Perpetual Protocol 二：VAMM - 虚拟自动做市商的实现

虚拟自动做市商（Virtual Automated Market Maker，简称 VAMM）是 Perpetual Protocol 的核心创新。它解决了传统 AMM 在永续合约交易中面临的流动性和价格影响问题。本文将深入探讨 VAMM 的概念、实现和优化。

VAMM 的概念和作用

传统 AMM vs. 虚拟 AMM

传统 AMM（自动做市商）通过实际的资金池提供流动性，而 VAMM 使用虚拟资金池模拟市场深度。

• LP: 流动性提供者（Liquidity Provider）

VAMM 的主要优势：

1. 无需实际锁定资金
2. 理论上无限流动性
3. 减少大额交易的价格影响

VAMM 的工作原理

VAMM 基于恒定乘积公式（x * y = k），但与传统 AMM 不同，它的资金池是虚拟的。这意味着：

1. 不需要实际的流动性提供者
2. 可以提供无限的理论流动性
3. 价格变动完全由交易活动驱动

VAMM 的核心逻辑可以用以下流程图表示：

VAMM 合约解析

让我们深入 VAMM.sol 合约的核心实现：

contract VAMM is IVAMM, Ownable {
    using SafeMath for uint256;

    uint256 public constant K = 1e18; // x * y = K
    uint256 public baseAssetReserve;
    uint256 public quoteAssetReserve;

    constructor(uint256 _baseAssetReserve, uint256 _quoteAssetReserve) public {
        require(_baseAssetReserve.mul(_quoteAssetReserve) == K, "reserve product != K");
        baseAssetReserve = _baseAssetReserve;
        quoteAssetReserve = _quoteAssetReserve;
    }

    function swap(Direction _direction, uint256 _baseAssetAmount) 
        external 
        override 
        onlyExchange 
        returns (uint256, uint256) 
    {
        if (_direction == Direction.ADD_TO_AMM) {
            return addToAMM(_baseAssetAmount);
        } else {
            return removeFromAMM(_baseAssetAmount);
        }
    }

    function addToAMM(uint256 _baseAssetAmount) internal returns (uint256, uint256) {
        uint256 newBaseAssetReserve = baseAssetReserve.add(_baseAssetAmount);
        uint256 newQuoteAssetReserve = K.div(newBaseAssetReserve);
        uint256 quoteAssetAmount = quoteAssetReserve.sub(newQuoteAssetReserve);

        baseAssetReserve = newBaseAssetReserve;
        quoteAssetReserve = newQuoteAssetReserve;

        return (quoteAssetAmount, newBaseAssetReserve);
    }

    function removeFromAMM(uint256 _baseAssetAmount) internal returns (uint256, uint256) {
        uint256 newBaseAssetReserve = baseAssetReserve.sub(_baseAssetAmount);
        uint256 newQuoteAssetReserve = K.div(newBaseAssetReserve);
        uint256 quoteAssetAmount = newQuoteAssetReserve.sub(quoteAssetReserve);

        baseAssetReserve = newBaseAssetReserve;
        quoteAssetReserve = newQuoteAssetReserve;

        return (quoteAssetAmount, newBaseAssetReserve);
    }

    function getSpotPrice() public view override returns (uint256) {
        return quoteAssetReserve.mul(1e18).div(baseAssetReserve);
    }
}

状态变量

contract VAMM is IVAMM, Ownable {
    using SafeMath for uint256;

    uint256 public constant K = 1e18; // x * y = K
    uint256 public baseAssetReserve;
    uint256 public quoteAssetReserve;
    
    // ... 其他变量
}

• K: 恒定乘积常数
• baseAssetReserve: 基础资产储备
• quoteAssetReserve: 报价资产储备

核心函数

swap 函数

function swap(
    Direction _direction,
    uint256 _baseAssetAmount
) external override onlyExchange returns (uint256, uint256) {
    if (_direction == Direction.ADD_TO_AMM) {
        return addToAMM(_baseAssetAmount);
    } else {
        return removeFromAMM(_baseAssetAmount);
    }
}

swap 函数是 VAMM 的核心，处理添加或移除资产的操作。

getOutputPrice 和 getInputPrice 函数

function getOutputPrice(Direction _direction, uint256 _amount)
    public
    view
    override
    returns (uint256)
{
    // 计算输出价格逻辑
}

function getInputPrice(Direction _direction, uint256 _amount)
    public
    view
    override
    returns (uint256)
{
    // 计算输入价格逻辑
}

这两个函数用于计算交易的输出和输入价格。

价格计算逻辑

VAMM 使用恒定乘积公式 (x * y = K) 来计算价格：

function addToAMM(uint256 _baseAssetAmount) internal returns (uint256, uint256) {
    uint256 newBaseAssetReserve = baseAssetReserve.add(_baseAssetAmount);
    uint256 newQuoteAssetReserve = K.div(newBaseAssetReserve);
    uint256 quoteAssetAmount = quoteAssetReserve.sub(newQuoteAssetReserve);

    baseAssetReserve = newBaseAssetReserve;
    quoteAssetReserve = newQuoteAssetReserve;

    return (quoteAssetAmount, newBaseAssetReserve);
}

价格计算流程：

3. 与其他组件的交互

与 ClearingHouse 的接口

VAMM 主要与 ClearingHouse 交互，提供价格信息和执行交易。

interface IVAMM {
    function swap(Direction _direction, uint256 _baseAssetAmount)
        external
        returns (uint256, uint256);
    
    function getSpotPrice() external view returns (uint256);
    
    // ... 其他接口函数
}

ClearingHouse 调用 VAMM 的示例：

contract ClearingHouse {
    IVAMM public vamm;
    
    function openPosition(/* 参数 */) external {
        // ... 其他逻辑
        (uint256 quoteAssetAmount, ) = vamm.swap(Direction.ADD_TO_AMM, baseAssetAmount);
        // ... 处理交易结果
    }
}

VAMM 的优势与挑战

优势

1. 无限流动性：VAMM 可以提供理论上无限的流动性，减少大额交易的滑点。
2. 资金效率：不需要实际锁定资金，提高了资金使用效率。
3. 简化机制：无需复杂的流动性提供者激励机制。

挑战

1. 价格偏离：VAMM 价格可能与现货市场价格产生偏离，需要额外的机制来确保价格准确性。
2. 极端市场情况：在剧烈市场波动时，可能需要额外的风险管理措施。

总结

VAMM 是 Perpetual Protocol 的核心创新，它通过虚拟化资金池解决了永续合约交易中的流动性问题。VAMM 的实现既简洁又高效，为去中心化衍生品交易开辟了新的可能性。

然而，VAMM 也面临着一些挑战，特别是在价格准确性和极端市场情况下的表现。未来的发展方向可能包括：

1. 改进价格预言机集成，确保 VAMM 价格与市场价格的一致性。
2. 开发更复杂的风险管理机制，以应对极端市场波动。
3. 探索 VAMM 在其他类型衍生品中的应用可能性。

在接下来的文章中，我们将深入探讨 Perpetual Protocol 如何利用 VAMM 实现完整的永续合约交易系统，以及如何解决上述挑战。