DEFI:DeFi清算研究：激勵、風險與不穩定性

原文標題：《AnEmpiricalStudyofDeFiLiquidations:Incentives,Risks,andInstabilities》

原文來源：KaihuaQin、LiyiZhou、PabloGamito、PhilippJovanovic、ArthurGervais，帝國理工學院

原文編譯：律動0x49

金融投機者習慣于通過尋求杠桿的增加來增大其潛在的收益。債務是一種流行的杠桿形式。與此同時，DeFi借貸市場正在蓬勃發展，其總鎖倉價值已經超過了398億美元。然而，債務的出現將帶來新的風險，即清算風險。在這一過程中，質押用戶將以折扣價向清算人出售債務質押品。

目前，市場上少有關于清算機制定量的見解。本文將以占據以太坊85%借貸市場的Aave、Compound、MakerDAO和dYdX入手，探索以太坊借貸市場的廣度。

本文系統化了流行的清算機制，并提供了一種首創的方法衡量這一機制的客觀性。在研究后發現，現有的清算設計有效激勵了清算人，但卻出售了過多貼現質押品，而這一部分費用是由質押用戶承擔的。本文將衡量清算參與者所面臨的各種風險，并量化現有借貸協議的不穩定性。

借貸機制與清算流程的系統化

出資人是一個擁有剩余資本的用戶，他希望通過將資金借給第三方以賺取資本的利息。

借款人通過質押一定資產，向出資人借入資產。同時，借款人需要向出資人支付一定的利息費用。由于DeFi中并沒有KYC，因此DeFi里的借貸都需要超額抵押。

Web3開發者Andre Cronje：DeFi將繼續存在:金色財經報道，著名的Web3開發人員Andre Cronje表示，他不認為DeFi的高收益“早已不復存在”，DeFi的增長幾乎為“零”。Cronje稱，“如果你繪制一張關于TVL、收益率和交易量的增長圖表，并將曲線拉平以避免振蕩，那么它就是一個清晰的線性增長圖表。在每一個可行的指標上，實際收益率和DeFi都大幅增長。正是那些在瘋狂時期誕生的項目成為了我們今天使用的主力產品。”

Cronje進一步表示，DeFi不需要新的敘述或“閃亮的新玩具”來運作。Cronje斷言，DeFi以及社交媒體、游戲、藝術、新聞等其他區塊鏈垂直領域將繼續存在。[2023/2/5 11:47:47]

清算人則通過觀察blockchain網絡是否存在安全系數低于1的借貸，如低于1，將介入并進行清算。通常來說，清算人都是機器人，系一套自動執行blockchain查詢、價格觀察、嘗試清算的自動化工具。

當然，清算人之間同樣存在競爭，搶先清算無處不在。需要注意，清算分為固定價差的原子清算和拍賣等形式的非原子清算。前者在一次blockchain交易中完成，后者需要清算人在多筆交易中與借貸池進行交互。兩種清算的區別將在下文說明。

固定價差清算

固定價差清算允許多個清算人在一個時間段內出價，可清算的貸款可用一個預先確定的折扣即使參與清算。如，Aave允許清算人以市價15%的折扣購買質押物，因此折扣值或清算價可預先得知。采用固定價差清算的模式可避免長時間的清算拍賣，省去了時間成本和交易費用。此外，清算人可使用閃電貸進行清算，降低了持有清算所需資產的貨幣風險，不過閃電貸的使用將會增加了清算人的成本。

DeFi協議Alpha Homora V2已上線Fantom:3月16日消息，Alpha Finance Lab宣布其 DeFi協議Alpha Homora V2已上線Fantom。Alpha Finance Lab表示，盡管許多人針對Fantom的方向和未來持有疑問，Alpha Finance Lab始終相信Fantom的基本價值觀以及它為社區中的建設者和用戶創建的區塊鏈基礎設施，因此，團隊決定將Alpha Homora V2上線Fantom。[2022/3/16 14:00:34]

舉例：

假設目前ETH價格為3,500USD，清算比率為80%。用戶A質押3枚ETH，質押物目前價值10,500USD，用戶可借資產上限為8,400USD。如果ETH價格下跌至3,300USD，這意味著質押物目前價值9,900USD，此時3枚ETH的可借資產上限為7,920USD(9,900*80%)。系統安全系數此時已經低于1，即7,920/8,400≈0.94，因此質押物進入清算。

清算人提交清算交易，用于償還50%的債務，即4,200USD。作為回報，清算人可以以折扣價3,000USD/ETH(3,300/(1+10%清算折扣))進行清算。本次清算，清算人獲得了420美元凈利潤*3,300-4,200）。

拍賣等形式的非原子清算

拍賣清算遵循以下幾種方法：

·貸款符合清算條件，即安全系數降至1以下；

·清算人開始進行拍賣，這一過程可能持續數小時；

Bandot CMO Cora：DeFi是Web 3.0的價值層協議:金色財經報道，6月9日，Bandot CMO Cora做客金色財經舉辦的“Web3.0-從信息交互到萬物互聯還要走多久？”為主題的金色沙龍第63期活動。Cora表示，DeFi 是 Web 3.0 的價值層協議，DeFi 相當于Http，它本身具有一定的應用價值，但主要是個基礎設施，是用來支持上層應用的協議。只有 DeFi 這一步夯實了之后，上面才會出現大量的去中心化的抖音、推特、亞馬遜和淘寶等應用。像 Uniswap、Compound 和 Maker 這類協議，可以稱之為 Web3 DeFi 協議。Web3 DeFi 協議能夠在應對攻擊的長期爭斗中會存活下來、獲得反脆弱性，使得他們能夠突破 Web2 應用程序的規模限制。DeFi的需求長期以來都是非常強烈的，同時也會持續發展下去，DeFi涵蓋范圍非常廣，抵押與無抵押借貸、各類金融衍生品、應用型項目等都是在2021年需要盡快實現的幾個方向。[2021/6/9 23:24:36]

·有興趣的清算人開始報價，出價最高者獲得質押物；

·拍賣將根據拍賣合約中的規定結束。

清算人在MakerDAO系統中尋找資不抵債的借貸，一旦尋找到可進行清算的交易，便可調用bite函數觸發清算流程。清算流程是一個兩段式拍賣的過程。

tend：tend是第一階段競拍，第一階段拍賣為全部抵押物，如果競拍時間到結束且價格還沒到可以償還完借貸金額加上穩定率費用，則價高者得勝，每次出價需要在上個出價人基礎上最少加上一定比例(具體值系統參數確定)。當這一競拍階段競拍者出價剛好償還完借貸額加穩定費用，則進行第二階段拍賣。

Chainlink聯合創始人：Chainlink以及從預言機獲取喂價的DeFi合約均未受到影響:去中心化預言機Chainlink聯合創始人SergeyNazarov針對Compound大規模清算事件回應稱，一年前就預測到會發生這樣的攻擊，在多個公開會議上提到了這個攻擊向量，并公開勸告了開發者社區。在這次攻擊中，Chainlink網絡由于在節點和數據源層面都實現了高度的去中心化，因此沒有受到任何影響，并持續為資產返回準確的全球市場價格。這次事件中，即使Gas價格居高不下，從Chainlink預言機網絡獲取喂價的DeFi智能合約也沒有受到任何影響，仍然獲取到準確的價格數據，保證協議正常運行。過去一個月中發生了多次預言機攻擊事件，智能合約開發者必須關注預言機的安全問題。接入中心化預言機的DeFi協議往往只依靠一家或少數幾家鏈下或去中心化交易所獲取價格數據，因此用戶資金面臨巨大風險。相信這類攻擊事件會讓越來越多的用戶都轉移到接入去中心化預言機的DeFi協議，以保證預言機的安全性和可驗證性，這就像現在的用戶對鏈下交易所的私鑰安全性更敏感了。[2020/11/27 22:18:16]

dent：競拍者保持第一階段最后出價，及可以還完全部借貸加穩定費用，降低抵押物數量，每次也是最低一定比例下降。

Tend和dent的流程可見下圖：

拍賣時間終止后，調用deal函數完成競拍，質押物將轉移給獲勝者。

清算研究

通過對Ethereum鏈上數據的抓取，獲得了各協議通過清算出售的質押物價值：

庫幣DeFi投票上幣項目ORN 24h漲幅超40%:據庫幣KuCoin交易所消息，庫幣DeFi投票上幣優勝項目Orion Protocol (ORN) 24h漲幅超40%，現報價3.017 USDT。Orion Protocol是鏈接多個交易所的流動性聚合平臺，能夠作為通用的交易網關直接接入各種各類去中心化的交易市場、流動性池以及以及中心化的交易平臺。 庫幣數字貨幣交易所，為來自207個國家的500萬用戶提供幣幣、法幣、合約、礦池、借貸等一站式服務。[2020/8/5]

從協議上線到Ethereum區塊高度12,344,944，一共進行了28,138次成功的清算。上圖的的清算價值數據以清算結束時刻的質押物USD價格進行計算。Aave、Compound、dYdX、MakerDAO4個平臺的總體清算質押物累計金額超過了8.07億美元。

2020年11月，Compound清算量的提高主要是Compound預言機喂價提供的DAI價格波動引起的。2021年2月的顯著上升主要原因則是由于加密資產價格的劇烈波動。

清算人損益

28,138次成功的清算的總利潤為6359萬美元。繪制各協議不同月份的清算利潤獲得下圖：

MakerDAO2020年3月的清算利潤為1,313萬美元，為歷史之最。主要原因是3月12日ETH價格暴跌，清算機器人沒有快速響應，同時，網絡擁堵導致清算人的交易沒有被礦工打包入塊。延遲導致有能力清算的用戶以極低的成本手動清算并贏得了拍賣。

Compound分別在2020年11月和2021年2月產生了價值838萬美元和961萬美元的清算利潤。前者的原因在于預言機喂價機制，后者似乎和預言機或清算機器人無關。

如果每個Ethereum地址代表一個用戶，那么一共有2011個清算人。平均而言，每個清算人的利潤為3.16萬美元。最活躍的清算人自己進行了2,482次清算，賺取了741.75萬美元利潤。

還有一個有意思的發現，MakerDAO中有641次清算產生了虧損，總損失約467.44萬美元么。之所以產生損失，主要原因在于拍賣過程中，質押物價格變化導致。

固定價差清算

在28,138次成功的清算中，AaveV1、AaveV2、Compoiund和dYdX分別進行了3,809、1,039、6,766和9,762筆固定價差清算。

下圖統計了固定價差清算的gas價格和平均gas價格。為了更直觀觀察，平均價格通過計算6,000個區塊的移動平均gas費用得到平滑曲線。

事實上，該數據表明了清算過程充滿了競爭性，73.97%的清算人支付了高于平均水平的gas費用。

拍賣清算

MakerDAO一共進行了6,762次拍賣清算，其中3,377次在tend階段結束，剩余3,385次在dent階段結束。參與清算的用戶平均數只有1.99。每次參與清算的用戶數為2.63±1.96，參與tend清算的用戶數為1.58±0.95，參與dent清算的用戶數1.06±1.62。

如將MakerDAO清算拍賣持續時間定義為拍賣開始和最終完成之間的差值，將清算持續時間進行了可視化：

有趣的是，在2020年3月12日后，MakerDAO清算持續時間明顯變長了。平均而言，清算持續時間在2.06±6.43小時。有4,173次清算在1小時內完成。同時，很少有清算持續時間超過預期，可能的原因在于相關清算人沒有完成拍賣，因此沒有獲得質押物。例如，最長一次清算持續了346.67小時，但是其最后一次出價時間為終止前的344.6小時。

風險

Aave和Compound的清算機制賦予了清算人在可進行債務清算時清算最多50%質押物的權利。這一設計有利于清算人而非質押用戶。因為債務問題可能通過出售低于50%的質押物便可解決。

選擇一個適當的清算系數是一件具有挑戰性的事，因為blockchain的交易吞吐量有限，清算機制應該盡可能減少清算事件以及總體交易的筆數。

拍賣機制不指定清算系數，因此提供了一種更細的方法來清算質押物。不過，拍賣清算人可能面臨拍賣期間，質押物價格波動產生的損失。就如上文提到的，MakerDAO清算歷史上的641次虧損清算。參與MakerDAO清算的用戶需要注意網絡擁堵和價格波動等風險。

綜上，部分拍賣機制，如維克里拍賣、逆向荷蘭拍可能具有緩解過度清算的潛力。

除了過度清算以外，壞賬也是其中的一部分風險。在借貸中，劃賬又可分為兩種，質押物資不抵債和交易費用高于參與清算獲利。

對目前的壞賬數量進行測算，假設質押用戶在還款時需要承擔一定的隨機成本，這一成本為100美元。那么截止2021年4月30日，壞賬I和壞賬II的數量分別為351和3,525。需要注意，由于壞賬的產生，AaveV2的流動性減少了8.74萬美元。而dYdX由于使用了外部保險基金，注銷了壞賬I，因此不存在這一類型的壞賬。

值得重視的是壞賬II，因為壞賬II的積累可能導致產生更多的壞賬I。當清算交易費用為100美元是，Compound上存在350個無利可圖的清算機會，這部分質押物價值12.5萬美元。

不同清算成本，AaveV2、Compound和dYdX無利可圖的清算機會如下：

當然，清算人還可借助閃電貸完成固定利差清算，具體步驟如下：

1、借入Xtoken償還債務；

2、使用閃電貸償還質押人的債務，并獲得質押物Y；

3、將部分質押物Y兌換成X；

4、償還閃電貸X以及利息，剩余利潤歸清算人所有。

如果閃電貸清算無利可圖，那么閃電貸便不會成功進行。鏈上數據顯示，一共有623筆閃電貸用于清算，累計借出金額高達4.83億美元。并且，使用dYdX進行閃電貸的資金量更大，原因可能在于dYdX較低的閃電貸利息。

不穩定性

為了衡量借貸平臺對不同token下跌的反應程度，本文量化了清算敏感度，即Crypto價格的下跌可能引發多少質押物的清算。

研究發現，Aave、Compound、MakerDAO和dYdX4個平臺對于ETH的下跌都很敏感。如發生2020年3月12日ETH下跌43%的情況，MakerDAO將產生高達10.7億美元的清算。

有意思的是，盡管AaveV2和Compound采用類似的清算機制并且TVL也較為接近，但Aave在下跌過程呈現更加穩定的狀態。通過進一步研究發現，AaveV2的用戶喜歡進行多token質押，因此，很難因為單一token價格下跌而產生大量清算。

同時，通過質押穩定幣貸出另一種穩定幣的策略也減少了清算的發生。收集DAI、USDC和USDT3種穩定幣之間的鏈上價格關系，發現截止在2020年5月1日至2021年4月30日，3種穩定幣在99.97%的時間內價差都在5%內。不過在區塊高度10,578,280，USDC和DAI的價差為11.1%。

清算過程的博弈對借貸角色的影響

清算過程其實是一個零和游戲，清算人獲利的背后是質押人的損失。因此，可以從利潤上推斷哪種機制對清算人或質押者更有利。

為避免不同Crypto的價格波動影響，此處只研究質押ETH借出DAI的清算，這一借貸存在于4個平臺，計算月度清算利潤與成交量的比率，得到下圖：

結果顯示，dYdX的值最高，意味著dYdX對清算人最有利，對質押者最不利。這一結果與dYdX未設置清算系數相吻合，因為這表明債務安全系數一旦降低到1以下，清算者便可介入進行清算。

除了2020年3月，MakerDAO的值一直低于Compound。

令人驚訝的是，雖然Aave采用和Compound相類似的清算機制，但Aave的計算值低于Compound，尤其是AaveV1。推斷這是因為Aave上DAI/ETH清算事件的數量較少的原因。Aave的案例較少，得出的數據可能無法產出代表性的結論。

因此，綜上可得出結論，拍賣機制比固定價差清算更有利于質押用戶。

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