Python を使用して Uniswap V3 オーダーブックをシミュレートする方法 | Ian Moore 博士 2024 年 5 月 |

この記事では、DeFi 用の Python スイートである DeFiPy を使用した Uniswap V3 流動性プールとオーダーブックのシミュレーションについて説明します。幾何学的なブラウン運動プロセスからのシミュレートされた価格データを通じて、Uniswap V2/V3 操作用の Python パッケージである UniswapPy の主要コンポーネントを使用して Uniswap V3 プールが設定されます。シミュレーションには、流動性調整、スワップ、データキャプチャのイベントが含まれており、LP パラメーターとオーダーブックの分布が視覚化されます。シミュレートされたオーダーブックはティックデータから構築されており、さまざまな価格での資産の需要と供給についての洞察が得られます。シミュレーションのセットアップにより、高度なシステムの動作、永続的損失の分析、新しいプロトコルのリスク プロファイリングなど、DeFi におけるさらなる研究が容易になります。

Simulating a Uniswap V3 Order Book in Python: A Guide for Informed Market Analysis

Python での Uniswap V3 オーダーブックのシミュレーション: 情報に基づいた市場分析のためのガイド

Introduction

導入

Automated market makers (AMMs) play a pivotal role in decentralized exchanges (DEXs), facilitating peer-to-peer trading without the need for intermediaries. Uniswap, a pioneering DEX, introduced Uniswap V3 in May 2021, revolutionizing the AMM landscape with its concentrated liquidity market maker (CLMM) protocol. This upgrade addressed inefficiencies in liquidity distribution, leading to enhanced returns for liquidity providers.

自動マーケットメーカー (AMM) は、分散型取引所 (DEX) において極めて重要な役割を果たし、仲介業者を必要とせずにピアツーピア取引を容易にします。先駆的な DEX である Uniswap は、2021 年 5 月に Uniswap V3 を導入し、集中流動性マーケット メーカー (CLMM) プロトコルで AMM 環境に革命をもたらしました。このアップグレードは流動性分配の非効率性に対処し、流動性プロバイダーの利益の向上につながりました。

Background: Uniswap V3 Concentrated Liquidity

背景: Uniswap V3 の集中流動性

The CLMM protocol introduced by Uniswap V3 concentrates liquidity within the active trading band, effectively deepening the order book and making more liquidity available for trading. This optimization addresses the problem of lazy liquidity, where funds are inefficiently distributed across all price levels, resulting in potential slippage and less efficient trading.

Uniswap V3 によって導入された CLMM プロトコルは、アクティブな取引バンド内に流動性を集中させ、オーダーブックを効果的に深め、より多くの流動性を取引に利用できるようにします。この最適化は、資金がすべての価格レベルに非効率的に分散され、潜在的なスリッページや取引効率の低下を引き起こす遅延流動性の問題に対処します。

Simulating Asset Prices Using Brownian Motion

ブラウン運動を使用した資産価格のシミュレーション

To simulate realistic market conditions, we utilize Brownian motion, a stochastic process widely used in modeling financial phenomena. By employing a Geometric Brownian Motion (GBM) process, we can generate asset price data with controllable drift and volatility attributes. This approach allows for experimentation with various market scenarios.

現実的な市場状況をシミュレートするために、金融現象のモデル化に広く使用されている確率過程であるブラウン運動を利用します。幾何ブラウン運動 (GBM) プロセスを採用することで、制御可能なドリフトとボラティリティ属性を備えた資産価格データを生成できます。このアプローチにより、さまざまな市場シナリオでの実験が可能になります。

Setting Up the Uniswap V3 Pool

Uniswap V3 プールのセットアップ

Using the DeFiPy Python suite, we create a simulated Uniswap V3 pool. This framework provides essential components such as liquidity factory, join processes, and helper functions for calibrating tick intervals based on price inputs. The liquidity pool is initialized with a user-defined fee, token pair, and tick spacing.

DeFiPy Python スイートを使用して、シミュレートされた Uniswap V3 プールを作成します。このフレームワークは、流動性ファクトリー、結合プロセス、価格入力に基づいてティック間隔を調整するためのヘルパー関数などの重要なコンポーネントを提供します。流動性プールは、ユーザー定義の手数料、トークンペア、ティック間隔で初期化されます。

Simulating Liquidity Pool Dynamics

流動性プールのダイナミクスのシミュレーション

The simulation comprises a series of events that mimic real-world market activity. These events include:

シミュレーションは、現実世界の市場活動を模倣する一連のイベントで構成されます。これらのイベントには次のものが含まれます。

• Recalculating pool reserves: Adjusting reserves to reflect market price changes
• Determining tick intervals: Updating tick intervals based on price fluctuations
• Adding liquidity: Randomly depositing tokens into the pool to maintain liquidity
• Swapping tokens: Simulating token swaps with random amounts and directions
• Data capture: Collecting metrics such as pool prices, liquidity, and swap volumes

Constructing Order Book

プールリザーブの再計算: 市場価格の変化を反映してリザーブを調整するティック間隔の決定: 価格変動に基づいてティック間隔を更新する流動性の追加: 流動性を維持するためにプールにランダムにトークンを入金するトークンのスワップ: ランダムな量と方向でトークンスワップをシミュレートするデータキャプチャ: プール価格などのメトリクスを収集する、流動性、スワップ量オーダーブックの構築

An order book is a record of open buy and sell orders, providing insights into market supply and demand. We construct an order book from the tick data obtained during the liquidity pool simulation. The process involves:

オーダーブックはオープンな売買注文の記録であり、市場の需要と供給に関する洞察を提供します。流動性プールのシミュレーション中に取得したティック データからオーダーブックを構築します。このプロセスには以下が含まれます。

• Extracting tick positions and corresponding liquidity values
• Converting tick positions to prices
• Sorting the liquidity positions by price
• Categorizing tick positions into bids (lower than center) and asks (higher than center)

Reviewing Output: Scatterplot and Depth Chart

ティック位置と対応する流動性値の抽出ティック位置を価格に変換する流動性ポジションを価格で並べ替えるティック位置をビッド (中心より低い) とアスク (中心より高い) に分類する出力の確認: 散布図と深度チャート

The constructed order book data is visualized using a scatterplot, displaying the relationship between token price and liquidity. This visualization helps identify areas of high and low liquidity at different price levels.

構築されたオーダーブックデータは散布図を使用して視覚化され、トークン価格と流動性の関係が表示されます。この視覚化は、さまざまな価格レベルで流動性が高い領域と低い領域を特定するのに役立ちます。

Additionally, we generate a depth chart, a representation of the distribution of liquidity across price levels. The depth chart allows for analysis of market demand and supply. By observing the depth chart, traders can make informed decisions about optimal trade prices and order sizes to minimize slippage.

さらに、価格レベル間の流動性の分布を表す深度チャートを生成します。深度チャートにより、市場の需要と供給を分析できます。デプスチャートを観察することで、トレーダーはスリッページを最小限に抑えるための最適な取引価格と注文サイズについて情報に基づいた決定を下すことができます。

Summary and Applications

概要と応用

This simulation provides a framework for analyzing the behavior of Uniswap V3 liquidity pools and order books. The insights gained can be used for:

このシミュレーションは、Uniswap V3 流動性プールとオーダーブックの動作を分析するためのフレームワークを提供します。得られた洞察は次の目的で使用できます。

• Evaluating liquidity distribution and market efficiency
• Studying the impact of impermanent loss on liquidity providers
• Analyzing the risk-return profile of liquidity pools
• Optimizing trading strategies to minimize slippage and maximize returns

The code for this simulation is available on the DeFiPy GitHub repository.

流動性の分配と市場の効率性を評価する流動性プロバイダーに対する一時的な損失の影響を調査する流動性プールのリスクとリターンのプロファイルを分析するスリッページを最小限に抑え、リターンを最大化するための取引戦略を最適化するこのシミュレーションのコードは、DeFiPy GitHub リポジトリで入手できます。