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闪电贷技术详解(3)

SharkTeam 2022-08-05 16:50
摘要:

闪电贷相关项目协议分析

熊市就像一块试金石,Defi的各核心业态,哪些能够穿越周期,更好的发展?在周期中又暴露了哪些问题,值得后来者借鉴?SharkTeam合约安全系列课程之【DeFi安全】和您一起讨论和深入。第二课【闪电贷技术详解】。

文章较长,分为3个部分,这是第3部分:

1.闪电贷原理和应用场景;

2.闪电贷合约实现和风险防范。

3.闪电贷相关项目协议分析。

image.png

1 闪电贷项目分析

这里主要分析3个典型的实现了闪电贷的项目:

1. Uniswap:典型的去中心化交易所(DEX)项目,支持闪电兑换业务

2. Aave:典型的借贷协议,支持闪电贷业务

3. dYdX:针对专业交易者的去中心化交易所,与Uniswap属于不同的类型,闪电贷是其隐藏的功能

1.1 Uniswap

Uniswap是 DeFi 中最受欢迎的去中心化交易所之一。Uniswap 包含 V2 和 V3 两个版本,V2 版带来了一个新的功能,叫做 Flashswap,即闪电兑。Flashswap 本质上是 Uniswap 对闪电贷的称呼。

在 Uniswap 上,当你想在他们的平台上购买 token:

l 首先,你要发送一些 token 用于支付

l 然后调用一个 swap()的函数,它将发送你刚刚购买的 token。

重要的是,你可以“忘记”发送给你的支付 token,先收到你购买的 token 再付款。 一旦你收到了这些 token,你就可以以任意使用它们。例如,你可以用它们在 Uniswap 或者其他 DeFi 协议上做一些套利。

而在你套利之后,你必须把支付 token 最后发给 Uniswap。如果你不这样做,整个交易就会失败。

UniswapV2 闪电贷优缺点

优点:

l token 的选择很多;

l 可以直接借 eth,而不是 weth;

l 你可以使用 Uniswap 闪电贷 在 Uniswap 上交易;

l 可供闪电贷的资产选择非常多,你可以从众多的 Uniswap 交易对中选择一个;

l 闪电贷还款时,可以还同种代币,也可以还交易对中的另一种代币。

缺点:

l 每次使用 Uniswap 的 闪电贷都要收取 0.3% 的费用。需要说明的是,这不是使用闪电贷的额外费用。这是你在 Uniswap 上进行每笔交易的常规费用。

UniswapV2 闪电贷原理与合约

UniswapV2 闪电贷原理如下:

1. 闪电贷执行前,对于交易对 token0/token1,满足以下条件:

image.png

2. 闪电贷执行:乐观转账

image.png

3. 闪电贷执行:获得闪电贷转账后调用 uniswapV2Call 函数,执行业务逻辑,包括还款(借款+手续费),还款后的余额 balance0'' 和 balance1'' :

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4. 恒定乘积检查:

image.png

相信没有人会还两种代币,既是因为手续费的原因,更是使用闪电贷的实际业务的需求。

另外,这里的手续费指的是代币兑换时的费用,收取兑换代币的 0.3%,并不是专为闪电贷设置的手续费。

5. 更新状态:使用当前balance更新reserve,即更新 k 值,同时更新交易对代币的价格。

UniswapV2 闪电贷合约如下:

image.png

1.2 Aave

Aave是一个借贷协议。你可以在他们的平台上借入和借出 token。在 2020 年初,他们想出了“闪电贷”的点子,最终他们以“闪电贷”闻名,尽管这并不是他们的主要产品。

Aave 闪电贷优缺点

优点:

l 很多类型的 token 可以选择;

l 可以直接借用 ETH,而不是 WETH;

l 代码很容易集成,因为他们有很好的文档,甚至还有一个Truffle box,你可以使用 Truffle 模板快速创建自己的 flash-loan

缺点:

l Aave 对每笔闪电贷收取 0.09%的费用,闪电贷代币数量越大,手续费越多

l 闪电贷还款时必须还同种代币。

AaveV1 闪电贷原理与实现

实现原理如下:

1. 检查闪电贷的代币数量,必须大于0且不能超过矿池中的总储备量。

2. 计算手续费和协议费,并检查手续费以及协议费必须大于0,注意协议费是手续费中的一部分

3. 闪电贷乐观转账,将代币从矿池中转入接受合约地址

4. 执行接受合约中的自定义业务函数 excuteOperation,并在该函数的最后进行还款(闪电贷+手续费)

5. 检查还款(闪电贷+手续费),还款代币要与借款代币相同

6. 更新状态并转移手续费和协议费

合约实现如下:

image.png

IFlashLoanReceiver 代码如下:

image.png

FlashLoanReceiverBase 代码如下:

image.png

AaveV2 闪电贷原理与实现

Aave V2 版本的闪电贷与V1版本的闪电贷有所不同,V2版本的闪电贷在V1版本基本业务基础上增加了不还款时开立债务的功能,此外还实现了批量资产的闪电贷。V2 版本实现原理如下:

1. 参数检查,检查批量借贷传入的参数中资产数组与数量数组长度是否一致

2. 循环执行闪电贷乐观转账并计算每一种代币的手续费

3. 执行自定义业务函数 excuteOperation,并检查返回值。其中不包含还款业务,但需要代币授权

4. 循环遍历每一种闪电贷代币,根据利率模式,闪电贷还款(闪电贷+手续费),还款(转账)失败则交易回退;或者不还款,检查抵押物后开立一个新的债务仓位,若抵押物不足,则回滚。

5. 触发 FlashLoan 事件

AaveV2 闪电贷合约如下:

image.png

image.png

AaveV3 闪电贷原理与实现

Aave V3版本的闪电贷兼容了前两个版本的特性,包含了2个闪电贷接口,即单一资产闪电贷接口 flashLoanSimple 以及批量资产闪电贷接口 flashLoan。

flashLoanSimple

实现原理类似于V1,如下:

1. 检查储备池的配置

2. 计算手续费

3. 闪电贷乐观转账

4. 执行自定义业务函数,不包括还款,但包括还款前的授权批准

5. 闪电贷还款,还款失败则回退

6. 触发 FlashLoan 事件

合约实现如下:

image.png

其中,executeFlashLoanSimple 函数如下:

image.png

image.png

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flashLoan

image.png

其中,executeFlashLoan 函数如下:

image.png

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1.3 dYdX

dYdX 是一个去中心化衍生品协议,也是一个针对专业交易者的去中心化交易所。它有一些先进的功能,如保证金交易和合成资产,可以跟踪其他资产的表现,如比特币。dYdX 还提供闪电贷款,但这是一个有点隐藏的功能。

首先,我们需要了解 dYdX 是如何工作的。在大多数去中心化交易所的智能合约中,它们的 Solidity 代码中都有不同的切入点或功能,用于你的各种操作。

例如,有一些功能,如存款、提款、购买等。

这就带来了一个问题,交易者必须发送几笔交易才能进行一次交易,这就需要花费更多的手续费。

我们可以用所谓的元交易来解决这个问题。使用元交易,你可以在一个交易中执行多个交易。

dYdX 内置了元交易功能。通过 dYdX,只需要一个入口就可以与智能合约进行交互。所以无论你想做哪种操作,买入、卖出、存入 token,你总是调用同一个 Solidity 函数。在dYdX中,该函数即SoloMargin合约中的operate函数。当你调用这个函数时,你将定义一组你想要执行的行为(Action)。dYdX共支持9种行为,即存款 Deposit、提款 Withdraw、转账 Transfer、交易 Trade、购买 Buy、出售 Sell、清算 Liquidate、汽化 Vaporize、调用 Call。通过operate函数执行一组行为时,在执行前和执行后对状态做检查和校验,对于执行的多个行为的中间结果不会进行检查和校验。因此,通过operate函数,可以先进性提款,后进行存款,保证执行前后的状态可以通过校验。如果再加上调用行为,构成 “提款 - 调用 - 存款 ” 的执行行为,则可以实现闪电贷的业务功能。

因此,在dYdX上进行闪电贷需要3个步骤:

l 首先,通过提款 Withdraw 行为,你可以提现很多代币,可以超出你余额中的代币。

l 然后,通过调用 Call 行为,你可以在以太坊公链上进行套利,调用任何你想要的 DeFi 协议。 比如 Uniswap、Kyber 等等。

l 最后,通过存款 Deposit 行为,偿还你借的地阿比,闪电贷就完成了。

dYdX 闪电贷优缺点

优点:

l dYdX 闪电贷手续费跟闪电贷的代币数量无关,而且近乎于无(仅2 wei),相比与Aave 0.09% 以及 Uniswap 0.3% 的手续费,这是dYdX最大的优势,尤其是闪电贷的金额越大,该优势越大。

l 你可以用闪电贷的资金对 dYdX 本身进行套利,也可以对其他协议进行套利。

l 在一笔交易内可以闪电贷不只一种代币,最多可以在一笔交易内闪电贷dYdX支持的全部类型的代币

缺点:

l token 的种类不多(ETH/USDC/DAI)。

l 你不能直接借 ETH,只能借 WETH,操作起来不太方便。

l 代码可读性较低,集成起来比较复杂,他们也没有足够详细的文档,这点是为了隐藏他们的闪电贷。

l 闪电贷还款时需要还同种代币,不能还其他类型的代币。

dYdX闪电贷原理与实现

实现原理如下:

1. 提款 Withdraw(借贷):从 dYdX 市场中提取指定数量的代币到自定义业务合约中

2. 调用 Call(自定义业务):调用自定义业务合约中的函数,将提取的代币用于dYdX或其他协议实现套利

3. 存款 Deposit(还贷):将自定义业务合约中的代币存入dYdX市场,即还贷。

合约实现如下:

SoloMargin 合约中的 operate 函数如下:

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OperationImpl 库中的 operate 函数如下:

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_runActions 函数如下:

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_withdraw 函数如下:

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_call 函数如下:

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_deposit 函数如下:

image.png

更多的请参考dydx源代码:https://github.com/dydxprotocol/solo 

实现闪电贷需要调用operate函数,重要的是如何在自定义合约中构造operate的参数, 从而在执行operate函数时实现闪电贷业务。相关参数结构如下:

image.png

其它函数请参考dYdX代码库:https://github.com/dydxprotocol/solo

以下是一个构造 operate 函数参数的示例:

image.png

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