接入去中心化预言机Chainlink喂价开发DeFi看涨期权交易平台实例

DeFi这个大类下包含许多智能合约应用场景，如区块链投票、去中心化彩票、流动性挖矿以及去中心化交易平台。本文将教大家如何使用Chainlink喂价预言机在以太坊主网上用Solidity开发简单的看涨期权DeFi交易平台。当然，你也可以将这个实例稍作修改，开发一个看跌期权交易平台。这个平台拥有一个强大的功能，那就是所有价值转移都通过智能合约进行，交易双方可以绕过中间方直接展开交易。因此，这个过程不包含任何第三方，只包含智能合约和去中心化的Chainlink喂价，这就是最典型的DeFi应用。开发一个去中心化期权交易平台将涵盖以下内容：
· 在Solidity中对比字符串
· 将整数转换成固定位数的小数
· 创建并初始化一个通证接口，比如LINK
· 在用户/智能合约之间转移通证
· 批准通证转移
· SafeMath
· 智能合约ABI接口
· 用require()执行交易状态
· 以太坊msg.Value及其与通证价值交易的区别
· 在int和uint之间进行转换
· 应付（payable）的地址
· 最后，用Chainlink数据聚合商的接口获取DeFi价格数据
各位可以去GitHub和Remix上查看相关代码。在我们正式开始前，先来简单介绍一下什么是期权合约。期权合约让你有权选择在某个期限前以约定的价格执行交易。具体而言，如果期权合约内容是买入股票或通证等资产，则被称为看涨期权。另外，本文的示例代码可以稍作修成看跌期权。看跌期权与看涨期权正好相反，其内容不是买入资产而是卖出资产。以下是期权相关的一些专有名词：
行权价格：约定的资产买进/卖出价格
期权费用：购买合约时支付给卖家的费用
到期日：合约终止的时间
行权：买家行使其权利以行权价格买卖资产的行为
无论是开发看涨期权还是看跌期权，都需要导入、构造函数和全局变量这些基本元素。
pragma solidity ^0.6.7;
import “https://github.com/smartcontractkit/chainlink/blob/develop/evm-contracts/src/v0.6/interfaces/LinkTokenInterface.sol”;
import “https://github.com/smartcontractkit/chainlink/blob/master/evm-contracts/src/v0.6/interfaces/AggregatorV3Interface.sol”;
import “https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/blob/master/contracts/math/SafeMath.sol”;
contract chainlinkOptions {
//溢出安全操作符
using SafeMath for uint;
//喂价接口
AggregatorV3Interface internal ethFeed;
AggregatorV3Interface internal linkFeed;
//LINK通证接口
LinkTokenInterface internal LINK;
uint ethPrice;
uint linkPrice;
//预计算字符串哈希值
bytes32 ethHash = keccak256(abi.encodePacked(“ETH”));
bytes32 linkHash = keccak256(abi.encodePacked(“LINK”));
address payable contractAddr;
//期权以结构数组形式储存
struct option {
uint strike; //Price in USD (18 decimal places) option allows buyer to purchase tokens at
uint premium; //Fee in contract token that option writer charges
uint expiry; //Unix timestamp of expiration time
uint amount; //Amount of tokens the option contract is for
bool exercised; //Has option been exercised
bool canceled; //Has option been canceled
uint id; //Unique ID of option, also array index
uint latestCost; //Helper to show last updated cost to exercise
address payable writer; //Issuer of option
address payable buyer; //Buyer of option
}
option[] public ethOpts;
option[] public linkOpts;
//Kovan喂价：https://docs.chain.link/docs/reference-contracts
constructor() public {
//以太币/美元的Kovan喂价
ethFeed = AggregatorV3Interface(0x9326BFA02ADD2366b30bacB125260Af641031331);
//LINK/美元的Kovan喂价
linkFeed = AggregatorV3Interface(0x396c5E36DD0a0F5a5D33dae44368D4193f69a1F0);
//Kovan上的LINK通证地址
LINK = LinkTokenInterface(0xa36085F69e2889c224210F603D836748e7dC0088);
contractAddr = payable(address(this));
}
在导入时，我们需要接入Chainlink的数据聚合商接口实现喂价功能，并接入LINK通证接口（注：这里我们要用LINK转账，因此需要使用通证合约的ERC20功能）。最后，我们导入OpenZeppelin的SafeMath 合约，这是执行内置溢出检查运算的标准库，而Solidity的内置操作符中不包含溢出检查。
接下来，我们重新定义运算类型和uint，使用导入的SafeMath，定义我们的喂价、LINK接口、价格变量，计算以太币和LINK字符串的keccak256哈希值（之后会用到），以及地址变量来储存我们的合约地址。要注意一点，地址被定义为“应付”（payable），因为我们的合约需要用这个地址收款。接着，在构建完成后将接口初始化成Kovan合约地址，这样就可以调用合约函数，并用“address(this)”设置合约地址。我们再将地址转换成“应付”（payable），因为否则address() 会返回无法支付的地址类型。至于期权本身的数据类型，可以用一个结构数组，也可以用结构链表。使用标准数组的好处是我们可以直接访问期权，这是链表无法做到的，但同时，删除标准数组中的值计算成本非常高。因此，我们不对期权做删除操作，而只将它们标记为“到期”或“取消”，这样就能牺牲储存空间以换取计算速度和简便性。最后，期权的买卖和行权可以通过O(1) operations降低gas费用。
Chainlink喂价
//返回最新的LINK价格
function getLinkPrice() public view returns (uint) {
(
uint80 roundID,
int price,
uint startedAt,
uint timeStamp,
uint80 answeredInRound
) = linkFeed.latestRoundData();
//如果这轮还没有结束，则timestamp是0
require(timeStamp > 0, “Round not complete”);
//价格永远不会是负数，因此可以将int转换成uint
//价格小数点后有8位，之后需要增加10位变成18位。
return uint(price);
}
我们首先实现的是两个getter函数，获取以太币和LINK喂价。以太币的函数与上方LINK函数一样，唯一不同的是接入以太币喂价。这会调用latestRoundData()函数查看我们初始化的喂价，并且会自动返回最新的去中心化市场聚合价格数据。因为这是一个view函数，所以甚至连gas费也用不着！我们对默认喂价getter函数做了一个调整，将价格从int转换成uint，以匹配之后使用uint的函数。这里要注意一点，这样转换是ok的，因为价格永远不可能是负数，所以不会用到int的符号位。在类型之间转换的时候需要考虑到这些细节。
写一个看涨期权合约
//允许用户写保持看涨期权
//接收的通证类型，行权价格（通证以美元计价，小数点后保留18位），期权费用（与通证小数点位数一样），到期日（unix），合约中的通证数量
function writeOption(string memory token, uint strike, uint premium, uint expiry, uint tknAmt) public payable {
bytes32 tokenHash = keccak256(abi.encodePacked(token));
require(tokenHash == ethHash || tokenHash == linkHash, “Only ETH and LINK tokens are supported”);
updatePrices();
if (tokenHash == ethHash) {
require(msg.value == tknAmt, “Incorrect amount of ETH supplied”);
uint latestCost = strike.mul(tknAmt).div(ethPrice.mul(10**10)); //以以太币计价的行权费用，小数点位数调整
ethOpts.push(option(strike, premium, expiry, tknAmt, false, false, ethOpts.length, latestCost, msg.sender, address(0)));
} else {
require(LINK.transferFrom(msg.sender, contractAddr, tknAmt), “Incorrect amount of LINK supplied”);
uint latestCost = strike.mul(tknAmt).div(linkPrice.mul(10**10));
linkOpts.push(option(strike, premium, expiry, tknAmt, false, false, linkOpts.length, latestCost, msg.sender, address(0)));
}
}

初始设置完成并接入喂价后，我们接下来就可以调用函数了，先来写一个期权合约。卖家调用writeOption函数，并填入期权具体的参数，小数点后保留18位。这里必须要明确小数点位数，以确保合约中使用的所有参数都格式统一。比如，整数777没有小数点，但是如果我们规定的逻辑是保留两位小数，则表示成7.77。我们这里的规则是小数点后保留18位，因为以太币和LINK都是18位小数。如果小数点后不到18位，则可以添加0变成18位。接下来，我们就可以第一次使用之前计算出的以太币和LINK字符串哈希值。为了明确卖家的期权合约针对的是什么通证，我们需要比较字符串。然而Solidity不支持在字符串之间进行==操作，因为其长度是动态的。我们不需要写一个函数一个个字节地比较字符串，而只需用keccak256哈希函数计算每个字符串的32位哈希值，并直接对比。只要哈希值一样，字符串就一样。现在我们知道卖家用的是哪种通证，就可以有的放矢了。如果是以太币，我们就可以用msg.value确认转账到期权合约的以太币数量是否正确。我们可以用require()函数严格执行。如果require的第一个字段为false，则交易会被拒绝，无法进行下去。这样一来，我们可以确保所有期权合约的转账都完全符合之前约定的金额（tknAmnt）。检查通过后，我们就可以创建期权合约，提供所有必须的字段生成结构。基于当前以太币价格，使用SafeMath函数而非内置操作符计算当前行使期权的费用（LatestCost）。使用Chainlink的updatePrices() helper函数获取当前价格，这个函数会更新全局以太币和LINK价格。注意ethPrice要乘以10的10次方。这样做是因为Chainlink喂价返回的是8位小数的美元价格，但正如上文所述，我们现在的标准是18位小数。所以添加10个零可以将其调整成18位小数，符合以太币和LINK通证的格式。最后，我们将期权的结构压入ethOpts的数组中，这样期权合约就写完了，而且里面有足够的资金。

针对一枚LINK通证写一个LINK期权合约，设定Unix到期时间，行权价格为10美元，期权费用为0.1个LINK。
如果是LINK期权合约，那么就需要做一些修改了。Msg.value只提供交易中以太币的金额。因此如果要确保LINK的金额充足，我们需要直接接入LINK通证合约。我们之前已经导入并初始化了LINK通证接口，因此可以访问所有LINK通证函数，其中一个是transferFrom()，这个函数可以将LINK从一个地址转移到另一个地址。当然，我们不能让任何合约都可以随便转移你的LINK资产，所以必须首先调用LINK的approve()函数，并具体说明允许转移的LINK数量以及转移到的合约地址。
合约ABI接口
当你在Etherscan上查看合约时，会出现两个tab，即：Read Contract和Write Contract。你可以用这两个tab与合约进行交互。比如：LINK通证主网合约。Etherscan知道这些函数是什么以及如何通过合约的ABI调用函数。使用JSON格式调用ABI，规定函数调用参数。在主网上可以直接调用，但是在Kovan上的LINK合约需要导入这个模块。各位可以在LinkToken的Github上查看ABI。所幸，在生产系统中，这些都可以用web3js的界面来处理，用户可以用一个简单的MetaMask请求来进行批准。但在我们这个开发实例中，暂时需要手动操作。

购买看涨期权
//购买看涨期权，需要通证，期权ID和付款
function buyOption(string memory token, uint ID) public payable {
bytes32 tokenHash = keccak256(abi.encodePacked(token));
require(tokenHash == ethHash || tokenHash == linkHash, “Only ETH and LINK tokens are supported”);
updatePrices();
if (tokenHash == ethHash) {
require(!ethOpts[ID].canceled && ethOpts[ID].expiry > now, “Option is canceled/expired and cannot be bought”);
//买家支付期权费
require(msg.value == ethOpts[ID].premium, “Incorrect amount of ETH sent for premium”);
//卖家收到期权费
ethOpts[ID].writer.transfer(ethOpts[ID].premium);
ethOpts[ID].buyer = msg.sender;
} else {
require(!linkOpts[ID].canceled && linkOpts[ID].expiry > now, “Option is canceled/expired and cannot be bought”);
//将期权费从买家转给卖家
require(LINK.transferFrom(msg.sender, linkOpts[ID].writer, linkOpts[ID].premium), “Incorrect amount of LINK sent for premium”);
linkOpts[ID].buyer = msg.sender;
}
}
现在期权合约创建完成且资金充足。接下来就等人来买了！买家只需表明购买以太币或LINK期权的意愿以及期权ID即可。由于期权数组被定义成公开的，因此可以直接查看，无需支付gas费，买家可以查看所有期权合约及其ID字段。选择完期权合约后，我们再次调用require()函数验证期权费用的支付金额是否正确。这次，我们不仅需要确认msg.value（仅针对以太币），还需要将期权费用转给卖家。Solidity中的所有以太币地址都有一个address.transfer()函数，我们调用这个函数将期权费用从合约转账给卖家。然后设置期权合约的买家地址字段，就完成购买了！如果是LINK的话，操作就稍微简单一些。可以用transferFrom函数直接将买家的期权费转账给卖家（注：需要先批准）。如果是以太币的话，期权费则需要先经过合约再到卖家地址。
行使期权
//行使看涨期权，需要通证，期权ID和付款
function exercise(string memory token, uint ID) public payable {
//如果期权没到期且还没有被行使，则允许期权所有者行使
//要行使期权，买家需向卖家支付行权价格*数量的金额，并获得合约中约定数量的通证
bytes32 tokenHash = keccak256(abi.encodePacked(token));
require(tokenHash == ethHash || tokenHash == linkHash, “Only ETH and LINK tokens are supported”);
if (tokenHash == ethHash) {
require(ethOpts[ID].buyer == msg.sender, “You do not own this option”);
require(!ethOpts[ID].exercised, “Option has already been exercised”);
require(ethOpts[ID].expiry > now, “Option is expired”);
//符合条件，进行付款
updatePrices();
//行权费用
uint exerciseVal = ethOpts[ID].strike*ethOpts[ID].amount;
//接入Chainlink喂价换算成以太币
uint equivEth = exerciseVal.div(ethPrice.mul(10**10)); //将喂价的8位小数转换成18位
//买家支付与行权价格*数量等值的以太币，行使期权。
require(msg.value == equivEth, “Incorrect LINK amount sent to exercise”);
//向卖家支付行权费
ethOpts[ID].writer.transfer(equivEth);
//向买家支付合约数量的以太币
msg.sender.transfer(ethOpts[ID].amount);
ethOpts[ID].exercised = true;
} else {
require(linkOpts[ID].buyer == msg.sender, “You do not own this option”);
require(!linkOpts[ID].exercised, “Option has already been exercised”);
require(linkOpts[ID].expiry > now, “Option is expired”);
updatePrices();
uint exerciseVal = linkOpts[ID].strike*linkOpts[ID].amount;
uint equivLink = exerciseVal.div(linkPrice.mul(10**10));
//买家行权，向卖家支付行权费
require(LINK.transferFrom(msg.sender, linkOpts[ID].writer, equivLink), “Incorrect LINK amount sent to exercise”);
//向卖家支付合约数量的LINK通证
require(LINK.transfer(msg.sender, linkOpts[ID].amount), “Error: buyer was not paid”);
linkOpts[ID].exercised = true;
}
}
对于期权所有者来说，以太币或LINK的价格如果超过行权价格，就能获利。这样一来，他们便愿意行使期权，以行权价购买通证。这次我们必须先确认几个条件，即：合约由消息发送者所有；合约还未行权；以及现在期权还没到期。如果以上任何一个条件不满足，则撤回交易。

如果条件都满足，则向卖家支付行权费，并向买家支付合约数量的通证。行权时，买家需以行权价购买每一个通证。然而，行权价是以美元计价，而合约数量是以以太币或LINK计价。因此我们需要接入Chainlink喂价计算与行权费等值的以太币或LINK数量。换算成等值的以太币或LINK后，我们就可以开始转账了。转账时需使用之前提过的方法，即以太币会调用msg.value/address.transfer函数，LINK则调用transferFrom()函数。

以上就是成功行使期权的完整交易过程。LINK价格是11.56美元，合约行权价格是10美元，数量1个LINK。也就是说，买家只需要花10美元而不是11.56美元购便可购买一个LINK。10/11.56 = 0.86，即买家只需要花0.86个LINK就可以获得1个LINK。算上0.1LINK的期权费用，总共获利0.04LINK。
取消合约/删除资金
//允许卖家取消合约或从没有成功达成交易的期权中退回资金。
function cancelOption(string memory token, uint ID) public payable {
bytes32 tokenHash = keccak256(abi.encodePacked(token));
require(tokenHash == ethHash || tokenHash == linkHash, “Only ETH and LINK tokens are supported”);
if (tokenHash == ethHash) {
require(msg.sender == ethOpts[ID].writer, “You did not write this option”);
//必须还没有被取消或购买
require(!ethOpts[ID].canceled && ethOpts[ID].buyer == address(0), “This option cannot be canceled”);
ethOpts[ID].writer.transfer(ethOpts[ID].amount);
ethOpts[ID].canceled = true;
} else {
require(msg.sender == linkOpts[ID].writer, “You did not write this option”);
require(!linkOpts[ID].canceled && linkOpts[ID].buyer == address(0), “This option cannot be canceled”);
require(LINK.transferFrom(address(this), linkOpts[ID].writer, linkOpts[ID].amount), “Incorrect amount of LINK sent”);
linkOpts[ID].canceled = true;
}
}
//允许卖家从到期、未行使以及未取消的期权中赎回资金。
function retrieveExpiredFunds(string memory token, uint ID) public payable {
bytes32 tokenHash = keccak256(abi.encodePacked(token));
require(tokenHash == ethHash || tokenHash == linkHash, “Only ETH and LINK tokens are supported”);
if (tokenHash == ethHash) {
require(msg.sender == ethOpts[ID].writer, “You did not write this option”);
//必须是到期、未行使且未取消的状态。
require(ethOpts[ID].expiry <= now && !ethOpts[ID].exercised && !ethOpts[ID].canceled, “This option is not eligible for withdraw”);
ethOpts[ID].writer.transfer(ethOpts[ID].amount);
//将取消标志修改为true，避免多次赎回
ethOpts[ID].canceled = true;
} else {
require(msg.sender == linkOpts[ID].writer, “You did not write this option”);
require(linkOpts[ID].expiry <= now && !linkOpts[ID].exercised && !linkOpts[ID].canceled, “This option is not eligible for withdraw”);
require(LINK.transferFrom(address(this), linkOpts[ID].writer, linkOpts[ID].amount), “Incorrect amount of LINK sent”);
linkOpts[ID].canceled = true;
}
}
随着市场波动，如果期权还没卖出去，卖家可能会取消期权合约并赎回资金。同样地，期权如果一直未行使就到期了，卖家肯定会想要赎回合约中的资金。因此，我们添加了cancelOption()和retrieveExpiredFunds()函数
这两个函数最关键的一点是必须满足赎回条件才能调用成功。卖家要赎回资金必须满足特定的条件，而且只能赎回一次。卖家不能取消已经被卖出的合约，因此我们要确认买家地址仍然是初始值0。另外，我们还要确认期权还未被取消，然后再退款。如果是期权到期后再赎回资金，那情况就会稍有不同。这种情况下，期权可能已经卖出去但没有行使，资金仍应被退还给卖家。我们要确认合约已经到期并且还未被行使。然后也要将期权的取消标志设置为true，如果条件满足则进行退款。
希望本文能帮助各位立刻在主网上开发Chainlink用例，并让各位了解了Solidity独特的功能。如果你想了解更多的Chainlink功能，请查看Chainlink VRF（可验证随机函数），或查看Chainlink公允排序服务，了解Chainlink如何解决矿工抢跑问题。