Uniswap V4 的截断预言机如何解决 TWAP 漏洞

DeFi 借贷协议严重依赖于精确的价格预言机来确定抵押品价值、借款限额和触发清算。传统的时间加权平均价格(Time-Weighted Average Price, TWAP)预言机虽然被广泛采用，但本质上容易受到价格操纵的影响，导致可能具有破坏性的不公平清算和系统性市场低效。Uniswap V4 引入的截断预言机旨在解决这些关键漏洞。

TWAP 的问题：操纵

TWAP 通过累积价格快照来计算资产在定义的时间窗口内的平均价格。虽然旨在平滑短期波动，但它从根本上假设了一个相对稳定的市场环境，但这在 DeFi 中通常不是如此。

考虑一个抵押率为 1.9 倍的借贷市场。一个有 10 ETH 抵押品 (ETH 价格 = $2,200) 的借款人，为了确保 10,000 USDC 的贷款，必须维持至少价值 $19,000 的抵押品 (大约 9 ETH) 以避免清算。

攻击者可以通过 闪电贷 来利用这一点，在一个低流动性交易所执行大规模的市场抛售，暂时将 ETH 价格 砸 到 $500。这种攻击相对便宜，因为唯一的成本是闪电贷费用。由于 TWAP 不加区分地包含所有价格数据，因此它很容易受到这种类型的操纵。

让我们假设 TWAP 基于最近的 5 个区块计算平均值：

这些区块上的 TWAP 价格是：

TWAP = (2200 + 2200 + 2200 + 2200 + 500) / 5 = 1860

由于借贷市场使用 TWAP，该协议错误地将 ETH 报告为 $1,860。

借款人的 10 ETH 抵押品价值 $18,600 (10 ETH * $1860)，低于 $19,000，因此，借款人的头寸被不公平地清算。

低流动性资金池特别容易受到 闪电贷攻击，因为较小的闪电贷金额会产生更大的价格波动。

截断预言机如何防止操纵

截断预言机是一个 Uniswap V4 Hook(hook)，它对流动性池中的价格变化做出反应。与传统的 TWAP 不同，它采用了一种改进的几何平均计算方法，并结合了每个区块的关键价格变动上限。这个上限有效地限制了突然的、人为诱导的价格飙升的影响，防止它们立即扭曲预言机的输出。

为了说明这一点，考虑一个假设的 区块价格上限 为 5% 的场景：

截断预言机不会像 TWAP 那样降至 $1860，而是仅降至 $2090。

对于拥有 10 ETH 抵押品的借款人来说，这种差异至关重要。按照截断预言机 $2090 的价格，他们的抵押品价值为 $20,900 (10 ETH * $2090)，超过了所需的 $19,000 阈值，从而避免了清算。而价格较低的 TWAP 预言机会导致不应有的清算。

截断预言机仍然如何被操纵

虽然截断预言机可以防止即时价格下跌，但攻击者仍然可以通过在多个区块中逐渐降低价格 5% 来操纵价格。

借款人的 10 ETH 抵押品为 10 * 1885 = 18850，低于 19,000，因此，借款人的头寸被不公平地清算。

这次攻击持续了 3 个区块，虽然比单区块闪电贷攻击贵得多，但对于拥有大量资金的攻击者来说仍然是可行的。持续的操纵需要维持一个很大的仓位，并反复吸收套利交易，这可能会付出高昂的代价。但是，对于资金充足的攻击者来说，清算目标头寸的潜在收益可能会超过成本。

操纵期间 TWAP 与截断预言机价格行为

Uniswap v4 中截断预言机的实现

TruncatedOracle 库为 Uniswap 的截断预言机提供了核心逻辑，该预言机跟踪并限制预定义的最大区块价格变化。

int24 constant MAX_ABS_TICK_MOVE = 9116;

来源: TruncatedOracle.sol

MAX_ABS_TICK_MOVE = 9116 定义了每个区块的最大价格变动。

任何超过此值的价格变化都会被 截断，以防止极端波动。

transform 函数确保价格更新永远不会超过预定义的上限 (MAX_ABS_TICK_MOVE):

function transform(Observation memory last, uint32 blockTimestamp, int24 tick, uint128 liquidity)
    private pure returns (Observation memory)
{
    unchecked {
        uint32 delta = blockTimestamp - last.blockTimestamp;

        // Truncate extreme price movements per block
        // **截断**每个区块的极端价格变动
        if ((tick - last.prevTick) > MAX_ABS_TICK_MOVE) {
            tick = last.prevTick + MAX_ABS_TICK_MOVE;
        } else if ((tick - last.prevTick) < -MAX_ABS_TICK_MOVE) {
            tick = last.prevTick - MAX_ABS_TICK_MOVE;
        }

        return Observation({
            blockTimestamp: blockTimestamp,
            prevTick: tick,
            tickCumulative: last.tickCumulative + int48(tick) * int48(uint48(delta)),
            secondsPerLiquidityCumulativeX128: last.secondsPerLiquidityCumulativeX128
                + ((uint144(delta) << 128) / (liquidity > 0 ? liquidity : 1)),
            initialized: true
        });
    }
}

来源: TruncatedOracle.sol

这是如何运作的

1. 该代码将当前 tick 与上一个 tick 进行比较。
2. 如果更改超过 MAX_ABS_TICK_MOVE，则会对其进行限制。
3. 更新累积的 tick 和流动性数据。

这种机制确保了价格的逐步变动，使攻击者更难在单个交易中操纵价格预言机。

因此，截断预言机通过限制价格在选定的时间窗口内可以移动的速度，部分缓解了低流动性池操纵的问题。由于预言机仅考虑部分历史价格数据，因此突然的价格飙升或暴跌会减少直接影响，防止估值发生剧烈变化。这使得攻击者更难以利用低流动性池进行闪电抛售或拉升，因为价格无法立即反映极端的市场变动。

截断预言机中 TWAP 的未解决问题

虽然截断预言机提供了显着改进，但它继承了传统 TWAP 的基本漏洞，尤其是在时间段选择和处理不充分的历史数据方面。这些问题仍然可以被利用来操纵预言机。

📌 不正确的时间段选择**

TWAP 容易受到 闪崩 和 延迟定价 的影响，这仍然是截断预言机中的一个问题：

• 太短的窗口允许临时价格扭曲影响预言机。
• 太长的窗口会导致过时的价格信息，从而错误地表示真实的市场状况。

建议:

✅ 在考虑预言机价格时，不要使用不可变的周期，而是根据市场情况进行设置。

✅ 确保仔细选择时间窗口，以平衡响应性和稳定性。

📌 零时间窗口和缺乏历史数据

TWAP 的历史依赖性问题也存在于截断预言机中：

• 如果不存在足够的价格历史，攻击者可以通过设置任意初始价格来操纵预言机。
• 新部署的池或单区块更新会为闪电贷价格欺骗创造机会。

建议:

✅ 在认为预言机有效之前，需要最低价格更新历史。

结论

Uniswap V4 的截断预言机代表了链上价格预言机的重大进步，提供了增强的针对闪电贷操纵的弹性。然而，它并不是万能的。时间段选择、处理不充分的历史数据以及多区块操纵的风险等基本挑战仍然存在。开发人员必须极其谨慎，并实施强大的保障措施来减轻这些风险。对预言机行为的系统性监控，以及对时间窗口和价格上限的自适应调整，对于维护依赖协议的完整性至关重要。

• 原文链接： hacken.io/discover/unisw...
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