深入解析 Uniswap V1：開啟 AMM 時代的 DeFi 基石

前言：告別訂單簿 (Order Book)

在區塊鏈的世界裡，去中心化交易所 (DEX) 一直是個難題。大多數傳統交易所，無論中心化與否，都依賴「訂單簿」(Order Book) 來媒合買賣雙方。但這種方式在鏈上 (On-chain) 執行不僅速度慢，而且 Gas 消耗極高。

Uniswap V1 的誕生徹底改變了這個賽局。它不使用訂單簿，而是引入了「自動做市商」(Automated Market Maker, AMM) 機制，並持有一系列的流動性儲備（Liquidity Reserves）。所有交易都直接針對這些儲備（資金池）來執行，使其效率極高。

這一切的核心，就是那個簡潔而優雅的公式：x * y = k（恆定乘積做市商機制）。

Uniswap V1 的核心架構

1. Factory 合約：為萬物創建交易所

Uniswap V1 的架構中有一個關鍵角色：工廠合約 (uniswap_factory.vy) 。這個合約同時扮演了「工廠」(Factory) 和「註冊處」(Registry) 的角色。

它的核心功能是 createExchange() 。任何人都可以為一個尚未有交易所的 ERC20 代幣，呼叫這個函數來部署一個全新的、獨立的「交易合約」(Exchange Contract) 。

這個工廠合約會記錄所有已創建的代幣和交易所地址，並提供 getExchange()（用代幣地址查交易所地址）和 getToken()（用交易所地址查代幣地址）這樣的查詢功能。

需要注意的是： Factory 合約在創建交易所時，並不會對代幣本身進行任何檢查（例如驗證其是否合法或有價值）。它只確保每個 ERC20 代幣只能有一個對應的交易所合約。因此，用戶在使用時必須自行審核，只與自己信任的代幣進行互動。

2. Gas 效率：無可比擬的優勢

Uniswap V1 的設計極其注重 Gas 效率。根據白皮書的基準測試：

• ETH 到 ERC20 的交易，Gas 消耗比 Bancor 少了近 10 倍。
• ERC20 到 ERC20 的交易，效率也高於 0x。
• 相較於 EtherDelta 或 IDEX 這些鏈上訂單簿交易所，Gas 費用也明顯更低。

交易機制：x*y=k 如何運作？

在 Uniswap V1 中，每個交易合約都只綁定「一種」ERC20 代幣，並同時持有 ETH 和該 ERC20 代幣的流動性池。

匯率（價格）不是由訂單決定的，而是由池中兩種資產的「相對規模」決定的。 機制會始終維持 eth_pool * token_pool = k 這個不變量 (Invariant) 。這個 k 值只會在流動性被增加或移除時才會改變。

1. ETH ↔︎ ERC20 交易

以 ETH 換 OMG 為例（ETH → Token）：

假設一個資金池最開始由流動性提供者 (LP) 存入了 10 ETH 和 500 OMG。

1. 初始狀態：

   • ETH_pool = 10
   • OMG_pool = 500
   • Invariant (k) = 10 * 500 = 5000

2. 交易發生：

   • 一位買家發送了 1 ETH 到合約
   • 合約會先收取 0.3% 的手續費（範例中使用 0.25%），即 0.0025 ETH
   • 剩下的 0.9975 ETH 加入 ETH 池中
   • ETH_pool (新) = 10 + 0.9975 = 10.9975

3. 計算兌換：

   • 為了維持 k = 5000，OMG_pool 的新數量必須是：
   • OMG_pool (新) = k/ETH_pool(新) = 5000/10.9975 = 454.65 OMG
   • 買家收到的 OMG = OMG_pool (舊) - OMG_pool (新) = 500 − 454.65 = 45.35 OMG

4. 手續費去向：

   • 交易完成後，之前收取的 0.0025 ETH 手續費會被「加回」流動性池中
   • ETH_pool (最終) = 10.9975 + 0.0025 = 11
   • OMG_pool (最終) = 454.65
   • 新的 Invariant (k) = 11 * 454.65 = 5001.15

你會發現 k 值略微增加了！這就是 LP (流動性提供者) 的利潤來源。

反向的 Token → ETH 交易 (tokenToEthSwap) 也是同理，代幣池增加，ETH 池按比例減少，價格隨之變動。

2. ERC20 ↔︎ ERC20 交易

Uniswap V1 不支援 ERC20 之間的「直接」兌換。但由於 ETH 是所有 ERC20 代幣的通用交易對，因此可以把 ETH 當作中介。

例如，要將 OMG 換成 KNC：

1. 買家在 OMG 交易所上呼叫 tokenToTokenSwap()
2. OMG 交易所會將買家的 OMG 兌換成 ETH
3. OMG 交易所並不會把 ETH 還給買家，而是拿著這筆 ETH，去呼叫 KNC 交易所的 ethToTokenTransfer() 函數
4. KNC 交易所收到 ETH，將其兌換成 KNC，然後將 KNC 直接發送給「原始買家」的地址

這整個過程在同一筆交易中完成，用戶體驗上就像是直接用 OMG 換到了 KNC。

流動性提供者 (LP) 的世界

Uniswap 的資金池並非憑空而來，它們依賴「流動性提供者」(Liquidity Providers, LP) 提供資金。

1. 增加與移除流動性

• 增加流動性 (Add Liquidity)：
  • 任何人都可以呼叫 addLiquidity()
  • 提供流動性時，必須存入「等值」的 ETH 和 ERC20 Token
  • 第一個 LP 負責設定池子的初始匯率。如果匯率設定不合理，套利者會立刻介入，使價格回歸市場平衡。
• 流動性代幣 (Liquidity Tokens)：
  • 當 LP 存入資金時，合約會鑄造 (Mint) 一種「流動性代幣」(LP Token) 給他們。
  • LP Token 本身也是一種 ERC20 代幣，它代表了該 LP 在總儲備中所佔的份額。
• 移除流動性 (Removing Liquidity)：
  • LP 可以隨時銷毀 (Burn) 他們的 LP Token。
  • 合約會根據他們銷毀的 LP Token 比例，將池中相應份額的 ETH 和 ERC20 Token 退還給他們。

2. LP 的收益：交易手續費

LP 為什麼要提供流動性？因為他們可以分享交易手續費。

• ETH ↔︎ ERC20 交易： 支付 0.3% 的手續費（ETH 支付 ETH，ERC20 支付 ERC20）
• ERC20 ↔︎ ERC20 交易： 總共會被收兩次費用（一次在輸入交易所，一次在輸出交易所），總費用約為 0.5991%

這些手續費會立即存入流動性儲備中 。由於總儲備增加了，但 LP Token 總量不變，這意味著每單位 LP Token 的價值都增加了。這就是 LP 的利潤。

3. LP 的風險：無常損失 (Impermanent Loss)

• 無常損失 (IL) ：指的是當你存入資金池的代幣，其價格比率相較於存入時發生變化，所導致的價值損失。
• 舉例：
  • 你存入 10 ETH 和 1000 TokenA (此時 1 ETH = 100 TokenA)
  • 此時 k = 10 * 1000 = 10000
  • 一段時間後，市場價格變為 1 ETH = 200 TokenA
  • 套利者會介入，直到池中的比例也變為 1:200。此時池中會變為 7.071 ETH 和 1414.21 TokenA (因為 x * y = 10000 且 x = 200y)
  • 如果你現在贖回： 你會得到 7.071 ETH 和 1414.21 TokenA。以 TokenA 計價，總價值為 (7.071 * 200) + 1414.21 = 2828.41 TokenA
  • 如果你當初沒存入 (HODL)： 你會擁有 10 ETH 和 1000 TokenA。以 TokenA 計價，總價值為 (10 * 200) + 1000 = 3000 TokenA
  • 損失： 3000 − 2828.41 = 171.59 TokenA，這就是無常損失

LP 獲得的交易手續費，本質上就是為了補償他們承擔這種價格波動（無常損失）的風險。

結語

Uniswap V1 以極簡的設計、卓越的 Gas 效率和革命性的 AMM 理念，為 DeFi 世界奠定了不可或缺的基石。它雖然存在一些問題（例如必須以 ETH 為中介、無常損失），但也為後來的 V2 和 V3 版本指明了演進的方向。