導入

Angleは、ユーザーが他のトークンと交換するためにagTokens（ステーブルコイン）を鋳造および焼却できるようにします。トレーダーは利用可能な担保/ステーブルコインペアに対してロングポジションを持つこともできます。これらは従来の永続契約ではなく、均衡は資金調達率に依存せず、実行価格は直接オラクルから得られます。これらのユースケースを考慮すると、プロトコルには利用可能な資産の価格設定に対する信頼性の高い方法が必要であり、ユーザーに公正な見積もりを提供する一方で、フロントランニング取引から自己保護する必要があります。この記事のFAQでは、Samcszunがなぜこれがスポット価格を使用するだけで単純ではないかについて説明しています。

フロントランニングは市場において長年の問題となっています。それは、特定の参加者が他の参加者よりも情報に早くアクセスできるようになり、この利点を生かして無リスクの利益を相手方の損失を出すことで得ることができるということに帰結します。歴史的に、これをオンチェーンで防ぐことは非常に困難でした。Ethereumトランザクションの高コストと低速度により、オラクルが価格を迅速かつ頻繁に更新することが難しくなります。これにより、オフチェーンとオンチェーンの価格の間に遅延が生じ、フロントランナーが悪用する機会が生まれます。

すべてのステーブルコインプロトコルが、オラクルの遅延から発生するフロントランニングリスクに関心を持っているわけではありません。メーカーのDAIの場合、オラクルの遅延はしばしばプロトコルに利益をもたらします。たとえば、ユーザーが次のオラクルの更新で価格が下がるために彼女のポジションが清算されることを見ると、彼女はより多くの資金をボールトに預けることにインセンティブを感じ、プロトコルの健全性と担保率を向上させることになります。

Synthetixは、シンセティックアセットと担保の間でのオラクルベースの価値交換を可能にするものであり、フロントランニングの課題に直面しているステーブルコインプロトコルの完璧な例です。彼らのブログ投稿では、フロントランニングとの長い歴史、過去に受けたいくつかの攻撃などが概説されています。

Synthetixに類似して、Angleはオラクル値での資産スワップをゼロ価格スリッページで許可します。その結果、Angleは同じフロントランニングの問題に直面しています。Angleのコアチームはフロントランニングを緩和するために重要な努力をしています。2つの主要な改善が実施されています：特定のオラクル設計と動的手数料構造。この記事では、Angleのオラクル設計とその背後にある理由を説明します。

フロントランニングオラクルの更新：例

Angleのソリューションに入る前に、まず、フロントランニングがプロトコルにどのように害を及ぼすかを理解しようとしてみましょう。Angleのステーブルコインを支える担保としてETHが受け入れられている例を考えてみましょう。

手数料なし

攻撃者がオフチェーンのETH価格を監視し、Chainlinkオラクルがオンチェーンデータをより高い価格（p0からp1、ただしp0

このフロントランニングトランザクションにより、オラクルのアップデート中に利益の一部がプロトコルの準備金から引かれます。 x = 100 ETH および p1 = 1.01 * p0 (価格が 1% 上昇) と設定した場合、これは攻撃者がプロトコルの準備金から 1 ETH 取得したことを意味します。

取引手数料がかかります

幸いにも、取引手数料を増やすことで、フロントランナーの利益を削減し、機会を減らすことができます。

たとえば、鋳造および焼却取引手数料が一定でfと等しい場合、p0でxステーブルコインを焼却し、その後p1でプロトコルにETHで売却する攻撃者の最終利益は次のとおりです。

前のシナリオと比べて、手数料は利益を減少させます:

取引手数料がf = 0.3％の場合、上記の例に従うと、攻撃者の利益は今やわずか0.39 ETHです。

手数料と2つのオラクルソリューションを備えて

この機会をさらに減らすために、2つの潜在的な価格ソース、pC（Chainlink価格）およびpU（Uniswap価格）を提供する第2のオラクルに頼ることができます。プロトコルは、最も有利な価格（ユーザーのトークンを購入する際のマイント時の低価格、およびユーザーにETHを売却する際のバーン時の高価格）を使用することができ、フロントランニングの機会をより魅力的でなくします。

上記と同じ機会から利益を得ようとするトレーダーを想像してみてください。ただし、pC0 < pC1 と仮定します。

一方、pUが一定でpC0に近いと考えることができます。したがって、後で見るように、Uniswapの時加重平均価格（TWAP）の設計により、pUはpCよりも遅れる傾向があることがわかります。

この場合、潜在的な機会から利益を得ようとする攻撃者は、プロトコルからトークンをpC0（ステーブルコインを燃やす）で購入し、x（1-f）/ pC0の価値のETHを受け取ります。その後、それをより高い価格のpU1で再度売却します。これにより、攻撃者は損失を被ります。

例の数字を保持すると、攻撃者はこの取引で最終的に0.6 ETHを失います。

Angle’s Solution

Angleの設計は、フロントランニング取引のリスクを排除することを具体的に目指しています。したがって、プロトコルでは、上記で議論した例に非常に似たメカニズムを実装します。このセクションでは、実装するデザインの具体的な点に焦点を当て、TWAP時間枠の選択を分析しながら、より詳細に既存のオプションの可能性を探ります。

オプション

Angleのユースケースに適合する主要なオラクルソリューションは次のとおりです:

• Chain link
• Uniswap V3 TWAP
• Makerフィード

Chainlinkは明らかな最初の選択肢です: それは複数の資産をカバーする複数のデータソースを提供する広く使用されている分散型オラクルソリューションです。価格は複数のソースから来ており、分散型ネットワークを介して中継されており、データが信頼性があり、アクセス可能で、操作が困難であることを保証しています。ただし、一部のデータソースは通常、「重要な」価格変動（ETH/USDの0.5%の変動など）または一定期間後にのみ更新されるため、Chainlinkの価格は常に実際の市場価格と比較して遅れています。したがって、Chainlinkの価格更新は、オフチェーン価格やメンプールのチェックによって先取りされる可能性があります。

Uniswap V3のTime-Weighted Average Price（TWAP）は、別の明らかで広く使用されているオラクルソリューションです。 TWAPは、特定の時間帯（数秒から9日間）のプール内のトークンの時間加重平均価格を取得するためにUniswapの契約からクエリできます。 価格は、指定された期間中のプール内の2つのトークンの平均価格に基づいて計算されます。 これにより、TWAPを操作するには多額の資本とより長い時間が必要となり、ほとんどの場合には非効率です。

それでも、TWAPは過去のブロックの平均価格であるため、リアルタイムのオフチェーン価格やChainlinkの価格ソースと比較して一般的に遅れています。単独で使用した場合、フロントランニング取引からプロトコルを保護するには十分ではありません。

さらに、TWAPはオンチェーントークンペアの価格のみを報告するため、プロトコルの目標であるUniswapプールにない（したがってUniswapプールにない）外部資産へのアクセスを提供することができません。例えば、外国為替ベースのステーブルコインなど。

Angleにとって、Maker Oraclesを使用することも別の選択肢となり得ましたが、これはMakerDAOを信頼し、価格データにアクセスするためにガバナンスプロセスを経る必要があることを意味します。価格ソースはMakerが使用しているものに限定されるため、外国為替レートにアクセスすることを目指す私たちには不十分です。

アングルのデザイン: Chainlink + UniV3 TWAP = 💪

この考えを踏まえ、Angle ProtocolのChainlinkオラクルを10分間のUni V3 TWAPと組み合わせることが決定されました。これにより、いつでも最も公正な価格を適用しつつ、フロントランニング攻撃からプロトコルを保護することが可能です。

一般的に、Angleの契約では、両方のチャネルから価格を比較し、プロトコルにとって最も有利な価格を使用します。この設計により、プロトコルを先んじて利用することはより複雑になります。なぜなら、プロトコルの為替レートを悪用するためには、攻撃者は両方のオラクルを操作したり先んじて利用したりする必要があります。

具体的には、当社の契約は、ChainlinkとUniswapの間のすべての変動性資産/ステーブルコインペアの最良の価格を取得し、Chainlinkの外国為替オラクルを使用して価格を必要な法定通貨に変換します。各担保/ステーブルコインペアには、独自の価格ソースを持つ専用のオラクル契約があります。

どのように動作しますか？

例えば、ユーザーがETH/agEURペアで取引したいとします。当社の契約は、ETH/USDおよびUSD/EURの価格を取得する必要があります。ETH/USDの最良価格をChainlinkから取得し、ETH/USDC UniV3プールの10分間TWAPを保持します。その後、ChainlinkからUSD/EURの外国為替価格を取得します。

Example: Uniswap ETH/USDC TWAP: 1900 USD (the protocol assumes USDC generally maintains its peg, i.e., 1 USDC equals 1 USD) Chainlink ETH Price: 1850 USD Chainlink USD Price: 1.16 EUR

ユーザーがこの場合にagEURを作成したい場合、プロトコルはより低いETH/USD価格、つまり1ETHあたり1850USDのChainlinkの価格を使用します。逆に、ユーザーが同じ状況でwETHのためにagEURを燃やしたい場合、プロトコルはより高い価格、つまりUniのETH/USDC TWAPの1900を使用します。どちらの場合も、プロトコルはETH/USDをETH/EURに変換するためにChainlinkのUSD/EURレート1.16を使用します。

同様に、プロトコルは、永続契約を開始したいユーザーには最高価格を、終了したいユーザーには最低価格を使用します。

より一般的には:

1. 価格が必要なユーザー契約は、関連するオラクル契約を呼び出します。
2. トランザクションのタイプに応じて、オラクル契約はUniV3 TWAPとChainlinkからの見積もりを読み取ることができます。あるいは、Chainlinkのみから読み取ることもできます（例：ステーブルコイン間の交換）。そして、それをメイン契約に返します。
3. 実行されている操作に応じて（鋳造、焼却、開設、または閉鎖）、関連する契約はプロトコルの最良価格を維持し、取引を実行します。

Uni V3 TWAP タイム ウィンドウの選択

Angle's contractはTWAPに10分の時間枠を使用します。この選択は慎重に考慮した結果であり、異なる時間枠は大きく異なる価格構造をもたらす可能性があります。

時間ウィンドウ間の違い

Angleの場合、一方で、プロトコルの価格と現物価格の間に十分な遅れを提供するために、時間枠は十分に長くする必要があります。これにより、特にChainlinkでのフロントランニングのリスクが倍増した場合、価格変動中に発行価格と消印価格のスプレッドが大きくなることが可能です。さらに、時間枠が長いほど、TWAP価格を操作することが難しくなります。なぜなら、最近の観測値が価格に与える影響が少なくなるからです。

一方、プロトコルはユーザーに公正かつ最新の見積もりを提供する必要があります：時間枠が広すぎると、プロトコルと現在の市場価格との価格差が大きすぎるため、時間枠が狭すぎると望ましい価格差を提供できません。

Chainlinkの価格フィードを使用して、10分間および60分間のTWAPを比較します

最終的に10分の時間枠を選択した理由を理解していただくために、10分と60分のETH/USDC TWAP、Chainlink ETH/USD価格、およびCoinbaseの終値を比較した結果を示します。

ユーザーがミント/クローズおよびバーン/オープン時にプロトコルが使用する上限および下限レートが、価格の遷移中にChainlinkとUniswapのTWAPから最も有利な価格に移動する方法を確認できます。

60分間のTWAPブロックはしばしば市場から大きく離れた価格を示しますが、10分間のTWAPはChainlinkの価格ソースに有益なバッファを提供し、価格を市場に十分に近づけます。

最初のチャートで見られるように、価格の変動が大きいほど、ChainlinkとUniswapの価格の差が大きくなることに注意する価値があります。逆に、時間の経過とともに価格が比較的安定していると、UniswapとChainlinkの価格ソースは互いに近づきます。前回の取引を防ぐための追加の保護としてTWAPを使用することは、オンチェーンのオラクルの遅延により前回のリスクが高まるため、高い変動期間中に手数料をより動的に請求する方法です。これらの高い有効手数料のコストは、アービトラージトレーダーがプロトコルから安定したコインの価格を直接再設定する能力を低下させることです。ほとんどの場合、UniswapとChainlinkの価格は非常に似ており、ユーザーは2つのオラクルソリューションの使用にほとんど気付かないでしょう。ただし、将来のChainlink価格と現在の価格との間に大きな価格差があるため、前回のリスクが高まる高い変動期間中には、プロトコルの価格が異なるため、プロトコルは前回から守られます。

シンセティックス手数料回収/払い戻しに焦点を当てる

Angle’s oracle researchは、Synthetixのガバナンスに関する議論やフロントランニングに関する関連するブログ投稿に大きな影響を受けています。私たちの研究でも、2020年2月に実装されたもう1つのオプションである手数料回収/払い戻しに遭遇しました。これはやがて一時的な解決策となりました。

彼らが行ったことは、取引に待機期間を追加し、ユーザーが使用したいSynthを操作できないようにしました。この期間中、オラクルは取引が矛盾によって影響を受けているかどうかをチェックできました。具体的には、実行時と待機期間の終了時の価格の違いがあるかどうかです。価格の違いがある場合、その違いはユーザーまたはプロトコルが他の当事者（プロトコルまたはユーザー）に支払わなければならなかったか、Synthetixの次の取引で解決されました。

この解決策はフロントランニングを減らすのに非常に効果的でしたが、待機期間を延長し、手数料を増やす必要があり、すべてのトレーダーにとって非常に悪いユーザーエクスペリエンスを作り出しました。 また、多くのユースケースで他のプロトコルとの統合を妨げました。 SIP-120では、この解決策を、大口取引に対してTWAPオラクルの使用を追加するプランに置き換えました。

結論

Angleの特定のオラクルデザインは、プロトコルに2つの主要な影響を与えます。

攻撃者は、プロトコルを欺くために2つの市場を操作する必要があり、フロントランニング取引の成功リスクを大幅に低減します。

市場のストレス期間中、プロトコルはユーザーに最適な価格を提供する可能性は低いです。

後者の影響は、フェイガバナンスフォーラムで議論されています。プロトコルの最高の取引実行を提供することがコアゴールではないため、フロントランニングへの耐性を確保することがプロトコルのセキュリティを確保する上でより重要だと考えています。高いボラティリティの期間中の二次市場では、より良い取引実行が提供されます。

Angleプロジェクトの目標は、完全にサポートされた効率的なステーブルコインプロトコルを設計することです。これを達成するには、不利な状況に騙されないようにするため、プロトコルの多くの側面を考慮する必要があります。その1つがフロントランニング耐性です。これは、オラクルに依存するオンチェーン分散型ステーブルコインの安定性がそのオラクルの品質に依存するため、特に重要です。

TWAPの形で二次価格フィードを追加することで、プロトコルは高い市場の変動やその時に生じるフロントランニングの機会の潜在的な悪影響を緩和するのに役立ちます。

最後に、このオラクルソリューションは柔軟性と拡張性を維持することが重要であることに注意することが重要です。一方で、エンジェルガバナンスはいつでも投票してオラクル契約を更新することができます。他方で、Chainlink がサポートする任意の価格フィードに対してオラクルを作成することができます。これは、エンジェルのビジョンを実現するために必要な最低限のサポートレベルです。このビジョンは、資産を効率的にオンチェーンにもたらすことです。

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