스왑(Flash Swap)

Uniswap v2는 AAVE가 처음 도입한 플래시론(flash loan)과 유사한 플래시 스왑 기능도 도입하였다. 이 기능을 통해 사용자는 사전 비용 없이 풀에서 가능한 한 많은 ERC20 토큰을 인출할 수 있으며, 트랜잭션 종료 시 동등한 토큰(수수료 포함)을 반환하는 조건 하에 자유롭게 작업을 수행할 수 있다.

플래시론은 DeFi 프로토콜을 겨냥한 다양한 공격과 연결되어 악명이 높다. 하지만 진짜 문제는 플래시론 자체가 아니라 기존 프로토콜의 취약점에 있다. 플래시론의 원자성(atomacity)은 크로스풀 아비트리지(cross-pool arbitrage)나 증거금 레버리지 확보 등의 작업에 필요한 초기 자본 요구사항을 제거한다.

문제점

이 AMM은 혁신적이며 신규 시장의 거래와 유동성을 촉진하는 데 유리하지만, 여전히 효율성 문제가 있다. 예를 들어 낮은 변동성을 가진 토큰을 처리할 때는 소규모 가격 범위 내에서만 유동성이 필요하다. 그러나 현재 설계는 모든 가격 범위에 걸쳐 유동성을 균등하게 분배한다.

v3: 자본 효율성

Uniswap v3는 획기적인 집중 유동성(concentrated liquidity, CL) 설계를 채택하여 가장 유연하고 효율적인 AMM이 되고자 한다.

특징

집중 유동성(CL)

Uniswap v2에서는 유동성이 x*y=k 가격 곡선을 따라 균등하게 분포되어 0에서 무한대까지의 전 가격 범위에 유동성을 제공한다. 그러나 대부분의 풀에서는 유동성이 충분히 활용되지 않는다.

Uniswap v3에서는 유동성 제공자가 특정 가격 범위에 자본을 집중시켜 예상 가격에서 더 높은 유동성을 얻을 수 있다. 이를 통해 유동성 제공자는 자신의 선호에 맞는 맞춤형 가격 곡선을 구성할 수 있다. 이후 개별 포지션들이 하나의 풀로 모여 통합된 곡선을 생성하고, 사용자는 이를 기반으로 거래할 수 있다. 결과적으로 트레이더와 유동성 제공자 모두에게 이득이 된다. 사용자에게는 슬리피지가 줄어들고, 유동성 제공자에게는 더 높은 수수료 수익이 발생한다.

집중 유동성은 스테이블코인 페어(예: 스테이블코인과 유동성 스테이킹 파생상품)에 특히 유용하다. 이러한 자산은 일반적으로 좁은 가격 범위 내에서 거래된다. 반면, 변동성이 큰 토큰 페어의 경우 집중 유동성은 더 고급 유동성 관리 기술을 필요로 한다. 일반 소매 유동성 제공자에게는 지속적으로 효과적으로 포지션을 관리하는 것이 도전적일 수 있다.

레인지 오더(Range Order)

집중 유동성을 기반으로 이 버전은 시장가 주문 외에 레인지 오더라는 새로운 유형의 주문을 도입하였다. 유동성 제공자는 현재 가격보다 높거나 낮은 사용자 정의 가격 범위 내에서 단일 토큰을 예치할 수 있다. 시장 가격이 지정된 범위로 진입하면 평활한 곡선을 따라 한 자산을 다른 자산으로 교환하면서 동시에 거래 수수료를 계속해서 얻을 수 있다.

레인지 오더는 '지정가 주문'과 유사한 기능을 제공하지만, 가격이 역행하면 주문도 역행한다는 단점이 있다. 다만 이 과정에서도 수수료는 여전히 획득된다. Barry Fried(@BarryFried1)는 레인지 오더 사용법에 대한 자세한 예시를 게시하였다.

다중 수수료 등급

Uniswap v3는 더 이상 단일 수수료 등급을 사용하지 않고, 각 거래쌍에 대해 0.05%, 0.30%, 1.00%의 세 가지 별도의 수수료 등급을 도입하여 유동성 제공자가 위험 수준에 따라 적절한 보상을 받을 수 있도록 하였다.

고급 오라클

Uniswap v3는 가격 오라클을 크게 개선했다. 단일 가격 누적 변수를 저장하는 대신, 일련의 변수를 저장함으로써 간단한 이동평균(SMA), 지수이동평균(EMA), 이상치 필터링 등 보다 고급 오라클을 저렴하고 쉽게 만들 수 있다.

문제점

유연성 부족

집중 유동성과 수수료 등급은 유동성 제공자에게 더 큰 유연성을 제공하고 새로운 전략을 촉진하지만, Uniswap v3는 빠르게 변화하는 AMM 및 시장의 기능과 혁신에 적응하지 못한다. TWAP 주문, 지정가 주문, 고급 오라클, 동적 수수료 등 추가 기능을 통합하기 위해서는 코어 프로토콜을 다시 구현해야 한다.

Uniswap v2에서 처음 도입된 가격 오라클과 같은 일부 기능은 통합자들이 탈중앙화된 체인 상 가격 데이터를 활용할 수 있게 해주었지만, 그 대가로 스왑 사용자의 가스 비용이 증가하고, 통합자들에게 맞춤 설정 옵션이 부족했다.

복잡한 유동성 관리

앞서 언급했듯이, 초보 유동성 제공자에게 특히 변동성이 큰 페어의 집중 유동성 관리는 도전적이다. 몇 가지 자동 유동성 관리 프로토콜이 존재하지만, 대부분 페깅된 자산을 위해 설계된 간단한 재조정 전략을 사용한다. 불행히도, 블록 시간이 길고, 가스 비용이 증가하며, 헤지 비용이 상승함에 따라 이러한 전략은 변동성이 큰 페어에는 종종 효과적이지 않다.

또한 각 유동성 제공자의 집중 유동성 포지션이 다르기 때문에 LP 토큰은 본질적으로 상호 교환 불가능하다. 따라서 NFT(Non-Fungible Token)로 표현될 수밖에 없으며, 이는 다른 DeFi 프로토콜과의 통합에 어려움을 초래한다.

많은 우수한 프로젝트들이 재조정, 머니마켓 동적 헤지, 영구계약(perpetuals), 옵션 등을 포함한 다양한 전략을 활용하여 이 문제를 해결하고 있다. Atis Elsts(@atiselsts_eth)는 LP 전략에 관한 일련의 훌륭한 글을 발표하였으며, 강력히 추천한다.

가치 유출(Value Leakage)

모든 문제 중에서도 가치 유출이 가장 중요한 문제이다. 이 문제는 Uniswap v3에만 국한된 것은 아니지만, 출시 이후 AMM 거래량 증가와 채택률 상승으로 인해 주목받게 되었다. 가치 유출은 주로 다음 형태의 DEX 시스템에서 발생한다:

프론ퟬ닝(front-running)과 샌드위치 공격(sandwich attack)으로 인해 거래자가 실제로 필요한 것보다 더 높은 슬리피지를 지불하게 된다.

유동성 제공자가 CEX-DEX 아비트리지로 인해 가치를 손실한다(상대적 손실 재조정이라고도 함).

이러한 문제를 해결하기 위해 Uniswap v3보다 더 많은 맞춤 기능과 복잡한 설계가 필요하다. 우리는 더 표현력이 풍부하고 강력한 DEX 플랫폼이 필요하다.

v4: 궁극의 플랫폼

Uniswap v4는 이전 세대에서 도입된 AMM 패턴을 기반으로 하되, '훅(hook)'을 도입하여 효율적이고 맞춤화 가능한 궁극의 DEX 플랫폼이 되고자 한다.

효율성

싱글턴(Singleton)

Uniswap v3에서는 각 풀이 팩토리 계약을 통해 별도의 계약으로 생성되었지만, Uniswap v4에서는 모든 풀이 단일 스마트 계약(싱글턴이라 함) 내에서 공존한다. 이 싱글턴 패턴은 풀 생성 및 멀티홉 거래 실행에 관련된 비용을 크게 낮춘다.

플래시 회계(Flash Accounting)

Uniswap v4에서 싱글턴 패턴은 플래시 회계를 활용하여 자산 이체를 최적화한다. v3에서는 매 스왑 후 자산이 풀에서 들어오고 나갔지만, v4 시스템은 순 잔액(net balance)에 따라 이체를 수행하여 회계 비용을 크게 낮춘다. EIP-1153에서 제안된 일시적 저장(transient storage)을 통해 스토리지 슬롯 설정 및 삭제 비용이 낮아지며, 플래시 회계의 원활한 작동을 위해 스토리지 슬롯이 필수적이다.

출처: Uniswap

네이티브 ETH

Uniswap v4는 다시 한번 네이티브 ETH 거래를 지원함으로써 몇 가지 이점을 제공한다: 거래자는 더 낮은 가스 비용과 이체 비용을 누릴 수 있으며, 추가적인 래핑(wrapping) 비용도 면제된다.

맞춤화

훅(Hooks)

훅 계약(또는 훅)은 외부에 배포된 계약으로, 풀 실행 중 특정 지점에서 미리 정의된 로직을 실행한다. 이것이 바로 v4가 매우 표현력 있고 맞춤화 가능한 이유이다. 훅을 통해 오라클과 같은 기존에 프로토콜 내에 내장된 기능뿐 아니라 독립된 프로토콜이 필요했던 새로운 기능도 구현할 수 있다.

Uniswap v4는 현재 다음 8가지 훅 콜백 함수를 지원한다:

beforeInitialize/afterInitialize
beforeModifyPosition/afterModifyPosition
beforeSwap/afterSwap
beforeDonate/afterDonate

아래 그림은 스왑 훅의 로직 흐름을 보여준다. 스왑 실행 전후에 전용 부울 플래그가 있으며, 이 특정 지점에서 맞춤 코드를 실행할 수 있다. 오라클, 동적 수수료 체계, 경매, 고급 주문 유형 등의 고급 기능 개발의 기반이 된다. 아래에서 이러한 개념들을 더 깊이 탐구할 것이다.

스왑 훅 프로세스

오라클

이전 버전에서는 오라클이 Uniswap 코어 프로토콜에 통합되어 있었다. 다른 프로토콜과의 통합이 용이하고 통합 비용이 낮았지만, 맞춤 옵션이 줄어들고 스왑 사용자 비용이 증가하는 대가를 치렀다. 그러나 훅의 도입으로 오라클 설계 가능성은 크게 확장되었다. 꼬리 자르기(tail-trimming) 가격 오라클, 변동성 오라클과 같은 조작에 강한 오라클 생성 기회가 생겼다. 또한 이제 누구가 오라클 업데이트 비용을 부담할지 맞춤 설정할 수 있다. 예를 들어, ETH 잔액을 가진 훅 계약이 가스 비용을 지불하도록 하여, 첫 번째 스왑 사용자가 부담하는 방식(지속 가능하지 않을 수 있음)을 피할 수 있다. 최적화되었지만 여전히 오라클 설계는 도전 과제를 안고 있다. 예를 들어 TWAP 오라클은 조작에 취약하고 현재 가격에 뒤처지는 경향이 있다.

Uniswap 랩스는 또 다른 흥미로운 가격 오라클인 절단형(truncated) 가격 오라클을 출시하였다. 이 오라클은 유동성 풀 내 자산의 기하 평균 가격을 계산하며, 단일 블록 내 가격 변동에 제한을 둔다. 가격을 절단함으로써 이 체인 상 오라클은 대규모 거래의 가격 영향을 완화하고 조작 시도에 대한 저항력을 강화한다.

동적 수수료

Uniswap v3는 유동성 제공자를 위한 추가 수수료 등급을 도입했지만, 이러한 수수료 체계는 여전히 정적(static)이며 현재 시장 상황을 고려하지 않는다. 따라서 유동성 제공자 서비스에 대한 보상이 충분하지 않다.

Alex Nezlobin(@0x94305)은 이전 블록의 가격 영향을 고려하고 매수자와 매도자에게 서로 다른 수수료 기준을 적용하는 간단하고 효과적인 동적 수수료 체계를 제안하였다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이: CEX 가격이 p*로 이동하여 현재 AMM 가격 p_AMM보다 높아질 때, 판매 수수료는 δ만큼 감소하고, 구매 수수료는 δ만큼 증가한다. δ 값은 AMM 가격의 변화량에 비례한다. 이 동적 수수료 체계의 목적은 아비트리저(arbitrageur)와 정보 없는 자금 흐름(informed flow)을 구분하는 것이다. 아비트리지 흐름은 가격 변동과 자기 상관(self-correlated)될 가능성이 더 크다.

강력한 동적 수수료 체계를 설계하는 것은 몇 가지 도전을 제기한다. 한 가지 도전은 CEX 가격, 유동성 깊이, 변동성과 같은 오프체인 신호를 통합하는 방법이다. 또한 주소, 크기, 실행 시간과 같은 다양한 체인 상 신호는 정보 있는 흐름과 아닌 흐름을 구분하기에 신뢰할 수 없어 그 유효성을 평가하기 어렵다. 또한 유동성 제공자의 손실을 제한하기 위해 수수료가 0 미만이 되지 않도록 하는 것도 중요하다.

경매(Auction)

훅은 경매를 구현하는 수단으로도 활용할 수 있으며, 이는 가치를 유동성 제공자에게 재분배하는 데 도움이 된다. 시점에 따라 사전 경매(pre-auction)와 사후 경매(post-auction)로 나뉜다.

사전 경매는 경매 블록 이전에 진행된다. 이 개념은 MEV 캡처 AMM(McAMM)을 논의한 연구 논문에서 처음 제안되었다. 이 방법에서는 블록이 경매되기 전, AMM에서 첫 번째 스왑 권리를 경매하고, 이후 입찰 가치를 재분배한다. 그러나 이 입찰 과정에도 도전 과제가 있다. 본질적으로 옵션 가격 책정을 포함하기 때문에 매우 복잡할 수 있다. 또한 블록 제안자가 거래 포함 블록 수락 여부의 최종 결정권을 가지고 있기 때문에 검열 문제(censorship issue)가 발생할 수 있다. 입찰 가치의 공정하고 효과적인 분배를 보장하는 것도 복잡한 작업임이 입증되었다. 또한 입찰에서 승리한 사람이 반드시 첫 번째로 스왑 권리를 행사한다는 보장이 없어, 다른 거래자의 경험을 악화시킬 수 있다.

사후 경매는 변동성이 실현된 후에 이루어지며, 즉 CEX 가격이 이미 변했지만 후속 블록은 아직 제출되지 않은 상태이다. 이러한 경매의 장점은 효율성이 높다는 점이지만, 신뢰할 수 있는 제3자 또는 신뢰 없는 시스템에 의존하는 오프체인 인프라가 필요하다는 도전 과제가 있다. 신뢰할 수 있는 제3자를 사용하면 검열 및 입찰 개인정보 보호 문제가 발생한다. 반면 신뢰 없는 시스템을 설계하는 것은 훨씬 더 복잡하다. 사후 경매는 제안자가 입찰자와 속임수를 쓸 가능성이 있다는 문제도 있다. 예를 들어 아비트리지 거래를 적시에 제외하는 것 등이다. 또한 입찰, 낙찰 합의, 입찰 정보를 블록 빌더에게 배포하는 과정에 지연이 발생하며, 이 모든 과정은 후속 블록 제출 전에 완료되어야 한다는 중대한 문제가 있다. 마지막으로 이러한 경매에서 충분한 가치를 확보하기 위한 경쟁 조건을 유지하기가 어려울 수 있다. Sorella Labs(@SorellaLabs)는 고급 인프라와 메커니즘 설계를 활용해 이러한 도전 과제 해결을 주도하고 있다.

Diamond 훅

Diamond 프로토콜은 본래 LVR(Loss-Versus-Rebalancing)을 최소화하는 AMM으로 설계되었다. Diamond 프로토콜 하에서, 블록 제안자는 Diamond 풀의 외부 시장 가격과 풀 자체 가격 사이의 아비트리지 기회를 포착하기 위해 경매를 진행한다. 이러한 경매 수익은 Diamond 풀과 블록 제안자 사이에서 인센티브 호환 방식으로 공유된다.

본고에서 논의한 바와 같이, Diamond 프로토콜의 변형 중 하나는 블록 제안자가 약속한 가격에 따라 블록 종료 가격을 유지하기 위한 담보 풀(collateral pool)을 구현하는 것이다. 약속된 가치로 가격을 복원할 만큼 충분한 담보가 있을 경우에만 스왑이 실행된다. Arrakis(@ArrakisFinance)는 현재 Diamond 프로토콜의 공동 저자 중 한 명인 Conor McMenamin(@ConorMcMenamin9)과 협력하여 v4의 훅 계약을 사용해 이를 구현하고 있다.

고급 주문 유형

훅은 더 고급 주문 유형을 지원하여 거래자의 경험을 크게 향상시킨다. 대표적인 주문 유형으로는 지정가 주문, 스탑로스 주문, 스탑리밋 주문, TWAP 등이 있다.

지정가 주문

거래자는 훅 계약에 체인 상 지정가 주문을 제출할 수 있다. 가격이 지정된 최소 변동 가격에 도달하면 주문이 체결된다. 그러나 전통 금융(tradfi)의 지정가 주문과 비교해 이러한 체인 상 주문은 명백한 단점이 있다. 주로 체인 상 주문은 가스 비용 없이 취소할 수 없기 때문이다. 따라서 주문-거래 비율(order-to-trade ratio)이 낮아지는 문제가 발생한다.

시간가중평균 마켓메이커(TWAMM)

대규모 주문 실행을 촉진하기 위한可行한 해결책은 시간가중평균 마켓메이커(TWAMM)를 구현하는 것이다. 이 방법은 대규모 주문을 작은 블록으로 나누고, 이를 첫 번째 거래로 실행되도록 보장함으로써 샌드위치 공격을 방지할 수 있다. 또한 정보 없는 흐름을 포함하는 TWAP 주문의 수수료를 낮추는 것도 고려할 수 있다. 그러나随之而来的是 높은 가스 비용과 누구가 이 비용을 부담해야 하는지 결정하는 도전 과제가 있다.

기타 훅

훅을 사용하면 여러 다른 기능도 구현할 수 있다. 다음은 일부 아이디어이다:

범위를 벗어난 유동성을 머니마켓에 대출하여 자본 효율성을 높이는 수익 창출 훅.
xy=k 유동성 곡선과 집중 유동성을 모두 갖춘 풀.
즉각적인 유동성 공격을 줄이기 위해 유동성 제공자에게 인출 수수료를 제공하는 풀.

Suning(@msfew_eth)은 GitHub에서 훅에 관한 흥미로운 아이디어를 공유했다. Aiden(@aiden0x4)은 훅 오픈 디렉토리도 게시하였다.

zkAMM 및 zkHooks

ZK 코프로세서(ZK Coprocessors)는 제로노우ledge(ZK) 증명 기술의 활용으로 신뢰성을 해치지 않으면서도 Dune Analytics와 유사한 데이터 인사이트를 스마트 계약이 활용할 수 있게 한다. ZK 코프로세서의 AMM 설계 적용은新兴 연구 분야이다. 훅의 도입으로 이제 제로노우ledge 증명을 Uniswap v4에 원활하게 통합할 수 있게 되어 zkAMM의 새로운 시대를 열었다.

HyperOracle(@HyperOracle)는 Uniswap v2 기반의 zkAMM 구현을 시연하였는데, 여기서 addLiquidity 계산이 오프체인으로 이전된다. 사용자가 유동성을 추가할 때, 토큰 수량, 가격, LP 토큰 지분 등을 계산해야 한다. 이 특정 구현에서 HyperOracle의 zkGraph는 addLiquidity 이벤트를 캡처하고, 필요한 계산을 수행하며, 증명을 생성하고 게시한다. 이 zkAMM 구현은 증명을 검증하고 사용자에게 LP 토큰을 민팅하는 통합 자동화 계층을 포함한다.

Diego(@0xfuturistic)는 Risc Zero(@RiscZero) zkVM에 일부 AMM 스왑 계산을 이전한 Uniswap v3 기반의 zkAMM(zkUniswap) 구현을 소개하였다. 사용자가 풀에서 스왑을 수행할 때, 스왑 수량, 수수료, 스왑 후 가격 등 여러 파라미터를 계산해야 한다. 기존에는 Solidity 계약 내 EVM에서 이 계산이 수행되었지만, 새로운 구현에서는 중계자가 스왑 입력을 수집하여 오프체인에서 계산을 수행한 후 출력과 증명을 게시한다. AMM은 증명을 검증하고 스왑을 결제한다. zkUniswap은 동시성 제어를 보장하기 위해 잠금 경매 메커니즘을 구현하였다. 현재 성능은 EVM과 비슷하지만, 멀티 스왑의 병렬화를 통해 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

거래량 증명(proof of volume)은 AMM의 또 다른 사용 사례이다. Brevis(@brevis_zk)는 사용자의 과거 거래량에 기반한 수수료 리베이트 훅을 설계하는 흥미로운 예를 제공하였다. 이는 중심화 거래소(CEX)의 거래량 기반 수수료 리베이트와 유사하다. VIP 거래자들은 이제 오프체인에서 월간 거래량을 계산한 후, 블록체인에 저비용 제로노우ledge 증명을 제출하여 비동기적으로 VIP 상태를 검증할 수 있다. 검증 후에는 후속 거래에서 제로노우ledge 코프로세서가 채워넣은 'VIP 수수료 등급표'에 스왑 후 훅을 통해 접근하여 자동으로 적절한 수수료 리베이트를 적용할 수 있다. Maru Network(@marunetwork)는 ZK 코프로세서 네트워크의 초기 사용 사례로서 신뢰 없는 거래량 오라클을 개발 중이다. 신뢰 없는 거래량 오라클을 도입하면 DEX는 공정하고 투명한 방식으로 보상을 분배할 수 있다. 이 방법은 유동성과 사용자 활동을 비례적으로 유인하여 긍정적인 피드백 루프를 형성할 수 있다. NEBRA(@nebrazkp)의 UPA(Universal Proof Aggregation)와 같은 제로노우ledge 증명 집계 서비스를 사용하면 증명 검증 비용을 낮출 수 있다. NEBRA UPA는 다양한 루프와 당사자로부터의 증명을 단일 증명으로 집계하여 분攤 검증 비용을 낮춘다.

요컨대, zkAMM 개념은 ZK 코프로세서 또는 ZK 오라클을 활용하여 EVM에서 계산을 오프체인으로 이전하고 체인 상에서 증명을 검증하는 것을 의미한다. 스왑 및 유동성 조정 관련 계산보다 훨씬 복잡한 계산도 가능하다. 예를 들어 최근 시장 변동성에 기반한 동적 수수료 계산, 특정 풀의 과거 사용자 수 증명, 복잡한 머신러닝 알고리즘을 사용한 재조정 전략 구현 등이 가능하다. O(1) 검증 비용으로 결국 어떤 계산이든 가능해져 EVM 계산 자원의 제약을 받지 않게 되므로 무한한 가능성이 열린다.