撰文：ChainFeeds Research
近几年来，基于 AMM 模型的 DEX 蓬勃发展。然而，对于频繁交易的用户而言，AMM 模型虽然避免了将资产委托给中心化参与者的风险，但仍存在 Gas 费用高、不适用于大宗交易及用户体验感差的问题。以太坊 OG 咕噜也曾在 Twitter Spaces 中指出，AMM 最大的优势是 Gas 效率，但其交易形态不符合 PMF。相比之下，订单薄具有灵活性、资金效率高以及可通过API 实现各种复杂交易策略等优势。他相信，随着链的吞吐量提升，去中心化交易最终将回归至订单薄模式。这也是他选择成为 Degate Evangelist 布道者的原因。
当然，无论是 AMM 还是订单簿，最终决定其采用的还是安全性、用户成本及用户体验。本文选取了几个代表性项目，其中一些仍在探索，而另一些已经消失不见。或许我们能从中探寻到什么。
Bitshares：EOS 创始人构建，DeFi 发展基石
2014 年，Dan Larimer 推出了首个去中心化交易所 BitShares。BitShares 引入了一系列新概念，其中很多后来都被 DeFi 项目借鉴。首先，BitShares 推出了市场锚定资产系统，包括 bitUSD、bitEUR、bitCNY 等。这些资产在 BitShares 平台上的价值与真实货币价值相等，例如 1 bitUSD 等同于 1 USD，但需要 BitShares 原生代币 BTS 作为抵押物进行背书，并由智能合约自动执行清算以保证兑付能力。其次，BitShares 采用了基于委托权益证明的算法，让持有 BTS 的人可以参与网络的运行和决策。每枚 BTS 代币都相当于一张选票，前 101 位得票最多的持有者可以打包并结算交易，并从中获得手续费收入。此外，BitShares 还利用了一种叫做石墨烯技术来提高交易处理速度，并且交易费用非常低，每笔交易手续费不到 0.01 美元。
尽管BitShares的交易费用和速度都与中心化交易所相媲美，但它并没有像预期的那样持续发展下去。其中一个原因可能是用户对这种新型交易所的认知和教育成本太高了。此外，BitShares 只是简单的将订单薄交易形式搬只链上，缺乏吸引力。
BitShares 在 2020 年进行了分叉，这是因为在 BTS4.0 版本升级中，一些开发人员未经社区投票就修改了投票系统的代码，引发了社区的不满和争议。而 BitShares 创始人 Dan Larimer 后于 2018 年推出了被称为「以太坊杀手」智能合约区块链 EOS。
Etherdelta：模式简单，但存在性能瓶颈
2017 年 6 月，EtherDelta 正式上线运营，并且在上线前完成了美国证监会的登记注册手续。类似于 Bitshares，Etherdelta 也是一个订单薄 DEX。在 EtherDelta 上，用户可以通过交易合约发布、撤销和匹配买卖订单，同时需要支付 Gas 费用。一旦交易对手点击订单，交易合约会自动扣减买家的资产并发送给卖家，所有交易均在链上发生，并由智能合约记录，而用户资产始终保存在其自己的钱包中。此外，EtherDelta 收取 0.3% 的交易费用，由买方承担。虽然 EtherDelta 交易费用低，交易速度快，但它也存在一些问题。比如，交易的撮合过程需要用户手动操作，以太坊的吞吐量限制导致交易速度较慢，而且订单簿的延迟可能会导致交易失败和浪费 Gas 费用。
尽管 EtherDelta 存在这些问题，但其模式简单，且随着以太坊生态的发展和用户教育的提升，仅在上线不到一年的时间内，便积累了相当数量的用户和可观的成交量。然而，不幸的是，在 2017 年 10 月，EtherDelta 遭遇黑客攻击，至少有 308 枚以太坊及其他潜在价值超数十万美元的代币被盗。随后，美国证券交易委员会指控其违反了证券交易法，创始人 Zachary Coburn 同意与监管机构达成和解，并支付了 38.8 万美元的罚金。接着，Zachary Coburn 将 EtherDelta 出售。2018 年 2 月 18 日，EtherDelta 被曝出暂停交易。2018 年 2 月 19 日，EtherDelta 创始技术团队宣布进行分叉，并推出了新的名为 ForkDelta 的交易平台。
Loopring：首个上线的 ZK Rollup，注重差异化因素
随着 DeFi 热潮的来到，一层网络的交易吞吐量问题开始凸显，DEX 也开始探索扩展至 Layer2 上。Loopring 于 2019 年底推出，是首个基于 ZKRollup 构建的以太坊生态 DEX 协议，利用 ZKP 技术实现了高吞吐量和非托管的交易。Loopring 经历了多次迭代，最初的版本仅支持定单薄交易，第二个版本通过引入 ZKP 技术加强了隐私和安全性，而第三个版本则增加了对 AMM 模式的支持，使得 DEX 更加具有流动性。
可以看到，Loopring 结合了 DEX 和 ZK 两种叙事。性能上，Loopring 利用 ZKP 技术，在链下完成所有撮合逻辑，并通过生成证明提交至链上，既保证了交易的效率，也确保了其安全性和有效性。此外，Loopring 还推出了订单共享模式。当智能合约无法在单笔交易中执行整个订单时，这个功能会将订单拆分为更小的部分进行交易，直到完成原始订单金额。具体来说，Loopring的链上交易环匹配技术会将多个单独的订单聚合到一个订单环中，智能合约验证订单后，每个参与方都会按照订单环的规则进行资产交换。订单共享系统会持续运行，直到所有部分订单都被完全执行。举例来说，如果投资者 A 想要出售 A 代币，投资者 B 想买入 A 并卖出 B 代币，投资者 C 想买入 B 并卖出 C 代币，这样的交易循环将持续直至投资者 A 得到所需的货币。这种交易循环可以向所有交易参与者保证最优价格，也能获得更高水平的流动性。
安全性方面，Loopring 通过 ZKP 技术确保每一笔链下匹配都会生成证明并提交到链上，证明其结果正确无误。此外，即使出现交易所停运的极端情况，用户仍然可以通过提供有效的 Merkle 证明来声明其资产合法性，这些证明可以从以太坊上的数据中获得。然而，Loopring 目前在 L2Beat 上的安全等级仍为 STAGE 0，这主要是因为缺乏退出窗口。Loopring 团队此前也在电话会议中表示，目前正在努力创建安全委员会，并致力于提高在 L2Beat 上的安全等级，计划在今年进行一些更新以为用户提供更多层次的安全保护。
与其他 DEX 相比，Loopring 更加注重差异化因素，因此推出了很多新功能及产品，旨在为用户带来独特体验。例如在智能钱包产品中内置支持 Loopring ZKRollup 方案；打通法币通道，用户可以通过信用卡和银行卡轻松充值；推出类似于传统股票市场里面的大宗交易功能及提供一整套二层 NFT 解决方案，包括开放式铸造、挂单交易和转账等。此外，值得注意的是，Loopring 创始人王东和前 Loopring 首席架构师 Brecht Devo 还于 2022 年联合创立了 EVM 等效的 ZK Rollup 项目 Taiko，并于今年 3 月完成了 1500 万美元 A 轮融资，Lightspeed Faction、Hashed、Generative Ventures、Token Bay Capital 领投。目前，Taiko 已通过三轮融资累计完成 3700 万美元融资。
dYdX：专注衍生品市场，致力于实现完全去中心化运作
另一个因应一层网络吞吐量问题而转战二层网络的 DEX 是 dYdX。与 Loopring 不同，dYdX 专注于衍生品市场，并选择基于 StarkWare 提供的 StarkEX L2 解决方案进行构建。最初，dYdX 部署在以太坊主网上，并且只是一个保证金交易协议。然而，随着以太坊 Gas 费用的飙升， dYdX 无法承担用户的 Gas 费用，因此决定迁移到 Layer2 上，并建立了基于订单簿的交易系统。
之所以选择 StarkWare 的 StarkEX L2 解决方案，是因为其更符合 dYdX 的需求。该解决方案不仅能够批量处理交易，还与各种智能合约兼容。尽管在 Starkware 上开发应用程序需要学习其特有语言 Cairo，但相对于其带来的其他优势，但其带来的优势更吸引人，包括大幅降低 Gas 和交易费用、交易者可以使用单个保证金账户进行多个永续合约交易，从而在交易多个代币对时提高资金效率、交叉保证金和更高的可扩展性、允许实时清算等。
借助 StarkWare 的基础架构，dYdX 在去中心化交易所市场上确立了自己的独特地位。但 dYdX 希望能够实现完全去中心化的运作模式，因此决定基于 Cosmos SDK 推出专用链，以完全去中心化的方式管理订单薄等业务。dYdX V4 被设计成完全去中心化的端到端，前端由 dYdX Operations SubDAO 运行，订单簿和匹配引擎则由全球活跃验证者管理。
具体而言，用户在前端进行交易，订单被路由到验证者，验证者将该交易广播给其他验证者和完整节点，以更新订单簿。共识过程则选择一个验证者作为提议者，负责匹配订单并将其添加到下一个提议的块中。提提议的区块通过共识过程，如果超过三分之二的验证节点确认该块，则被提交并保存到所有验证节点和全节点的链上数据库中，否则将被拒绝。提交后，更新的链上数据从全节点传输到索引器，最终通过 API 和 Websockets 提供给前端和其他外部服务。
目前，dYdX 已开源了其 V4 代码，并计划在 2024 年重点构建无许可市场，包括允许用户随时上架任何市场、通过 LP 金库提供即时流动性等，以进一步改进核心交易功能及用户体验。安全性方面，dYdX V3 目前在 L2Beat 上的安全等级为 STAGE 1。
DeGate：注重安全性，打造极致用户体验
DeGate 是一个基于 ZK Rollup 的以太坊生态去中心化订单簿协议，定位于专注去中心化交易的 Layer2。DeGate 是 L2Beat 上唯一一个达到 STAGE 2 评级的 ZK Rollup 项目，这也就是说 DeGate 并不依赖于人工干预和社会共识，存在较高程度的信任假设。在 DeGate 的安全体系结构中，通过采用 ZK Rollup 技术，其状态有效性验证和数据可用性得到了有效保障。并且通过资产非托管存储及「逃离模式」等机制，确保了用户资产的安全和交易的准确性。
DeGate 通过链下订单撮合和定单薄管理有效降低了交易成本并提高了交易速度，但如何确保链下状态变化的正确性才是至关重要的。首先，DeGate 基于 ZkRollup 构建，主要是因为 ZK Rollup 通过零知识证明密码学在数学上天然保障了其状态的正确性，在延伸 L1 的免信任属性上做的更好，没有引入额外难以评估的安全假设。
在 DeGate 结构中，用户通过钱包访问 DeGate 网站并发起交易请求，紧接着 DeGate 交易系统处理用户订单，其中 Operator起着重要作用，负责按规则处理每个批次的 ZK Rollup 事件，生成 DeGate L2 区块 zkBlock，并调用电路（ZKP-Worker）生成 zkBlock 证明，将其提交至链上合约以确认状态变更。同时默克尔树更新 DeGate 协议的帐户、资产和订单。可以看到，DeGate 电路位于二层，它接收 zkBlock 作为输入数据，并在生成零知识证明之前对输入数据进行准确性检查，以防止可能导致不可逆错误的不一致性。
DeGate 选择 Groth16 作为其 zk-SNARK 构造，因为它的验证时间更短、证明大小更小，这意味着需要传输到区块链上的数据更少，从而降低了在以太坊区块链上处理交易的Gas成本。虽然 Groth16 更符合 DeGate 的要求，但其最大缺点是需要对每个电路执行一次可信初始化。为了支持更多功能，DeGate 计划采用 Halo2 等更先进的零知识证明方案，以在保护用户隐私和资产安全的同时降低交易成本并满足更多需求。
至于隐私，DeGate 的隐私设计着重于保护用户的个人信息和资产安全，而不是用于隐私系统。通过各种加密技术，如数字签名和公钥加密，DeGate 对用户的原始信息提供了充分的保护。而 DeGate 在 Layer2 上的每笔交易均在链上结算，电路生成的零知识证明包含所有用户资产变动，所有交易都是公开透明的。
此外，在 DeGate 中，用户对资金具有完全控制权，因为资产托管在智能合约中。订单签名在订单未完全成交前有效，电路会验证订单的签名和有效期，以降低操纵订单的风险。而且 DeGate 还提供了链上取消的选项，从而保证了 100% 的无需信任。一旦 DeGate 节点将此取消请求交易汇总到链上，订单将被标记为已关闭，永远无法再次匹配。
DeGate 还内置了「逃离模式」，允许用户在 DeGate 链下节点（Operator ）无法处理交易时自主提现。「逃离模式」的触发条件是强制提现超过 15 天未被处理。一旦触发，用户可以直接调用 DeGate 智能合约找回资产。「逃离模式」下，智能合约将拒绝新的 Rollup ，也就是说所有 DeGate 帐户和资产状态将与激活「逃离模式」之前的 Rollup 最终状态保持相同。 随后智能合约将根据最终状态处理所有资产，用户可以使用第三方服务来解析最新的账户和资产状态，并从智能合约中取回他们的资产。该模式已经被成功测试过。 2022 年 11 月，DeGate 关闭了其在 Rinkeby 网络上的 L2 节点，社区和团队对「逃离模式」进行了测试并成功取回了资产。
在保证安全性和去中心化的前提下，DeGate 还引入了一系列创新交易机制，为用户提供了更高效便捷的交易体验：
- 批量现货交易机制：虽然通过 ZK Rollup 能够显著压缩数据大小，但仍效率较低。数据显示，传统 ZK Rollup 定单薄完成一笔交易匹配需要消耗 72 bytes。为此，DeGate 推出了批量现货交易机制，这一机制能够在添加到 DeGate Layer2 区块之前智能地捆绑和压缩多笔交易，随后通过加密方式生成有效性证明将其提交给以太坊主网。据悉，该机制可以捆绑多达不同用户间的 9 笔以上交易，且上链之前仅消耗 83 bytes。
- 去中心化网格交易：通过限价订单的方式实现了 AMM 的功能，同时无需借助智能合约作为底层支持。通过将网格策略的级别数量、网格偏倚等常数捆绑至每个网格交易签名中，DeGate 消除了用户签署多个交易的需求，简化了与用户相关的复杂性。
- 去中心化定投：DeGate 的定投功能不收取额外费用。对于追求稳定收益的用户来说，该功能是一个理想的选择，不仅能够让用户拥有资产保管权，而且成本低廉、效率高。
DeGate 于今年 1 月 9 日正式进入主网阶段，目前其 TVL 已超 6182 万美元，累计成交额已超 10.4 亿美元。随着基础设施和 ZK 技术的发展，DeGate 正在努力改进可扩展性，降低交易成本。其中包括提升 ZK 计算效率和将 DeGate 部署至其他活跃 Layer2 上等措施。同时，为了与以太坊扩容路线图和 EIP-4844 兼容，DeGate 计划推出 DeGate 2.0 版本。该版本将利用 EIP-4844 引入的 blob 数据方案提高 DeGate 吞吐量，并进一步降低用户 Gas 费用。
总结
从 BitShares 到 DeGate，我们可以清晰地观察到订单薄 DEX 的演进历程。最初，项目只是简单地将传统的定单薄模式迁移到了链上。随着时间的推移和市场的发展，逐渐意识到了 Gas 费用高昂及用户体验不足等问题。在此背景下，各个项目开始不断探索新的交易模式以解决这些痛点。例如，Loopring 结合了订单薄和 AMM 模式，并且通过差异化发展为用户带来独特体验；而 dYdX 专注于衍生品市场，并推出专用链；DeGate 则选择在保障极致安全性的同时为用户带来 CEX 般的体验。我们有理由相信，随着 EIP-4844 等措施的推出，订单薄 DEX 的用户体验将会得到进一步提升。
