CoW Swap：意图、MEV 和批量拍卖

特别感谢 Anna 和 Alex 对 CoW Swap 及其新颖设计机制的反馈和建议。

Shoal Research 贡献者：

Gabe Tramble

关键要点

• CoW Swap 是一个 基于意图的应用，允许用户利用签名消息表达他们的交易意图（例如，将 token A 兑换为 token B）

• 采用 批量拍卖 机制，其中一组求解者在网络中竞争，以最大化用户订单的盈余，通过 需求一致 (CoWs) 的发现和将交易路由到链上最佳的流动性

• 采用的独特架构允许 CoW Swap 提供有趣的功能，包括 CoW Hooks 和 时间加权平均价格 (TWAP) 订单，这些都是基于新的可组合 CoW 框架

• 使用 CoW Swap 的附加好处包括 MEV 抵抗、低费用 / 无需支付 gas 的订单 和 通过使求解者代表你批准新合约来增强安全性

介绍

来源: CoW Swap Dune Dashboard

最近，CoW Swap 正在赢得交易者的青睐，这一点从不断增长的月交易量中可以看出。它以基于意图的架构而闻名，这一叙述引起了许多人的注意，同时也具有用户友好的界面。然而，CoW Swap 的底层结构远不止于此。CoW Swap 团队一直在不懈构建，交付显著的功能，包括 (a) MEV 阻断器 (b) 限价订单 (c) 时间加权平均价格 (TWAP) (d) CoW Hooks (e) Milkman ERC1271 订单和 (f) 编程订单。

本文将深入 CoW Swap 的基础知识，解释其架构及其带来的好处。然后，我们将以当前协议发展的概述以及未来协议的预期结束。

什么是 AMM？

要了解 CoW Swap 驱动的创新，首先必须了解自动化做市商 (AMM)，这是一种去中心化交易所 (DEX)，允许用户将一种资产兑换为另一种资产。AMM 使用流动性池来匹配交易者与其交易的流动性，而不是传统金融中通常采用的点对点方法。例如，希望将 ETH 兑换为 USDC 的用户可以在 ETH/USDC 流动性池中执行此操作。在兑换时，ETH 与 USDC 的比例发生变化，而 AMM 将重新定价池中剩余的 ETH。要了解更多关于 AMM 的信息，可以参考这个链接 这里。

AMM 通常要求交易者从其钱包提交交易才能与流动性池进行交换。由于与流动性池的这种必要交互，AMM 按照每次兑换时流动性的变化以顺序方式结算交易。CoW Swap 采用基于意图的设计，创新了传统的 AMM 设计，尽可能直接将交易者与交易者连接，而不使用流动性池。这种创新的好处包括更低的费用和更好的执行价格，稍后将进行解释。要理解核心创新，必须首先了解意图是什么。

什么是意图？

意图指的是用户的期望目标，例如“我希望将 USDC 兑换为 ETH”。基于意图的协议通过抽象相关的复杂过程来促进链上活动。用户可以声明他们希望实现的最终目标“我希望收到 ETH”，并指定某些参数“我希望通过交换 USDC 收到 ETH”。然后可以签署此消息，以授权被称为求解者的复杂第三方来执行意图，最终将 ETH 交付给用户。

这是一个基于意图的系统的可视化：

意图有助于使实现链上目标的过程更容易，更少技术性。用户不必经历复杂的流程来完成交易，而可以设定目标和一些规则，让他人处理技术细节。实际上，用户可以定义条款，并签署消息，兜售者完成其内容。这使得在链上完成交易变得更简单、更友好，尤其是在多个目标可以一次性组合时，可以节省时间和资源。

要了解更多关于意图的信息，可以参考这篇文章 这里。

CoW Swap 介绍

CoW Swap 成为基于意图的应用的优秀示例，在那里用户指明其希望的交易结果，并将执行委托给被称为 求解者 的第三方无权限代理。CoW Swap 使用的核心机制称为批量拍卖，它聚合用户的意图（他们希望执行的订单）。求解者竞争以提供这些订单的最优执行路径，最大化用户盈余（用户在兑换后收到的资产数量）。求解者使用的执行方法可以是链下匹配和链上兑换的组合。求解者在成功执行订单后将获得奖励。

CoW Swap 与其他 AMM 的主要区别在于利用 需求一致 (CoW) 的地方，当用户意图重叠时可以在不经过池的情况下进行匹配。这提供了更高的 gas 效率和更低的用户成本。此外，由于用户订单未通过公共内存池路由，CoW Swap 避免了 最大可提取价值 (MEV) 问题，从而进一步促进了用户的优化交换。

CoW Swap 交易执行机制

批量拍卖

CoW Swap 的批量拍卖机制将订单聚合到一起并一次性结算，这与传统的顺序执行订单相比有所不同。批量拍卖作为 CoW Swap 的核心定价（价格发现）机制。订单被分组，求解者（链下对手方）竞争通过离线匹配或链上 DEX 执行这些订单。

求解者利用先进的计算为批量拍卖中的所有订单定制交易路径，基于用户输入（例如，价格、滑点容忍度等）。满足需求一致性 (Coincidence of Wants) 的订单可以在链下执行，而其他未能匹配的订单则可以路由到其他 AMM 或 DEX 聚合器进行执行。然后，结算逻辑转发给协议进行执行，并负责验证执行的合法性（批准交易等）。

让我们可视化批量拍卖的工作流程：

1. 一组 4 个用户在 CoW Swap 上通过意图提交了他们的订单

2. 这些订单被整合到一个批次中并转发到求解者网络

3. 求解者竞争提供最优执行：

   1. 他们将使用各自的算法识别最佳执行路径

   2. 需求一致：订单匹配时，交易将直接在交易者之间链下执行

   3. 其余未能匹配的订单将通过 AMM / DEX 聚合器结算

4. 求解者将它们的结算方案提交给协议，协议根据最大化盈余对它们进行排序，并推动链上的胜出结算

利用求解者网络的主要动机是最大化用户可以接收的资产量。这是通过求解者之间的竞争来实现，以寻找其履行算法生成的最优交易路线。

求解者

本质上，求解者竞争提供最佳的批量拍卖结算，首先识别批量内部的需求一致性。然后，求解者将注意到未能结算的任何剩余交易，并在 AMM 或 DEX 聚合器中进行搜索，以以最低滑点进行结算。

详细研究求解者的工作流程：

1. 在批量开始时，考虑所有链下订单作为可包含的订单

2. 选择的链下订单将通过协议汇总到批量拍卖中。

   1. 注意：批量结束后，将不再包括新订单

3. 求解者收到批量中的订单，并继续优化订单，旨在让其各自的订单结算方案推送到链上

4. 提供最佳清算价格、最大化交易者回报的解决方案将被选中

5. 胜出的求解者将以 COW 代币的形式获得奖励，这些代币由协议授予以激励求解者之间的竞争

   1. 目前，收取给用户的费用全部用于支付以太坊的 gas 费用。为此，在 CoW DAO 论坛 上提出，协议可能会尝试不同的费用模型

在协议的当前阶段，CoW Swap 使用一个允许清单身份验证合约来确定哪些地址符合求解者的资格。此外，如果提供在 CoW DAO CIP7（CoW 改进提案）中列出的资产的保证金，则地址也可以符合求解者的资格。发现恶意行为时（故意不提供用户最佳执行路线等），保证金将被削减。因此，这笔保证金旨在确保求解者与 CoW Swap 和用户之间的一致性。不过，大多数求解者并没有如此巨额的前期资本。在这些情况下，任何现有的保证金池所有者都可以为求解者提供证明。

CoW Swap 的求解者网络的竞争环境正在快速演变。最初，像 1inch 和 0x 这样的 DEX 聚合器占主导地位，结算超过 50% 的交易。然而，他们的市场份额已经下降，现在占交易不到 4%。相比之下，先进的求解者，例如 Barter 和 Otex，已逐渐上升，现已处理大多数求解者的交易量。

复杂的求解者可以从复杂的地方获取流动性，这些地方通常无法被 DEX 聚合器访问。这可能导致现有 DEX 聚合器的市场份额下降，有利于独立求解者。

现在我们已经理解了批量拍卖和求解者的基本概念，接下来我们将深入了解需求一致性（Coincidence of Wants）以及它们在 CoW Swap 中扮演的关键角色。

需求一致 (CoWs)

对于传统金融的从业者甚至非加密原生用户来说，看到名为 "CoW" Swap 的协议正在交易数亿美元的数字资产可能会大开眼界。CoW 指的是需求一致，它是一种经济现象，其中两方各自持有另一方所需的商品，从而允许它们进行直接交换。

为了更好地理解这一点，我们以 Alice 和 Bob 为例：

• Alice 希望将 1000 USDC 兑换为 ETH

• Bob 希望将 ETH 兑换为 1000 USDC

在上述情形中，很明显存在需求一致性。这允许交易在 Alice 和 Bob 之间直接解决，而无需外部市场做市商或流动性提供者 (LP) 提供交易执行的流动性。

需求一致性可以在复杂性上有所不同，这些图形很好地描绘了简单的、批量的以及中级需求一致性。

环形交易

当涉及时更多的 2 个以上的订单，并且没有确切的需求一致班级（Coincidence of Wants）去允许这些订单之间直接结算时，会发生什么？

相较于等待 2 方之间的确切匹配，环形交易允许在不同方之间共享流动性，如下面的图形所示。

从图形中，明显可以看出参与者不需要拥有彼此所需的商品便可完成交易。他们可以利用批量拍卖中参与者的更广泛网络来获得所需的资产。相反，在传统 DEX 中执行这 4 个订单将是顺序的，所有参与者都面临潜在的价格滑点和 MEV。我们将在文章后面详细介绍 MEV 的概念。

需要注意的是，每个环形交易都被视为需求一致 (Coincidence of Wants)，但不是每个需求一致都构成环形交易。

CoW Swap 功能

现在我们了解了 CoW Swap 的核心架构，可以深入探讨使其成为可能的独特功能。

CoW Hooks

CoW Swap 利用“hooks”，即附加在订单上的自定义代码，可以在交易之前和/或之后执行。Hooks 非常有用，因为它们可以通过将多个交易或意图转变为单个意图来节省用户的时间和 gas。

这是 CoW Swap 基于意图架构的核心。CoW hooks 使用户能够串联一系列复杂操作，这些操作可能包括桥接、质押、兑换、流动性的提供等，并在单个交易中执行这一系列操作。

CoW Hook 架构

1. 预处理 (Pre-hooks)

预处理是可以编码到订单中的意图，并将在 CoW Swap 上的兑换之前执行。

这些操作在检查订单签名或将用户地址的代币发送到 CoW Swap 之前执行。

2. 后处理 (Post-hooks)

后处理是指在完成兑换后执行的操作，交换的代币已经转移到用户的地址上。

让我们来看一个特定的例子，用户在 Lido 上质押，关闭贷款持仓在 Aave。

1. 预处理：通过偿还由 USDC 抵押的贷款来关闭 Aave 的开放持仓

2. 交换：USDC 将通过 CoW Swap 转换为 ETH

3. 后处理：通过 Lido 对 ETH 进行质押

与 hook 执行相关的费用以交换的卖出代币收取，并覆盖 100% 的执行成本。例如，在关闭 Aave 的开放持仓时，任何额外费用将以 USDC 支付。用户不需要持有额外的 ETH，订单才能成功。这样，流程变得更加顺畅，防止用户因缺乏 gas 代币而无法执行交易。

CoW Hooks 使用案例

一些 CoW hooks 可以实现的潜在使用案例包括

1. 偿还债务 → 质押

如前面预处理和后处理的示例所述

2. NFT 捕捉 → NFT 销售 → 兑换代币

出售NFT后，收到的金额可以立即转换为所需的代币。这降低了用户遭受的资产波动。

3. 领取空投

出售空投代币，同时使用空投代币作为 gas

4. 自动化流动性管理

   a. 收集流动性提供者奖励

   b. 将流动性提供者奖励转换为流动性对中的每种资产的 50/50

   c. 将这两个资产重新存入流动性池，以增加流动性提供者持仓

上面的图像显示 CoW hooks 不仅适用于 DeFi 活动，还具有广泛的使用案例。各类用户，包括 NFT 捕捉者和空投农民，也可以受益于 hooks。随着时间的推移，CoW hooks 可能会引入更多微妙和复杂的用例，以满足更广泛用户的需求。

时间加权平均价格 (TWAP) 订单

什么是 TWAP？

时间加权平均价格 (TWAP) 是执行交易时最常用的算法策略之一。它通常在交易者有较大订单量并希望减少对市场的影响以及由此产生的滑点时使用。例如，如果一名交易者一次购买价值 100 万美元的 $COW，可能会由于流动性不足而对 AMM 造成显著的价格影响。为了防止价格影响，TWAP 订单会将大订单拆分为多个小订单，在预定时间内定期执行。简而言之，使用 TWAP 的交易者在 TWAP 计算中以平均价格分散交易。

TWAP 订单机制 [测试版]

在 CoW Swap 中，用户只需指定以下指标即可进行 TWAP 订单

• 选择资产（例如：USDC/ETH）

  • 用户选择要兑换出的资产及希望换入的资产

• 订单总量

  • 要兑换的总金额

• 部分数量

  • 这是订单将被拆分的次数

• 持续时间

  • 这是订单执行的时间长度

每次换出的金额可以通过总订单规模 / 部分数量计算得出。交换执行的间隔可以通过持续时间 / 部分数量计算得到。

CoW Swap 的 TWAP 订单界面

此外，用户还可以指定价格保护。如果设定的价格保护百分比超出资产价格下跌，则已下单的 TWAP 订单不会执行。这旨在保护用户的资本，防止他们在潜在的黑天鹅事件（例如，连锁性清算）中进入有不利价格的仓位。

TWAP 订单的好处

用户通过 TWAP 订单可以获得多重好处：

1. 减少价格影响

当用户在自动化做市商 (AMM) 上执行大订单时，通常会付出更高的价格。这是由于订单的价格影响，因大量资金流入导致流动性池中的价格上涨。此外，大订单也容易受到 MEV 机器人的 三明治攻击，本质上会抬高用户的购买价格。

通过 TWAP，每次下的订单规模较小。正如上图所示，对于 TWAP 的机制，它将 1000 美元的订单拆分为 5 个 200 美元的订单。这有效降低了用户所遭遇的价格影响，允许其以更公平的价格进行交易。

2. 降低滑点

使用更大订单时，用户通常需要考虑更高的滑点。这是因为订单对市场的价格影响，需要相应地纳入滑点。

订单规模较小，用户可以设定较低的滑点。这使他们能在接近想要的价格点执行订单。此外，这也有助于降低由于滑点造成的损失，从而获得更多想要的资产。

3. 增加灵活性

用户可以根据自己的需求自定义各种指标，以决定每次希望执行多少。此外，由于订单是在链下提交的，用户能够根据市场条件修改他们的 TWAP 订单，而无需支付额外费用。

CoW Swap 的独特好处

MEV 抵抗

最大可提取价值 (MEV) 指的是验证者通过套利（包括在构建区块过程中排除、包含和重新排序交易顺序）可以赚取的利润。

通常，MEV 被视为一种负外部性，因为它导致用户遭受不利的价格或交易失败。总体而言，MEV 分为 3 种类型：（a）抢跑交易（b）尾随交易（c）三明治攻击：

• 抢跑交易（Frontrunning）： 攻击者在目标用户的交易之前发起一笔交易，以便从即将到来的交易中受益。

• 尾随交易（Backrunning）： 攻击者在尚已放置的交易之后发起一笔交易，以便从已放置交易中受益。

• 三明治攻击（Sandwich Attack）： 攻击者在用户交易之前和之后发起交易，以操控资产价格，从而获利。

要了解有关 MEV 的更多详细信息和示例，可以查看这篇文章 这里。

在 CoW Swap 中，有 2 个主要机制可以最小化用户面临的 MEV 水平：

1. 需求一致性：不暴露于交易顺序操控之下

传统上，在 DEX 上交易时，用户提交其订单，订单将发送至公共内存池，这是交易在验证者确认之前的停留处。这个公共内存池受到监视机器人高度监控，以获取套利获利的机会。在 CoW Swap 中，用户订单通过求解者在链下提交和匹配。因此，这些订单不会经过公共内存池，有效地确保其他用户无法进行抢跑交易。

这是一个在典型 DEX 中可能发生的 MEV 举例。Claire 希望将 10,000 USDC 兑换为 ETH，一名跟踪内存池的用户将试图在 Claire 之前插入自己的交易（将 10,000 USDC 兑换为 ETH）。这会导致 ETH 需求的增加，造成 ETH 价格上涨。当 Claire 的兑换执行时间到来时，她将面临更高的 ETH 价格，最终得到的 ETH 少于她原本应得到的。

2. 批量拍卖：统一清算价格 (UCP)

通常情况下，DEX 上的订单是按顺序执行的。这为 MEV 提供了机会，因为生成块的造块方可以重新排序交易序列，从而获得利润。然而，这种执行顺序的变化使用户获得的交易价格存在差异。例如，较晚执行的订单可能需支付更高的价格，从而导致用户获得的资产数量少于原本情况。

通过 CoW Swap 的批量拍卖，将为批量中的所有订单计算一个均值结算价格。因此，将无法提取出 MEV，因为重新排序订单将变得毫无意义。

你可以在 这里 了解有关不同类型 MEV 的更多信息。

无需支付 gas 的交易和低费用

另一个关键价值主张是提供给用户的费用优化，这来自于多个方面：

1. 链下签名

由于订单是在链下提交的，因此用户无需使用链原生代币支付 gas。此外，用户无需面对交易失败，从而避免了支付不必要的 gas。

此外，用户在链下自由提交任意数量的订单，并可以随时取消这些订单。

2. 需求一致性交易

通过对交易的直接匹配，未向用户收取额外费用，而这在用户在其他 DEX 进行交易时是必然需要的费用，例如在 Uniswap 上交易。

CoW Swap 的未来展望

CoW Swap 计划在未来进一步去中心化协议。在这一过程中，一个方面是通过无权限的求解者模型，该模型包含两个主要组件：

1. 将作为求解者的逻辑编码到智能合约中

2. 求解者质押资产以防止恶意行为

通过无权限模型，我们可以预计 CoW Swap 的求解者网络将变得非常强大。这最终将转化为用户更好的结算，因为求解者之间的竞争将努力为用户带来最佳条款。

结论

CoW Swap 是在 2021 年率先实验基于意图的架构并将其带入大众的先锋之一。自那以后，更多的项目开始在这一领域进行尝试，以优化各个方面。Anoma 正在致力于将意图整合到区块链中。Propeller Heads 正在致力于微调求解者要素并寻找增强其稳健性的方法。随着更广泛行业对 CoW Swap 的兴趣和研究，不难想象 CoW Swap 将继续发展。

来源

• 介绍 - CoW Protocol

• CoW Swap Dune Dashboard

• CoW Hooks

• 意图与基于意图的架构介绍 | Anoma 博客

• 基于意图的架构及其风险

• CoW 如何拯救 DeFi 交换

• 从 CoW Protocol 介绍编程订单框架

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