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将 Uniswap V2 预言机与存储证明结合使用
译文来自：登联翻译计划[1]
译者：songmint[2]
校对：小熊[3]
Uniswap V2 发布了许多新功能[4]，包括：
在本文中，我们将讨论 Price Accumulation Oracle 的工作原理和使用方法。 我们将介绍一个 Solidity 库，用于将预言机集成到您自己的以太坊项目中。 本文将假设您对 Uniswap 等恒定产品市场有深入的了解。 如果您不清楚下面讨论的定价机制，请从这份 [优秀] Uniswap 文档 [5] 开始。
如果您已经知道本文的内容，可以在此处获得代码示例和 solidity 库：如果您想了解更多信息，请继续阅读！
我们通常认为预言机是一个（译者注：Information Transfer System），它从可信/绑定的市场参与者（例如 Maker Price Feed，ChainLink）的多次交易中获取链下信息，然后将这些信息发布到区块链上。 但是 Uniswap V2 预言机不需要任何特定的（译者注：和可信的外部参与者）交易来提供这些有用的信息。 相反，每个（译者注：uniswap）交易所交易都为这个预言机贡献信息。
为了说明带有新预言机的 Uniswap V2 解决了哪些问题，让我们首先看看 Uniswap V1 出了什么问题。
不要将 Uniswap V1 用作预言机
Uniswap 团队从未将 Uniswap V1 宣传为可行的链上预言机。 正是 Uniswap 的简单、无需许可、链上和面向市场的特性吸引了创意人士将其作为一个整体来使用。 Uniswap V1 预言机的代码很简单：
uint256 tokenPrice = token.balanceOf(uniswapMarket) / address(uniswapMarket).balance
由于 Uniswap V1 市场当前的“价格”只是代币余额与以太币余额的比率，因此计算简单且节省 gas。 但是，问题是它非常不安全。 确实有许多使用 Uniswap V1 作为预言机的相关攻击，但最引人注目的攻击可能是 [bZx/Fulcrum/Compound 攻击，它在 24 小时内净赚了近 100 万美元。 ]()
Uniswap V1 的问题在于它的价格流动是瞬时的，很容易在短时间内（包括瞬间）被操纵。 让我们看一下下面的伪代码示例：
// 发送100个 ether, 接受一些token
uniswapMarket.ethToTokenSwapInput.value(100 ether)(100 ether);exploitTarget.doSomethingThatUsesUniswapV1AsOracle();
// 返还上一步我们接收到的token
uniswapMarket.tokenToEthSwapInput(token.balanceOf(address(this));
在上述攻击中，您将向流动性提供者支付极少的以太币费用，约为 0.6 ETH（双向 0.3%）。 但是，当调用 exploitTarget 时，它会认为令牌比实际更有价值。 如果 exploitTarget 使用 Uniswap V1 预言机来确保你存入的抵押物的价值足以提取其他一些代币，那么系统将允许你提取比你的存单多得多的借出代币。
Uniswap V2 如何充当预言机
在上面的例子中，Uniswap V1读取的价格是瞬时变化的，所以有问题。 V2 部署了一个聪明的（译者注：Oracle）系统，记录链上的价格-时间数据流。 因此（译者注：Attacker）在短时间内操纵价格的成本很高，并且不存在单笔交易内操纵价格的可能性。 通过使用“累积”的价格-时间值，价格可用的时间被加权成一个特殊的值，每次代币交换都会花费少量的 gas 来同步这些值。
这是 Uniswap 市场代码的片段：
注意：与 V1 不同，V2 是两个代币之间的市场。 在内部，令牌对的两个令牌分别表示为 token0 和 token1。 他们的余额是 reserve0 和 reserve1。 Uniswap 文档有更多关于代币排序的信息 [6]。
contract UniswapV2Pair {
// Contract Storage Variables:
uint public price0CumulativeLast;
uint public price1CumulativeLast;
...
// The only place these storage variables are updated:
function _update(uint balance0, uint balance1, uint112 _reserve0, uint112 _reserve1) private {
uint32 timeElapsed = blockTimestamp - blockTimestampLast;
if (timeElapsed > 0 && _reserve0 != 0 && _reserve1 != 0) {
price0CumulativeLast += uint(UQ112x112.encode(_reserve1).uqdiv(_reserve0)) * timeElapsed;
price1CumulativeLast += uint(UQ112x112.encode(_reserve0).uqdiv(_reserve1)) * timeElapsed;
}
blockTimestampLast = blockTimestamp;
}
}
price(0|1)CumulativeLast 是累积“价格-时间”的独立存储变量。 UQ112x112 使代码更难阅读，但这在概念上无关紧要； 它只是高精度除法的包装。 这些 cumulativeLast 值的“0”和“1”版本之间的唯一区别是价格的方向。
- `price0CumulativeLast` is “the price of `token0` denominated in `token1`”
- `price1CumulativeLast` is “the price of `token1` denominated in `token0`”
由于执行加法时的数学计算方式，price0CumulativeLast_ 不是 price1CumulativeLast_ 的倒数。 对于本文档的其余部分，我们将仅引用 _price0CumulativeLast，但这同样适用于这两个值。 此外，price0CumulativeLast 不一定在每个区块上都是最新的，因此您需要在市场上运行 sync()[7]，或者自己调整值 [8]。
price0CumulativeLast 的值仅在块上的第一笔交易发生时更新。 这是通过获取 reserve0 和 reserve1 的最后已知值（token0 和 token1 的代币余额），计算它们的比率（价格），并将 Scale 与自上次更新“price0CumulativeLast”以来的秒数进行比较来完成的。 price0CumulativeLast 会按照每秒保留值的比例继续累加。 所以要将这个变量转换回价格，需要两个时间点的 price0CumulativeLast 的值，然后使用以下公式：
(price0CumulativeLATEST — price0CumulativeFIRST) / (timestampOfLATEST — timestampOfFIRST)
将两个时间点的“price0CumulativeLast”之差除以这两个样本之间的秒数，即可获得该时间段的时间加权价格。 在此计算过程中，选择的时间窗口将是一个重要的安全因素：
您需要仔细考虑项目的这个价值，在防篡改和及时定价之间找到适当的平衡点。 有了这个价格计算公式，还有一个问题：如何获取链上的历史价格累计信息？
使用智能合约检索历史累计值
使用 V2 作为链上预言机需要“证明”以下先验：price0CumulativeLast 及其相应的块时间戳
检索上面先验的当前值非常简单（block.timstamp & uniswapMarket.price0CumulativeLast()）但是你如何检索旧值？ 最直接的方法是部署一个智能合约，将 price0CumulativeLast 的当前值和时间戳记录到自己的存储中，以便以后作为历史值调用。 虽然这有效，但它有一些缺点：
你需要被激励使用bot来不断更新储值（bot的使用费来自系统其他地方的利润）； 或者你要求用户发送两笔交易usdt哈希值查询，其中一笔用于快照当前的累计值，这就要求用户在执行交易前延迟一定的秒数，这样延迟的秒数才能满足要求的平均价格。
如果您对为机器人设计经济系统不感兴趣，或者您怀疑用户愿意等待发送两笔交易，那么有一种更好的方法可以利用 Uniswap V2 作为价格源：Merkle Patricia Proofs！
使用存储证明检索历史累计值
以太坊合约的状态存储在“Merkle Trie”中。 这是一种特殊的数据结构，允许一个 32 字节的哈希值来表示存储在每个以太坊合约中的值（交易数据和接收者是分开的）。 这个 32 字节的值称为“stateRoot”，是每个以太坊块都包含的属性（以及您可能更熟悉的属性，如块号、块哈希和时间戳）
（注：以太坊使用了一个名为“Merkle Patricia Trie”的变量，点击链接了解更多信息[9]）。
使用以太坊节点的 JSON-RPC 接口，您可以调用 eth_getProof 来检索一个负载，当结合这个 stateRoot 值时，可以证明位于插槽 B 的地址 A 的值是 C。使用链上逻辑，存储槽的值可以结合 stateRoot 和存储证明来验证。 如果我们针对 Uniswap V2 市场和 price0CumulativeLast 的存储槽，我们可以实现基于证明的历史查找。
但是，“stateRoot”的查找操作没有EVM操作码； 唯一相关的操作码是“BLOCKHASH”，它接受一个块号并返回 32 字节的块哈希。 区块的区块哈希是其所有属性的 Keccak256 哈希，rlp 编码 [10]。 通过提供区块的所有属性，包括“stateRoot”，我们首先进行哈希，然后与链上的 blockHash 查找进行比较，以验证原始区块数据是否有效。 一旦验证通过，我们就可以使用块所需的属性（时间戳和状态根）。
// NOTE: Non-functional pseudo code
function verifyBlock(parentBlock, stateRoot, blockNumber, timestamp, ...) returns (bool) {
bytes32 _realBlockHash = blockhash(blockNumber);
bytes32 _proposedBlockHash = keccek256(rlpEncode(parentBlock, stateRoot, blockNumber, timestamp, ...));
return _proposedBlockHash == _realBlockHash;
}
像上面这样的函数可以验证一个完整块的详细信息，并使用从块中检索的 stateRoot（上面已验证）提供的证明（来自 JSON-RPC getProof 调用）确认块的所有字段都是正确的。 historical storage value 从 Uniswap 市场获取当前 price0CumulativeLast 值，计算提供的区块与当前区块的平均价格。 方法是将price0CumulativeLast的增量除以区块时间戳的差值（秒数）
此时，内存中的价格是某个可配置时间段内的平均价格usdt哈希值查询，它来自一个完全去中心化的系统。 为了操纵这个价格，攻击者不仅需要将价格推向一个方向，他们还需要在区块之间长时间保持价格。 这反而让其他买家有机会购买被低估的资产，纠正错误的价格。
注意：链上BLOCKHASH查找操作只适用于最后256个区块，交易上链时你用来存储证明的最早的区块必须包含在最后256个区块中。
介绍 Uniswap-Oracle 库
上述策略由少量客户端代码（处理证明）和大量相当复杂的 Solidity 组成，包括 YUL/assembly 和 Merkle Trie 验证。 [Micah Zoltu]( ------ "Micah Zoltu") 和我，作为 [Keydonix] 的一部分开发 (--------------------) The team, which developed and released [Uniswap-Oracle] (/ part of "Keydonix] (----------------------) development team, developed and release [ Uniswap-Oracle”)，一个 Solidity 库，它使其他智能合约能够利用此 oracle 功能。
集成自己的合约，只需要继承基础合约UniswapOracle.sol[11]（合约HelloWorld是UniswapOracle），你的合约会继承getPrice函数：
function getPrice(
IUniswapV2Pair uniswapV2Pair,
address denominationToken,
uint8 minBlocksBack,
uint8 maxBlocksBack,
ProofData memory proofData)
public view
returns (
uint256 price,
uint256 blockNumber
)
如果您需要访问 Uniswap 价格，则需要将 proofData 作为参数传递给内部“getPrice”函数调用。 有关集成文档，请参阅 Uniswap-Oracle README.me[12]。
Uniswap-Oracle 库未经审计。 任何对主网上的价值负责的应用都应该被全面审计； 确保你的应用程序的审计也涵盖了 Uniswap-Oracle 代码。
在 Keydonix Discord[13] 上提问并获得集成帮助，并在 Twitter[14] 上关注我们以获取更新和新项目！ 谢谢迈卡佐尔图
原文链接：@epheph/using-uniswap-v2-oracle-with-storage-proofs-3530e699e1d3
参考文献[1]
登联翻译计划：
[2]
歌曲薄荷：
[3]
小熊：
[4]
Uniswap V2 发布了许多新特性：
[5]
[优秀] Uniswap 文档：#how-it-all-works
[6]
Uniswap 文档有更多关于代币排序的信息：
[7]
在市面上运行sync()：
[8]
自己调整值：
[9]
“Merkle Patricia Trie”的变量，点击链接了解更多：
[10]
rlp编码：
[11]
UniswapOracle.sol:
[12]
Uniswap-Oracle README.me：
[13]
Keydonix 不和谐：
[14]
