BIS｜去中心化金融（DeFi）技術_區塊鏈

圖1DeFiStackReference模型

結算層該層負責完成金融交易，并履行所有相關各方的義務。這包括解決潛在的沖突，并就一個系統的當前狀態達成共識。在DeFi中，該功能通常由DLT提供，它實現了共識協議，并提供了在所有分布式計算機節點上全局復制狀態的方法。Ethereum或Solana等DLTs也為智能合約提供了一個執行環境，這是所有DeFi協議的核心組件。DLT平臺配備了一個本地代幣，它在交易或智能合約執行中表示和轉移價值。本地代幣位于結算點和DLT應用程序層的交叉點處。它們是加密資產，但被嵌入在結算層中，并不像其他非本地代幣那樣作為智能合約部署。

DLT應用程序層它包括通過智能合約實現的應用程序。

?加密資產是促進整個DeFi生態系統中價值轉移的DLT應用程序。任何人都可以任意定義它們，只需通過實現通常包含一個名稱的特定“代幣合約”，例如，Tether和一個符號，如USDT。代幣合約既可以注冊賬戶地址和余額，也可以記錄代幣所有權。

?DeFi協議是一個由一組智能合約實現的DLT應用程序，它利用了加密資產，并提供了一些金融服務功能。基于所提供的功能，我們可以大致區分貸款協議、衍生品協議和分散交易所。功能是匯集通過多用戶提供的流動性、抵押品供應或加密資產交換等金融功能來實現的。某些函數特定于特定類型的協議，而其他函數在多個協議和跨不同類別中使用。

?DeFi組合支持一種特定類型的DeFi協議，也由一組智能合約實現，通過使用其他DeFi協議的服務來提供新的金融服務。DEX聚合器以編程方式將用戶重定向到DEX，為加密資產對的交換提供最佳價格，而收益聚合器則實施策略，將用戶資金投資于其他DeFi協議，并最大化其回報。

接口層DLT應用程序作為智能合約實現的，并為開發人員提供編程接口，但不向最終用戶提供任何交互式圖形化工具。相反，DeFi應用程序提供了前端接口，方便了與智能合約邏輯的交互。這是通過非區塊鏈應用程序來實現的，如Web或移動設備應用程序。該層主要作為一個框架，為DLT應用程序層提供輸入參數。就本文而言，這一層沒有之前的一層相關，因此我們將不會在后面的章節中詳細介紹它。

每個DeFistack層都與更廣泛的生態系統中的真實世界實體相關聯(見圖1,右側的列）。在最低層，驗證器被節約地激勵來處理交易和執行程序。美元、歐元和其他法定貨幣被被稱為穩定幣的加密資產用作儲備。資產交換等金融功能通常依賴于外部信息：數據庫運營商維護智能合約，允許在DLT中訪問來自外部世界的鏈外數據，如真實世界的資產價格或相關匯率。最后，最終用戶可以作為利益相關者參與協議的治理，或者通過用戶界面與DeFi應用程序進行交互。

圖2賬戶類型和交易記錄類型

3結算層：技術原語

整個DeFi生態系統都建立在幾個不同的DLTs之上。然而，就投資資金和項目而言，Ethereum是最相關的。

分布式分類賬技術DeFi協議是運行在分布式分類賬技術上的軟件程序，如開放的、無許可的Ethereum區塊鏈。DLTs提供了交易執行能力，并實現了共識協議，以全局地同意、表示和復制系統狀態，而不依賴于單個中間節點。決定DLT是否適合于DeFi的一個關鍵特性是部署和運行智能合約的執行環境的可用性，即實現財務功能的軟件程序。雖然比特幣區塊鏈已經提供了執行自定義代碼的基本機制，但其功能是有限的。因此，DeFi協議通常運行在類似Ethereum的智能合約區塊鏈上，并由虛擬機執行，比如EthereumVirtualMachine。

Ethereum是DeFi中最重要的區塊鏈，但仍存在嚴重的網絡擁塞和高昂的交易費用，這是由于DeFi交易量的增加造成的。因此，我們可以觀察到，DeFi協議現在也部署在其他EVM兼容的塊鏈上和非EVM兼容的區塊鏈上。如果DeFi協議部署在多個鏈上，人們也會提到多鏈DeFi協議。

狀態表示：賬戶與比特幣的一個關鍵區別在于，Ethereum是一個基于賬戶的分布式分類賬。Ethereum地址標識通過交易的狀態轉換來更新其狀態的賬戶。賬戶狀態存儲有關余額和所執行的交易數量的信息。因此，該賬戶模型維護了一個包含賬戶狀態的數據庫。

如圖2顯示，存在兩種不同類型的賬戶：外部擁有的賬戶即用戶賬戶，和代碼賬戶，通常被稱為智能合約。EOAs可以通過特定的交易創建CAs，也稱為合約創建。加密私鑰控制前者；因此，交易可以由賬戶所有者發送。相反，后者與它們自己的代碼相關聯和控制。它們沒有私鑰，因此不能直接傳播交易：CA最初是由EOA執行的。但是，一旦執行了一個合約，CA本身就可以調用其他合約。這可能導致一連串的合約調用，所有這些都在一個單獨的交易中，也稱為跟蹤或內部交易。

圖3新驗證塊和狀態更改

狀態轉換：交易與在比特幣中一樣，交易是Ethereum區塊鏈的核心元素，因為它們會觸發和傳播預期的狀態變化。圖3描述交易如何更新和修改Ethereum等DLT的全局狀態。默認情況下，交易中包含有關交易收件人、值和數據傳播的信息。收件人字段是指示交易的接收方的地址。以EOA作為收件人的交易通常只包含Value，因為EOA地址不能解釋托管代碼，并在雙方之間作為支付。因此，當交易存儲在區塊鏈上時，EOA賬戶余額就會被更新，反映了這種狀態轉換。

瑞典、挪威和以色列央行將與BIS測試央行數字貨幣跨境支付:9月28日消息，瑞典央行（Riksbank）于今日表示，瑞典、挪威和以色列央行已與國際清算銀行（Bank for International Settlements）啟動了一個項目，用央行數字貨幣測試國際零售匯款支付業務。（路透社）[2022/9/28 22:37:26]

根據智能合約執行的交易反而在數據字段中包含一個觸發CA本身的數據有效負載。例如，在圖3中的右側中所表示的合約調用,發送方打算將50個DAI代幣轉移到另一個EOA上。外部交易不是指向EOA本身，而是指向代幣智能合約，并且代幣傳遞將在后續的內部交易中執行。合約在內部將EOA地址映射到其內部存儲，從而記錄每個所有者的代幣余額。合約的狀態變化體現在代幣所有權的新的內部平衡中。因此，Ethereum賬戶的令幣余額在智能合約級別處理，而Ethereum賬戶的Ethereum余額在協議級處理。換句話說，發送Ethereum是EthereumDLT的內在活動，而發送甚至擁有代幣則不是，并且在內部交易中執行的代幣傳輸在區塊鏈中不顯式可見。

共識協議在一個開放的、無允許的設置中，允許任何人參與，提供一個強大的、全局的賬本狀態是非常重要的。共識協議解決了在DLTs等分布式系統中同步賬戶狀態的問題，以便所有節點都能達到并保持一個協議，即使存在惡意用戶也可以。在DLT上下文中，共識機制保證代表狀態變化的新交易以唯一的和商定的順序附加。

共識協議的典型假設是，在一個分布式系統的n獨立節點，共識可以容忍失敗的一小部分節點f<n/k，k是一個參數，為每個共識協議，和其他n?f節點不受失敗影響。我們又采用了另一種方法，模擬了驗證者維持誠實交流所需要的潛在經濟激勵機制。

同時，已經設計了許多不同的共識算法，工作證明和股權證明是到目前為止最常見的一種。例如，比特幣依賴PoW來達成共識。沒有PoW，惡意用戶很容易創建筆名賬戶，破壞分散網絡的權威或權力，或獲得對網絡的控制。這也被稱為Sybil攻擊。PoW可以防止此類攻擊，并通過要求節點執行計算密集型任務來參與向區塊鏈添加新交易的過程，從而獲得堅固。然而，這種方法也有一些缺點，比如巨大的相關能源浪費以及關于加密貨幣的區塊補貼被逐步淘汰后支付安全性的問號。PoS是一種很有前景的替代方法，粗略地說，Sybil可以通過賦予共識協議中的每個參與者一個與她所持有的股份成正比的權重被阻止。在撰寫本文時，Ethereum已經過渡到PoS。

4DeFi中的加密資產

加密資產用于表示和轉移DLT中的價值，因此，它是DeFi生態系統中的一個基本元素。目前對術語“加密資產”的定義是不統一的，因為它們取決于上下文和法律框架。在本文中，我們將所有利用加密原語和分布式賬本技術并對某人表示一些經濟資源或價值的數字資產表示為加密資產。在像DeFi這樣的分散生態系統中，它們可以被用作交換手段，用于投資目的，或獲取商品或服務。

圖4說明了引入加密資產范圍的分類法。它可以根據其底層結算層的概念設計進行大致劃分：加密資產既可以遵循比特幣的未使用交易輸出模型，也可以遵循Ethereum的賬戶模型。這兩種設計都包括原生代幣，比如比特幣上的BTC或Ethereum賬本上的ETH。基于UTXO的原生代幣可以進一步分為注重隱私的類型，如Monero或Zcash，和透明類型，如比特幣和其他替代代幣。賬戶模型分類賬支持部署任意的智能合約，因此它們也允許發行非本地代幣。從技術上講，UTXO模型賬本也可以創建代幣(例如，比特幣中的彩色硬幣）。然而，基于UTXO的DLTs的編程能力是有限的，這限制了此類代幣的相關用例。因此，在下面，我們將重點關注那些部署在類Ethereumdlt上的工具。

圖4加密資產分類法

非本地代幣被用于許多用途，從自定義貨幣的定義，到代表所有權或會員聲明，到表示軟件游戲的訪問憑證。由于代幣使用的范圍很難被限制，因此基于效用進行分類是困難的。然而，可以根據它們的技術設計清楚地區分令幣，因為它們遵循特定的標準，該標準定義了預定義的最小功能集，由控制令幣的智能合約實現。這兩個主要的代幣標準ERC-20和ERC-721分別定義了一個公共接口來創建可替代代幣以及不可替代代幣。

不可替代的代幣通常用于表示和唯一地識別一些特定的虛擬資產，如數字藝術或收藏品。最近，NFTs也被發布為保證擁有體育收藏品、古董、甚至消費品收藏品等實物的所有權。大多數DeFi應用程序還不依賴于NFTs；然而，最近的發展表明，例如，NFTs可以用于貸款抵押或控制部分所有權。像離心機這樣的代幣CFG協議承諾通過在區塊鏈表示為NFTs，將真實世界的物理資產與DeFi連接起來。

可替代代幣在本質上是無法區分的。如上所述，它們可以被利用用于許多目的。在DeFi的上下文中，一個實用程序代幣的一個例子是SNX，它在合成協議中被用作抵押品，并允許訪問特定的智能合約功能。ETH/USDCLP是一個權益代幣的一個例子，代表對基礎資產股份的索賠，在這個具體情況下是對UniswapDEX中作為流動性準備存放的ETH和USDC金額的索賠。在聯合交換協議中，它被用作ETH和USDC交易對的存款證明。DeFi中可替代代幣的另一個重要用例是治理代幣，它允許用戶在DeFi協議的治理結構中成為具有投票權和決策權的利益相關者。MKR和COMP是MakerDAO和復合協議的治理代幣示例。通常，治理代幣分配給協議用戶，并按持有金額成比例的部分份額授予權利。然而，最近的研究表明，DeFi治理通常實際上是集中式的，通常由協議內部人員和開發人員組成。

Bison Trails將為以太坊2.0上的驗證器提供早期支持:金色財經報道，區塊鏈基礎設施公司、Libra協會成員Bison Trails宣布對以太坊2.0上的驗證器提供早期支持，包括ETH質押和自動管理驗證器節點。據悉，該公司提供遠程硬件并支持各種權益證明協議。[2020/7/2]

另一種相關類型的加密資產，由其機制設計而不是技術方面定義，是穩定幣。他們的目標是穩定一個代幣的價格和波動性，通過將它們的價值與一些外部參考資產掛鉤。穩定幣可以作為ERC-20代幣實現，如DAI、美元硬幣、Tether，或作為Terra鏈中的UST這樣的原生資產實現。

穩定幣的第一個也是最重要的設計選擇是目標價格或掛鉤：它可以是美元價格或大宗商品，如金屬。第二種選擇是穩定機制：在許多情況下，穩定是使用目標資產或其他流動資產作為抵押品來實現的。例如，USDC幾乎完全由現金、銀行存款和美國國庫券支持。另一方面，Tether也支持商業票據和公司債券。USDC和USDT是集中式穩定幣：它們在鏈上的發行和贖回對應于代幣治理和投資者之間的鏈外執行的法定交易。因此，他們的債券發行不是自動化的，而依賴于商業銀行。像DAI這樣的分散的穩定幣而由其他加密資產支持，并且是完全自動化和非監管的。最后，一些穩定幣依賴于基于算法的方法，即根據特定的市場條件，或雙硬幣系統達到價格穩定，如Terra代幣UST和LUNA。在此機制中，穩定幣價格通過設計與另一個吸收所有波動的代幣相關聯，套利機制激勵用戶持有波動價格。然而，Terra的崩潰表明，算法穩定幣的穩定性承諾不能得到保證，而且它們容易受到“穩定幣運行”的影響。

一般來說，資產標記化是DeFi中的一個基本特性。通過實現一個專用的代幣合約，可以在一個給定的DLT平臺上表示任何其他的鏈外資產或鏈外資產。例如，在Ethereum上，人們可以發布包裝好的代幣，即其他加密資產的ERC-20兼容版本。包裝好的BTC代幣是一個突出的例子，它允許用戶在EthereumDLT中使用比特幣。比特幣支持為1：1。由于包裝好的代幣的價值通常來自其他資產，人們可能會說，被代幣化的現有資產通常是一種衍生形式。

5DeFi協議

在將加密資產作為DeFi生態系統的核心stacklayer組件之后，我們現在專注于DeFi協議，該協議在其基礎上提供更高層次的金融服務，如借貸、借貸或交易。由于這個術語還沒有明確定義，作為起點，本文對其定義如下：

定義2ADeFi協議為經濟代理提供一種或多種金融服務。金融服務是通過一個或多個智能合約作為項目功能來實現的。

通常，DeFi協議及其底層智能合約是由一個開發團隊作為特定項目的一部分開發的。雖然要描述出協議之間的精確邊界并不簡單，但對于本文，我們確定了以下主要類別，它們很好地描述了大多數現有的相關DeFi協議：

?去中心化交易所促進了加密資產的交換。

?借貸協議允許用戶借貸加密資產。

?衍生品協議是一種交易平臺，投資者可以在那里發行和交易跟蹤潛在加密貨幣或真實世界資產價值的綜合頭寸。

聚合服務，如收益聚合器，可以實現自動化的投資組合優化策略，并作為去中心化的投資基金，是一種DeFi應用程序，通過利用智能合約的可組合性來提供新的金融服務。因此，我們將在第6節中討論它們。

接下來，我們將描述每個類別的主要設計機制，它們所提供的最重要的金融服務以及所涉及的經濟代理。我們說明了每個類別中一個具有代表性的DeFi協議的功能，以及與所涉及的經濟主體的主要交互。我們還將這些服務與傳統金融機構提供的服務進行了比較。在本節中，我們將重點關注部署在Ethereum上的協議。

5.1去中心化交易所

去中心化交易所是促進加密資產的程序化交換的DeFi協議。他們的設計可以遵循兩種主要模式：訂貨簿DEXs，如0x和EtherDelta,利用部署在集中交易平臺上的相同模型，以及與自動化市場制造商的DEXs。目前的研究大多集中在后者上，旨在更好地研究它們的創新設計，因此我們將注意力集中在它們上。不同于傳統的基于訂單的交易所，其中價格發現依賴于交易員放置的買賣訂單的匹配機制，基于AMM的DEXs利用點對點池機制：對于每個受支持的交易對，特定于協議的智能合約池是由許多個人流動性提供商提供的加密資產儲備，實際上充當自動做市商，并對這些合約池執行進入的交易。

5.1.1金融服務

圖5使用UniswapV2協議描述了DEXs提供的服務以及它們與之交互的經濟代理作為參考。DEXs的核心金融服務是促進代幣的交換。互換是一種簡單的代幣交換，交易員根據持有代幣對的儲備x和y的流動性池智能合約執行。對于大多數AMM，掉期定價機制依賴于不變變量屬性，例如約束兩個資產的集中儲備的保護功能。在常積函數的最簡單情況下，儲備受到方程f=x·y=k的約束。UniSwap的V1和V2版本實現了這條結合曲線。

圖5基于AMM的去中心化交易所

即期匯率是代幣準備金率。當執行一個互換時，一個交易員將金額?x存入交易對流動性池，并提取?y，以滿足條件·=k。因此，足夠大的掉期可能會導致下滑，即現貨和實現價格之間的差異。激勵機制確保了價格的趨同：套利者通過進行與價格下滑相反的交易來重新平衡交易池以獲得利潤。圖5說明了在相同的DEX的池中執行循環套利策略的執。另一種策略是在不同的DEX上對同一交易對進行套利。

加密貨幣交易所Bisq被盜 損失3個BTC和4000個XMR:昨日下午，加密貨幣交易所Bisq宣布因“嚴重的安全漏洞”而暫停交易。夜間，Bisq再次發布公告，詳細解釋了所謂的“嚴重安全漏洞”，公告稱：“大約24小時前，我們發現攻擊者可以利用Bisq交易協議中的一個缺陷，針對單筆交易來竊取交易資金。我們已知有7名受害者損失了約3個BTC和4000個XMR。唯一受影響的交易對為XMR/BTC，所有受影響的交易都發生在過去12天內。交易協議中的缺陷已經在Bisq v1.3.0中得到了修正，該版本現已發布。”[2020/4/9]

為了促進代幣互換，流動性池發揮著至關重要的作用。DEXs利用基于智能合約的智能金融功能，能夠在流動性池中或從智能合約中存款和提取代幣對。任何一對代幣的所有者都可以通過將它們鎖定在一個流動性池中而成為流動性提供者。反過來，LP代幣根據提供的加密資產的比例鑄造并提供給LP。因此，LP代幣代表池股份，并要求在被摧毀時收回部分基礎資金。從這個意義上說，它們是資產標記化的一個例子，因為它們代表了底層池的部分所有權。存款通常尊重市場建立的比率價格為了防止套利機會的增加：一個純粹的流動性準備行為并不改變隱含匯率，而是影響參數k。

激勵機制促進了流動性的提供。由于有限合伙人承擔價格風險，他們會獲得費用：每一次掉期，都會向交易員收取費用，然后再由有限合伙人股東分擔。部分費用可以保留在協議中并由治理部門管理，即持有協議的治理代幣UNI的用戶。治理代幣的所有權授予投票權：所有者可以對設計選擇進行投票，并提出戰略決策，如修改協議參數或決定如何使用協議庫。UNI的治理標志是在“創世紀”上鑄造的并根據團隊的決定，在有限的時間內分發給團隊本身和所有協議用戶，作為對參與的獎勵。將治理代幣作為對協議用戶的進一步激勵，特別是對有限合伙人的進一步激勵的做法被稱為流動性挖掘。在流動性挖掘活躍的時期，治理代幣將出現在圖5中與協議的所有用戶交互中;因此，我們將它們的分布作為一種單獨的交互作用來展示，以提高可讀性，并強調流動性挖掘在Uniswap中僅在短時間窗口內活躍。其他DEXs，如Sushiswap和Curve，利用更系統的流動性開采計劃。

5.1.2其他示例

其他DEXs在DeFi中發揮相關作用，因此值得特別考慮。例如，SushiSwap是由分叉UniSwap創建的流行協議；它們的機制設計是相似的。Curve專注于具有相同基礎資產的加密資產池，并實現一個恒定函數，允許在較小的價格范圍內集中流動性。Balancer和Bancor是另外兩個相關的AMMs。第一種方法允許構建多個加密資產的池，而后者支持單一資產的流動性提供。

5.2貸款協議

可貸款資金協議,也被稱為借貸協議，自動化加密資產的借貸。這樣做，它們有助于在DeFi生態系統中實現資本的有效配置。PLFs以點對點的方式運作：借款人與智能合約進行互動，這些合約匯集了流動性，即加密資產貸款方提供的資源。與傳統金融機構發行的貸款之間的一個本質區別是，利率是自動設定的，主要取決于市場條件，如貸款需求或資金池的規模，以及在治理層面上決定的參數。利率可能受到系統和方案特定風險因素的影響。

5.2.1金融服務

圖6展示了經濟代理如何與貸款協議提供的金融服務進行互動，如Compound。其核心服務是代幣借貸。銀行存款資金，作為回報，他們得到標志化資產，使他們可以及時贖回存款，加上額外的利率。例如，PLFCompound生成包裝代幣，其對基礎資產的匯率不斷增長。因此，當資金被贖回時，它們的價值就會增加了。相反，借款人在未平倉前支付平倉頭寸的利息。復利利率遵循基于閾值的模型，即在特定的借款利用率于存款資金后急劇上升，而其他復合利率則遵循線性和非線性模型。

圖6貸款協議

債務頭寸的擔保化是PLF合約所建立的核心金融功能。通常情況下，只有在提供抵押品后才允許借款第三方違約風險。由于加密資產波動和交易對手匿名，PLFs通常要求此類頭寸進行過度擔保。在Compound中，抵押品是通過與提供流動性的相同的合約功能相互作用而提供的；因此，借款人通過抵押品賺取利息。然后，DeFi用戶就可以借用其他加密資產。借款所支付的利息創造了支付貸款人利息的準備金。

價格波動可能導致抵押品頭寸不足：如果借款人沒有提供額外的資本，貸款可能會被清算。監管者是監測市場的經濟監管機構，尋找抵押不足的貸款。在Compound中，按照設計，保管者只能償還借入的一部分，并以相對于市場價格的折扣獲得借款人的一小部分抵押品。在新的市場價格下，借款人的抵押品足以支持貸款加密資產的一部分未清算，或者它將會進行隨后的清算。部分費用可以保留在協議范圍內。PLFAave利用了一種與Compound類似的機制，但它給予清算人更高的折扣。在其他協議中，如MakerDAO，管理員可以拍賣抵押品，償還貸款，并收取執行清算的費用。在Compound中，協議使用直接獎勵治理代幣，作為流動性挖掘計劃的一部分，以激勵使用。治理成員可以就一些變化進行投票建議，例如，已接受的代幣、抵押化閾值、建立利率的參數和其他設計方面。

圖7衍生工具協議

5.2.2其他示例

Aave是鎖定總量中最大的PLFs之一。它提供類似于復合利率的金融服務，用戶可以在穩定利率和可變利率之間進行選擇。MakerDAO是另一個允許鎖定資本來鑄造DAI的貸款協議。其他相關的協議被歸類為PLFs的是AlphaHomora和Liquity。

Coda協議測試網用戶超400名，Genesis代幣計劃成員包括Bison Trails:到目前為止，Coda協議已經啟動其測試網的三個階段。在每個階段，它都會加入新用戶，他們參與節點操作、監視，并幫助發現網絡中的漏洞。Coda社區負責人Claire Kart表示，自從去年夏天推出測試網以來，用戶已經超過400人。此外，Coda的Genesis代幣計劃已有40名創始成員被接納，包括Figment Networks、dsrv labs、Sparkpool和Libra技術指導委員會成員Bison Trails。由于zk-Snark的可擴展性特性，其區塊鏈可以處理新用戶的吸收。（CryptoBriefing）[2020/3/24]

5.3衍生工具協議

我們現在考慮在分散的背景下發行和促進金融衍生物合約交易的協議。雖然DEXs和PLFs已經得到了深入的研究，但關于衍生協議的學術文獻卻比較少。DeFi衍生品是一種跟蹤基礎資產價格的加密資產，這些基礎資產可以是另一種加密資產、一種傳統金融資產、一種商品或已定價的真實事件。衍生品協議的范圍從看漲期權和看跌期權到期貨、遠期合約和永久掉期。合成資產可以在沒有實際所有權的情況下接觸到資產。為了追蹤底層資產的價格，這些DeFi協議利用了Oracles，即智能合約，作為DLT和外部世界之間的橋梁服務，允許檢索真實世界的鏈外數據。集中式金融投資者依賴于接受和結算訂單的中介機構，而衍生品衍生品協議用智能合約替代它們，在自動確定的條件下發行金融工具，提供抵押品以防范風險。

圖7說明衍生協議的合成代理與涉及的經濟代理之間的相互作用。該平臺主要專注于合成永久合約，或合成合約，它允許用戶在沒有到期日的情況下下注未來的價格，并在不擁有它的情況下復制基礎資產的回報。它支持真實世界的資產，如法定貨幣和大宗商品，以及跟蹤一般DeFi市場動態的加密資產和指數。

對于PLFs，過度抵押化是協議設計的一個關鍵要素。聲明者必須提供ETH或SNX，這些代幣是協議的原生標記，以發布代表衍生合約的合成，以及一個跟蹤生成合成的數量的“債務”代幣。兩者都是標記化資產。為了解鎖固定的抵押品，用戶會燒掉合成器和債務代幣。債券發行依賴于一種匯集機制：當投資者發行合成債券時，債務代幣將作為系統中整體債務的一小部分產生。后者的波動反映了基礎資產的價格變化。因此，當資產的價格發生變化時，個別投資者的債務將獨立于該特定資產的頭寸的影響。因此，聲明者作為所有合成器交易所的集合交易對手。

一旦合成了，交易員可以在集成和補充合約發行過程的專用平臺上交換或押注未來的價格。雖然交易活動需要支付一筆費用，但交易活動主要有兩種獎勵方式。首先，當陳述者通過流動性挖掘計劃提取抵押品時，可以獲得獎勵：合成者采用通貨膨脹貨幣政策，持有者可以在燃燒合成代幣贖回抵押品時申請新鑄造的SNX。其次，賭者賺取交易者支付費用的一小部分，與股份資本成比例。費用部分保留在協議財政中，并用于向一些治理成員支付工資。

衍生品協議也依賴于其他用戶來強制執行激勵機制。仲裁進一步確保價格趨同：如果合成價格與基礎資產偏離，例如，如果合成資產被低估，套利者可以在其他地方廉價購買它，并在不考慮市場價值的協議生態系統中利用它。此外，Keepers清算擔保不足的頭寸，這些人收取識別這些頭寸的費用，并開始清算，并對其進行罰款。然后，罰款被重新分配給其他股東，而剩余的抵押品被返還給清算賬戶。

其他相關的衍生品協議是dYdX和Nexus。前者，類似于合成公司，提供永久合約，此外，它還允許進行保證金交易。相反，后者專注于提供保險工具來對沖投資策略中的風險。Barnbridge提供工具來標記化，從而對沖風險，而Hegic提供許多不同的衍生合約選項。

5.4DeFiPeer-to-Pool模型：一個泛化框架

在描述了主要的DeFi協議類別及其機制設計之后，我們現在將DeFi協議和它們提供的金融服務抽象到一個適用于大多數協議的通用框架中其中的小專業。

首先，協議通常基于池加密資產的能力提供服務。圖8說明了這個概念，它被定義為Peer-to-Pool模型。智能合約用于保管或托管鎖定其資金的資本提供商的加密資產，例如，在DEXs中提供流動性或作為PLFs的抵押品。資產池是在DeFi生態系統中提高流動性的主要方式，它允許金融交易不依賴于匹配機制或與同行交易對手的交互。相反，DeFi服務是自動化的，結果也是確定性的，因為金融功能遵循智能合約本身中描述的邏輯。

圖8DeFiPeer-to-Peer模型

通過訪問DeFi協議服務，積極要求流動性的服務客戶，如加密資產的借貸或交換，在使用時支付費用或利率。資本提供者被動地賺取收入，并參與流動性挖掘計劃，作為對有限合伙人承擔價格風險的獎勵，并因為它們通過提供流動性改善了協議提供的服務。他們對鎖定加密資產的索賠通常使用標記化資產處理，這些資產證明所有權，并使所有者能夠提取標的資產。

除了支付給資本提供者的費用外，協議還納入了其他激勵機制。管理者發起了一項由智能合約不能自動觸發的收費交易，而仲裁者則進行有利可圖的交易活動，以確保價格趨同。Oracles也是DeFi的相關組成部分。他們的運營商獲取數據，并為所提供的服務收取費用，從而實現與鏈外數據的交互。協議代幣所有權授予治理成員決策權和投票權。

最后，不同協議之間的定價機制也很相似。代幣供應是通過燃燒和鑄造它們來處理的，以調整稀缺性。穩定幣的價格穩定使用抵押品作為儲備或通過替代算法方法，如雙硬幣。這種機制允許匹配任何金融資產的價格，以及衍生品合約的價格。DEXs利用結合曲線和保護定價函數來對資產進行定價，并利用Orgacles將外部信息來源納入協議中。

國際清算銀行（BIS）即將發布的年度經濟報告中有兩章內容與數字貨幣相關:國際清算銀行（BIS）即將發布的年度經濟報告中有兩章內容與數字貨幣相關。完整報告將于6月24日發布。[2018/6/16]

6DeFi的組成

到目前為止，我們已經認為DeFi協議是獨立的實體。然而，DeFi協議也可以通過“DeFi組合”來安排，利用其他DeFi協議提供的金融功能，提供新的金融服務。因為可組合性已經成為當前DeFi開發的一個中心方面，我們現在主要關注智能合約級別上的協議交互。

圖9DeFi的組成示例

6.1概念化

為了說明DeFi組合的概念，我們參考了圖9。它展示了在智能合約級別上的兩個交易的執行情況。兩者都觸發了相同的金融服務，即交換由UniSwap合約“DEX交易對”執行的兩個代幣。上面的一個是由EOA觸發1英寸協議的“路由器”智能合約啟動的，而底部的一個是指向UniSwap的“路由器”合約。1英寸合約的目的是比較幾個DEXs的價格，并將用戶傳送到提供最佳價格的交換機上。在這個示例中，價格最好的目標協議是UniSwap。因此，指向1英寸的交易是DeFi組成就是這樣一個例子：1英寸協議提供了一種新的金融服務，即，它比較跨DEXs的價格和流動性，并與其他DeFi協議相關的智能合約進行交互。在上面的示例中，智能合約觸發多個合約，這些合約隨后調用其他合約。此調用級聯發生在由最終用戶執行的同一交易中，該最終用戶控制著一個或多個外部擁有的賬戶。鑒于這個概念化，并且接下來,我們對“DeFi組合”的定義如下：

定義3DeFi組合通過在一次交易中利用多個DeFi協議特定的智能合約的組合來提供新的金融服務。

6.2聚合器

在撰寫本文時，DeFi組合最相關的實現涉及到聚合器的類別。上面描述的例子介紹了1英寸的DeFi應用程序，它分析不同DEXs的價格，并自動將用戶路由到提供最佳價格的一個。1英寸可以被認為是一個需求端聚合器，也就是說，它以編程方式將用戶重定向到DEX，提供加密資產的最佳價格。更重要的是供應端聚合器，也被稱為產量聚合器，即實現跨多個DeFi協議最大化用戶返回的策略的服務。

圖10收益聚合器

收益聚合器目的是通過比較跨多個DeFi協議的多元化金融服務的回報，使加密資產投資組合的價值最大化。根據優化的投資策略跨協議轉移資產的概念被稱為收益耕作。優化策略和基礎資產在不同的協議中有所不同，但它們的主要機制是相似的：用戶將資本鎖定在一個合約中，根據用戶的偏好，如風險配置文件和治理參數，通過編程方式將資本分配給一組其他的DeFi金融工具。收益聚合器的工作方式與傳統的投資基金類似，關鍵的區別在于，點對點池機制不需要經紀人或托管人。

6.2.1金融服務

圖10描述了收益聚合器和所涉及的經濟參與者的一般機制。它是基于閑置財務協議。與DEXs和PLFs相比，治理具有更為突出的作用，因為收益聚合器提供的核心金融服務是優化策略的設計和部署。這些方案由協議開發團隊提出并由治理成員投票決定，而收益聚合器協議充當了一個自動的基金管理器。然而，在某些情況下，策略是半自動的，基金經理發揮著積極的作用。

一旦制定了一個策略，就創建了一個Vaultcontract。在Idle的最佳收益策略中，Vault收集由個人投資者提供的單一加密資產，這些投資者反過來獲得策略代幣，即代表投資總資本的部分所有權的代幣化資產。這些都是根據資本提供鑄造的，可以銷毀來贖回。因此，戰略的執行主要取決于流動性匯集階段。更普遍的來說，池的組成可能因策略而異，例如，池可以收集代幣，如包裝的代幣和代幣化資產，但也可以收集Rari資本中的一籃子代幣。

一旦資金被收集起來，收益聚合器就會將資金部署在策略中，需要將其投資于其他與收益相關的DeFi協議中。在上述例子中，收益耕作策略涉及到PLFCompound。其他聚合器也利用DEXs及其流動性挖掘程序。例如，收獲金融實施了基于DEX的策略，將資金存入流動性池，該協議收集和重新分配流動性挖掘獎勵。因此，當投資者贖回他們的資金時，他們以多種方式獲利：他們從收益聚合器本身獲得治理代幣，以及對其他協議的投資收入，包括交易費用或利率和目標協議的治理代幣。收益聚合器在收入中保留了一筆績效費。

6.2.2其他示例

除了IdleFinance，聚合器如PickleFinance，他們的策略是基于投資與投資回報最高的流動性池相關的LP代幣。HarvestFinance提供了在這兩種策略中進行選擇的可能性。其他的，比如YearnFinance，提供一些產品，需要更復雜的策略，結合多個協議和利用杠桿地位，或明確地將其產量策略建立在穩定幣，如Fei或者wBTC，比如Badger。

6.3調查DeFi成分

圖9中所示的示例顯示了一個簡單的嵌套結構，其中1英寸使用UniSwap的“交換”金融功能來與DEX交易對wETH和USDT進行交互，和圖10描述了聚合器如何利用由其他協議提供的金融服務。然而，以前的工作已經表明，這些組合物可以深度嵌套，并涉及多個深度級別的多個DeFi協議。術語“金融樂高”經常被用來說明可以組裝或組合多個特定于協議的智能合約，從而提供一些新穎的金融服務。如第1節所述,顯然，有必要調查和更好地理解這些成分。這樣做，并繼續做,我們確定了我們在下面所描述的兩個可能的方向。

6.3.1構成要素提取

分離DeFi成分的構成要素是一種可能的研究方法。在此上下文中，構成要素是一種通用模式，它出現在多個交易中，但始終實現相同的財務功能。例如，再次考慮圖9:“交換”構成要素總是具有相同的結構，獨立于交換中涉及的代幣。值得注意的是，構成要素還可以包含嵌套結構中的其他構成要素。我們提出了一種算法來識別這些構建塊，并測量它們在Ethereum交易中的發生情況。構成要素提取有助于更好地理解一個新的金融產品家族，如果DeFi被越來越多地采用，它還可以在評估系統風險方面發揮重要作用。

6.3.2DeFi合約和協議網絡

另一種可能的調查方法是分析可歸因于特定DeFi協議的智能合約之間的相互依賴關系。我們可以從涉及DeFi協議的智能合約的交易中提取這些相互依賴關系，并構建一個網絡抽象，其中一個節點表示一個智能合約，并邊緣涉及特定源和目標合約的所有交易的聚合。此外，人們還可以將特定于同一協議的所有合約合并到單個節點中，并在協議級別上研究網絡交互。

圖11說明了協議交互網絡。它的構建考慮了2021年1月至8月期間執行的所有Ethereum交易，并過濾了那些針對可以與23個已知的DeFi協議唯一關聯的智能合約集的交易。相關表示由執行特定于協議的智能合約而產生的內部交易，而該智能合約又與另一個DeFi協議相關聯的智能合約進行交互(如圖9中所示)。因此，表示DeFi成分的存在。該網絡高度連接：DeFi協議嚴重相互依賴。

圖10DeFi協議網絡

6.4案例研究：評估穩定幣試驗的效果

為了演示這些調查方法的實際應用，我們提出了一個案例研究，靈感來自最近在Terra區塊鏈上的事件，在那里我們量化了特定穩定幣的崩潰將在多大程度上影響已知DeFi協議的構建塊。2022年5月，Terra成為一系列交易行動的受害者，這些交易行動造成了強勁的拋售壓力，最終導致美元脫鉤，其本土代幣LUNA和UST的價格在幾個小時內下跌到接近于零。市場參與者在DEX曲線上出售了大量的UST，并通過誘導科大持有者試圖出售他們在LUNA和UST的所有資產，從而觸發穩定運行。我們測量了對兩種廣泛使用的穩定幣USDC和DAI的假設運行會在多大程度上影響DeFi生態系統。我們應用了中引入的構建塊提取算法，對于我們數據集中的23個DeFi協議中的每一個，我們測量了包含這兩個標記之一的構建塊的比例，要么直接，要么間接。

DAI和USDC的結果如圖12所示，分別在上面板和下面板中。雖然在許多協議中，依賴性很小，百分比低于5%，但很少有DeFi協議表現出對穩定幣的顯著依賴性：例如，平衡器構建塊嚴重直接依賴于DAI和USDC。這意味著，指向這類協議的所有交易中的很大一部分可能會受到損害。MakerDAO構建塊包含直接和間接的DAI，而不包含USDC，而安裝適應則間接和間接地依賴于兩者。其他對穩定幣有顯著依賴性的協議有Yearn、Curvefinance和Compound。

總之，這些結果說明了顯而易見的一點：大量接觸這些穩定幣的方案也是那些更容易受到穩定幣運行對DeFi生態系統的潛在沖擊影響的方案。然而，這種調查方法使我們能夠系統地評估和量化相互依賴關系，這是決策者和決策者的基本要求。

圖12對穩定幣運行的協議揭示

7一個跨學科的研究議程

DeFi建立在非平凡的技術原語之上，以提供不能直接映射到傳統金融機構提供的金融服務。我們相信，只有通過多學科的、有深刻聯系的研究議程，才能產生更深層次的理解。遵循章節2中描述的DSR模型，我們現在描述了未來的研究方向以及每個stack的子層。

7.1清算層

7.1.1多鏈認證協議和跨鏈互操作性

部分3主要關注基于EVM的DLTs。在撰寫本文時，Ethereum仍然是與DeFi最相關的區塊鏈，其總鎖定價值超過400億美元。然而，許多其他區塊鏈提供了與我們在前面段落中描述的類似的DeFi服務，最相關的部分都是與Ethereum虛擬機兼容的。它們促進了代碼的可重用性，因為同一項目可以很容易地部署在多個鏈上：例如，所有主要的1英寸智能合約都部署在Ethereum和BSC上。非EVM兼容鏈通常支持更少的DeFi協議，因為遷移現有項目的進入障礙更高。我們已經可以指出一些部署在這些替代區塊鏈上的協議，我們注意到在第1節中描述的許多協議5現在正朝著在多個DLTs中部署其智能合約的方向前進。

在多個鏈上部署DeFi協議會導致運行在單獨賬本上的DeFi協議無法通信或調用部署在另一個賬本上的協議合約的問題。因此，最近的努力旨在開發增強跨區塊鏈互操作性的解決方案，挑戰在于找到允許源分類賬改變目標分類賬狀態的機制。

原子交換是基于在多個DLTs上執行的交易序列的協議，允許對應者在不信任的環境下協調本地代幣的交換。Bridges是另一種互操作性的方法。例如，ThorChain是一個DeFi項目，它允許通過橋接區塊鏈交換本地資產，如ETH和BTC。當這樣的交換發生時，BTC被發送到索鏈金庫，并與索鏈的本地標記RUNE進行第一次交易；然后，第二次交易從RUNE到ETH進行交易。一些DeFi協議實現了類似的橋，使資產能夠跨不同的區塊鏈進行遷移。此外，Sidechains可以被認為是與主區塊鏈相連的區塊鏈。例如，Polygon是Ethereum的一個基于EVM的縮放側鏈解決方案。用戶可以利用智能合約鎖定主鏈中的加密資產，然后在側鏈上解鎖加密資產。由于它與EVM兼容，因此也可以在側鏈中部署智能合約。Ronin是側鏈的另一個例子，它是用Ethereum專門為一個流行的區塊鏈游戲建立的。像Polygon這樣的側鏈被稱為“第二層”解。

上述解決方案默認情況下不實現互操作性，而是允許獨立、異構區塊鏈進行通信。其他項目旨在將互操作性作為一個內置的特性，通過實現一個主鏈和一個特定于應用程序的鏈來實現互操作性。例如，在Polkadot中繼鏈起著核心作用，可以創建默認情況下互操作的其他區塊鏈，稱為副鏈。Cosmos實現了類似的設計。它的目標是通用的區塊鏈互操作性，也基于一個具有主區塊鏈的結構，稱為中心，以及可以與主鏈交互的不同區域。我們注意到ThorChain是Cosmos生態系統的一部分。

跨鏈互操作性已經成為DeFi中的一個關鍵方面和一個額外的復雜性層。而在寫這些解決方案導致多個，有些孤立的DeFi生態系統，互操作性越來越重要，和一個相關的未來研究方向是理解這方面將如何影響DeFi生態系統。

7.1.2交易重新排序和挖掘

當挖掘者選擇包含哪個交易時，就會發生交易重新排序和挖掘交易重新排序，以及在新的塊被附加到區塊鏈時如何對它們進行排序。這種做法產生的利潤稱為minerextractablevalue。賬戶狀態通過觸發狀態轉換的交易進行更新：因此，狀態更新并不獨立于它們包含在塊中的順序，并且交易順序可能會影響涉及DeFi參與者的交易活動的結果，例如，通過導致意外的狀態更新。這對挖掘者的激勵機制和DeFi用戶的交易活動都有影響，從經濟的角度來看，這些方面可以通過博弈論分析和相關方法來解決。例如，作者利用博弈論來區分合法競爭和旨在最大化MEV的攻擊。

以前的研究表明，理性的挖掘者被鼓勵故意分割區塊鏈，并對其安全性造成影響，以復制其他新增區塊的DeFi用戶執行的盈利交易。他們表明，利用交易排序的技術，如前端、后臺運行和三明治攻擊、清算和套利行為，是MEV的相關來源。此外，被稱為中繼器的集中式服務器使挖掘者與爬行區塊鏈尋找MEV機會的第三方直接接觸。后者根據挖掘者的要求付費來訂購交易。調查采用這類服務背后的經濟激勵因素中引入的博弈論模型；為了更好地理解這一近期的現象，還需要在這個方向上進行進一步的研究。

7.2加密資產

部分4提供了一種加密資產的分類法。然而，它是不完整的，除了ERC-20和ERC-721之外，實現其他功能的新標準正在出現。此外，許多現有的加密資產，特別是代幣化資產，通常是其價格來自標的資產的資產，然后可以被視為一種衍生品形式。在這個意義上的知識系統化將是有益的，以便識別多個加密資產類別，并根據其設計將它們映射到不同類型的衍生品合約中。其他相關的研究方向涉及，如加密資產和傳統資產的投資組合選擇，或者旨在調查哪些加密資產以及DeFi如何促進非法活動。

7.3DeFi協議

在撰寫本文時，相關的DeFi協議，如Compound，正在推出基于更新的智能合約的新協議版本，這可能會實現創新的金融功能。因此，第5節中提供的數字可能很快就會過時。

理解DeFi協議的當前結構和特征，以及新的協議，是一個由經濟學家可以通過機制設計方法來建模的問題。這可能有助于設計具有理想特征的協議，例如旨在達到社會最優狀態。推廣協議機制設計以優化其功能和設計新的特性也是一個相關的目標。需要適當的建模、模擬和實現的工具來實現這些目標。同樣重要的是，設計金融模型，以降低與現有協議相關的金融風險，并將從傳統金融的知名方法適應DeFi協議的創新協議設計。然而，在將機制設計應用到區塊鏈上存在一個問題，因為“設計者”可以創建自己的代幣。這不是標準微觀經濟理論通常考慮的可能性，這限制了標準機制設計結果對區塊鏈的適用性；提出了在拍賣中克服這一限制的模型。

需要更詳細地研究的另一個相關方面是關于如何管理DeFi協議的治理，以及這如何影響集中化。與此嚴格相關的是開發和隱藏在DeFi項目背后的實體的角色。即使這樣的組織管理大量的客戶資金，他們似乎仍然由小群個人管理，正如FTX崩潰所顯示的那樣，誰對他們的項目知之甚少。在這個意義上，一個有希望的方向是，例如，比較DeFi生態系統中的相對協議大小是否轉化為它們的組織規模，并分析跨DeFi參與者的治理代幣分布。

最后，與傳統金融相比，DeFi協議仍然是一個小眾現象。重要的是要了解DeFi可以在多大程度上普及給更廣泛的受眾。調查如何了解公眾感知DeFi生態系統，包括什么是常見的誤解，以及DeFi是否被積極看待，或者更好地了解投資者的概況，以及他們為什么要轉向DeFi，將是非常有益的。與此同時，必須評估投資欺詐者在多大程度上利用DeFi，并調查DeFi用戶面臨的風險是否與更普遍投資于加密貨幣的用戶所面臨的風險不同。

7.4DeFi兼容性

部分6描述了可組合性是如何成為DeFi生態系統的一個相關方面。分析DeFi協議的相互依賴關系只是一個更全面的系統風險評估的第一步。例如，先前的研究表明，在特定的市場條件下，利用過度抵押化的DeFi協議可能會遭遇流動性枯竭的問題，并導致資不抵債。此外，重復標記化的資產可以在DeFi參與者之間創建依賴關系并引發穩定性問題。未來的研究應該關注于更深入地理解系統風險，例如通過分析代幣流以及協議依賴，同時要考慮在加密生態系統中，也要考慮傳統金融系統的潛在溢出效應。未來的研究還應特別關注是否以及如何在金融科技和傳統金融生態系統中進一步整合金融金融領域。

8總結

我們將DeFi協議提供的技術原語和財務功能系統化。我們首先描述了底層的技術原語。然后，概述了在DeFi中使用的各種類型的加密資產，并重點介紹了提供金融服務的特定DeFi協議類別，如向經濟代理交換或借貸和借貸加密資產。接下來，我們描述了如何通過組合將DeFi協議組裝成復雜的金融結構。我們還指出了可能的調查和測量方法，可以用于解開DeFi協議的構建結構，或研究更廣泛的DeFi生態系統的網絡結構。為了說明這些方法的實際適用性，我們展示了穩定幣運行如何影響其他DeFi協議。最后，我們提供了未來研究方向的指向，有助于理解DeFi協議及其生態系統，如協議依賴和智能合約可組合性，在全面的系統風險評估和跨DLTs互操作性方面的調查。

DeFi以一種前所未有的方式整合了技術、金融和社會經濟的復雜性。由于DeFi目前仍然是一個小眾現象，沒有與命令系統相關聯，所以這一發展可能會被忽視。然而，隨著加密資產與傳統金融部門的日益整合，我們需要新的方法來識別、調查并最終理解與這些發展相關的風險。嵌入在多學科設置中的科學方法為這一挑戰提供了最有希望的答案。

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