巴塞尔大学分布式账本和金融技术教授研究论文：去中心化金融——基于区块链

去中心化金融：基于区块链和智能合约的金融市场

作者：法比安·谢尔（Fabian Sch?r）

摘要

术语去中心化金融（DeFi）是指建立在以太坊区块链之上的替代金融基础设施。 DeFi使用智能合约来创建协议，以更开放、可互操作且透明的方式复制现有金融服务。本文重点介绍了DeFi生态系统的机遇和潜在风险。我提出了一个多层框架来分析隐式架构和各种DeFi构建模块，包括代币标准、去中心化交易所，去中心化债务市场、区块链衍生品和链上资产管理协议。 我得出的结论是，DeFi仍然是一个具有一定风险的利基市场，但就效率、透明度、可访问性和可组合性而言，它也具有有趣的特性。这样，DeFi可能会有助于建立更健壮和透明的金融基础设施。

法比安·谢尔是巴塞尔大学分布式账本技术和金融技术的教授，也是巴塞尔大学商业与经济学院创新金融中心的常务董事。作者感谢两位匿名审稿人的宝贵意见，尤其是弗洛里安·比特利、拉斐尔·克内赫特利和托比亚斯·瓦格纳在数据收集和可视化方面的支持，以及艾玛·利特尔·约翰和阿马迪奥·布兰兹的校对。

1介绍

去中心化金融（Defi）是基于区块链的金融基础设施，最近获得了很大的吸引力。该术语通常指建立在公共智能合约平台（例如以太坊区块链）上的开放，无需许可且高度可互操作的协议栈（请参阅巴特林，2013）。它以更开放和透明的方式复制现有的金融服务。特别是，DeFi不依赖中介机构和中央机构。相反，它基于开放协议和去中心化应用（DApp）。协议由代码强制执行，交易以安全且可验证的方式执行，合法状态更改持续存在于公共区块链上。因此，这种架构可以创建一个具有前所未有的透明性、平等的访问权限并且几乎不需要托管人，中央票据交换所或托管服务的不变且高度可互操作的金融系统，因为这些角色中的大多数都可以由“智能合约”承担。

DeFi已经提供了各种各样的应用。例如，人们可以在去中心化交易所购买与美元挂钩的资产（所谓的稳定币），将这些资产转移到同样去中心化的借贷平台以赚取利息，然后将计息工具添加到去中心化的流动性池中或链上投资基金。

所有DeFi协议和应用的骨干都是智能合约。智能合约通常是指存储在区块链上并由大量验证程序并行执行的小型应用。在公链的背景下，网络的设计使得每个参与者都可以参与并验证任何操作的正确执行。结果，与传统的中心化计算相比，智能合约在效率上有些低下。但是，它们的优点是高度的安全性：智能合约将始终按照指定的顺序执行，并允许任何人独立验证结果状态更改。如果安全实施，智能合约将高度透明，并最大程度地降低操纵和任意干预的风险。

要了解智能合约的新颖性，我们首先必须查看基于服务器的常规Web应用。当用户与此类应用交互时，他们无法观察应用的内部逻辑。而且，用户不受执行环境的控制。一个（或两个）都可以被操纵。结果，用户必须信任应用服务提供者。智能合约可以缓解这两个问题，并确保应用程序按预期运行。合约代码存储在基础区块链上，因此可以进行公开审查。合约的行为是确定性的，函数调用（以事务的形式）由成千上万的网络参与者并行处理，以确保执行的合法性。当执行导致状态更改（例如账户余额更改）时，这些更改应遵守区块链网络的共识规则，并将反映在区块链的状态树中并受其保护。

智能合约可以访问丰富的指令集，因此非常灵活。此外，他们可以存储加密货币资产，从而承担托管人的角色，并具有关于如何，何时以及向谁释放这些资产的完全可定制的标准。这允许各种各样的新颖应用和繁荣的生态系统。

智能合约的最初概念是由萨博（1994）提出的。萨博（1997）以自动售货机为例进一步描述了这一想法，并认为许多协议可以“嵌入到我们处理的硬件和软件中，从而使违反合约的行为变得昂贵……对于违反者而言” 。”巴特林（2013）提出了一种基于去中心化区块链的智能合约平台，以解决有关执行环境的任何信任问题并实现安全的全球状态。此外，该平台还允许合约相互交互并相互构建（可组合性）。伍德（2015）进一步将该概念正式化并以以太坊的名义实现。尽管有很多选择，但就市值，可用应用程序和开发活动而言，以太坊是最大的智能合约平台。

DeFi仍然是一个相对较小的利基市场，但是，这些数字正在快速增长。最近，与DeFi相关的智能合约锁定的资金价值超过100亿美元。重要的是要了解这些不是交易量或市值。该值指的是锁定在智能合约中的储备金，以各种方式使用，本文将对此进行说明。图1显示了DeFi应用中锁定的资产的以太坊（ETH，以太坊的原生加密货币资产）和美元价值。

图1 DeFi合同中锁定的总价值（美元和以太坊）。

注：M，百万。来源：DeFi Pulse。

这些资产的惊人增长以及一些真正创新的协议表明，DeFi可能在更广泛的范围内变得重要起来，并引起了决策者、研究人员和金融机构的兴趣。本文针对具有经济或法律背景的这些组织中的个人，并作为该主题的调查和简介。特别是，它可以识别机会和风险，应被视为进一步研究的基础。

2 DeFi构建块

DeFi使用多层架构。每层都有不同的目的。这些层相互构建，并创建一个开放且高度可组合的基础设施，使每个人都可以在堆栈的其他部分上进行构建、重新构建或使用。理解这些层是分层的也是至关重要的：它们只与下面的层一样安全。例如，如果结算层中的区块链遭到破坏，则所有后续层都不安全。同样，如果我们要使用许可的账本作为基础，那么在后续层进行的任何去中心化操作都是无效的。

图2 DeFi堆栈

本节提出了一个概念框架，用于分析这些层并更详细地研究代币和协议层。1它区分了五个层，如图2所示：结算、资产、协议、应用和聚合层。

1.结算层（第1层）由区块链及其原生协议资产（例如，比特币区块链上的BTC和以太坊区块链上的ETH）组成。它允许网络安全地存储所有权信息，并确保任何状态更改都遵循其规则集。区块链可以看作是去信任执行的基础，并且可以作为结算和争议解决层。

2.资产层（第2层）由在结算层顶部发行的所有资产组成。这包括原生协议资产以及在此区块链上发行的任何其他资产（通常称为代币）。

3.协议层（第3层）为特定用例提供标准，例如去中心化交易所、债务市场、衍生产品和链上资产管理。这些标准通常实现为一组智能合约，并且可以由任何用户（或DeFi应用）访问。这样，这些协议是高度可互操作的。

4.应用程序层（第4层）创建连接到各个协议的面向用户的应用。智能合约交互通常通过基于Web浏览器的前端进行抽象，从而使协议更易于使用。

5.聚合层（第5层）是应用程序层的扩展。聚合层创建以用户为中心的平台，该平台连接到多个应用和协议。它们通常提供工具来对服务进行比较和评分，允许用户通过同时连接到多个协议来执行其他复杂的任务，并以简洁明了的方式组合相关信息。

既然我们已经了解了概念模型，那么让我们仔细看一下通证化和协议层。在简短介绍资产通证化之后，我们将研究去中心化交易所协议、去中心化借贷平台、去中心化衍生工具以及链上资产管理。这使我们能够为分析DeFi的潜力和风险奠定基础。2

2.1资产通证化

公共区块链是允许参与者建立所有权的共享且不可篡改记录（账本）的数据库。通常，账本用于跟踪相应区块链的原生协议资产。但是，当公共区块链技术变得越来越流行时，在这些账本上提供更多资产的想法也随之而来。将新资产添加到区块链的过程称为通证化，资产的区块链表示形式称为代币。

通证化的一般思想是使资产更易于访问、交易效率更高。特别是，通证化的资产可以轻松地在几秒钟之内从世界上任何人转移到任何人。它们可以用于许多去中心化的应用中，并存储在智能合约中。因此，这些代币是DeFi生态系统的重要组成部分。

从技术角度来看，可以使用多种方法来创建公共区块链代币（请参阅Roth，Sch?r和Sch?pfer，2019年）。但是，这些选项中的大多数都可以忽略不计，因为绝大多数代币都是通过称为ERC-20代币标准的智能合约模板在以太坊区块链上发行的（Vogelsteller 和巴特林，2015）。这些代币可以互操作，并且可以在几乎所有DeFi应用中使用。截至2021年1月，以太坊上已部署了超过35万个ERC-20代币合约。3表1显示了交易所列出的代币数量以及每个区块链以美元为单位的总代币市值。所有列出的代币中几乎有90％是在以太坊区块链上发行的。市值方面的轻微偏差是由于在Omni上发行了相对较大的USDT稳定币这一事实。

从经济学的角度来看，我对资产的性质比对用于实施资产的数字表示的基本技术标准更感兴趣。在链上添加其他资产的主要动机是添加稳定币。尽管可以使用上述协议资产（BTC或ETH），但许多金融合约要求使用低波动性资产。通证化可以创建这些资产。

但是，通证化资产的主要担忧之一是发行人的风险。在这方面，原生数字代币（例如BTC和ETH）没有问题。相反，当有人引入带有承诺的代币（例如，利息支付、股息或商品或服务的交付）时，相应代币的价值将取决于此声明的可信度。如果发行者不愿或无法交付，则代币可能变得一文不值或以很大的折扣交易。此逻辑也适用于稳定币。

一般而言，基于诺言的代币有三种支持模型：链下抵押、链上抵押和无抵押。链下抵押品意味着基础资产与托管服务（例如商业银行）一起存储。链上抵押品意味着资产通常在智能合约中被锁定在区块链上。4当没有抵押品时，交易对手风险最高。在这种情况下，承诺完全基于信任。Berentsen和谢尔（2019）在稳定币的背景下分析了这三类。

链上抵押品有几个优点。它是高度透明的，并且可以通过智能合约保护索赔，从而允许以半自动方式执行流程。链上抵押品的缺点是，这种抵押品通常存放在原生协议资产（或其衍生产品）中，因此会出现价格波动。以Dai稳定币为例，该币主要使用ETH作为其链上抵押品来创建一个去中心化、去信任的Dai代币，其价值为1美元。由于以太坊上没有与美元挂钩的原生代币，因此Dai代币必须由另一资产支持。每当任何人想要发行新的Dai代币时，他们首先需要锁定足够的ETH作为由Maker协议提供的智能合约中的基础抵押品。由于USD/ETH汇率不是固定的，因此需要超额抵押。如果在任何时候标的ETH抵押品的价值低于未偿还Dai金额的150％的最低门槛，智能合约将拍卖掉抵押品以注销Dai中的债务。

图3显示了Dai稳定币的一些关键指标，包括价格、流通中的Dai总数和稳定费，即创建新Dai的任何人必须支付的利率（请参见第2.3节）。

图3 Dai 稳定币关键指标

注：M，百万；SAI（已停产）单一抵押稳定币；DSR，Dai储蓄率；MCD，由ETH支持的多抵押Dai稳定币; SCD，由ETH支持的单一抵押稳定币; MCD WETH稳定费，MCD 稳定币利率（ETH）；SCD PETH稳定费，SCD稳定利率（ETH）。

来源：DeFi Pulse和CoinMarketCap。

还有一些链下抵押稳定币的例子。最受欢迎的是USDT和USDC，两者都是美元支持的稳定币。它们都可以在以太坊区块链上作为ERC-20代币使用。DGX是基于ERC-20的稳定币，由黄金支持，而WBTC是比特币的通证化版本，从而使比特币可在以太坊区块链上使用。链下抵押代币可以减轻汇率风险，因为抵押品可能等同于通证化的债权（例如，美元债权，由实际美元支持）。但是，链下抵押代币会引入交易对手风险和外部依赖性。使用链下抵押品的代币需要定期审核和预防措施，以确保基础抵押品始终可用。该过程成本高昂，并且在许多情况下，对于代币持有者而言并不完全透明。

虽然我不知道无担保稳定币的任何功能设计，即不使用任何形式的抵押品来维持钉住汇率的稳定币，但一些组织正在研究这一想法。请注意，诸如Ampleforth或YAM之类的变基（rebase）代币不属于稳定币。它们仅提供稳定的会计单位，但仍以动态代币数量的形式使持有人承受波动。

尽管稳定币在DeFi生态中起着至关重要的作用，但将通证化的讨论仅限于这些资产并不能解决通证化的问题。各种各样的代币都有多种用途，包括去中心化自治组织（DAO）的治理代币，允许持有人在智能合约中执行特定操作的代币，类似于股票或债券的代币，甚至包括可以跟踪任何现实世界资产的价格。

另一个不同的类别是所谓的非同质化代币（NFT）。NFT是代表唯一资产（即收藏品）的代币。它们可以是诸如艺术品之类的物理对象的数字表示形式，使它们承受通常的交易对手风险，也可以是具有独特特征的数字原生价值单位。无论如何，代币的不可替代性属性可确保可以分别跟踪每个资产的所有权并精确识别资产。NFT通常基于ERC-721代币标准构建（Entriken等，2018）。

以下各节讨论协议层，并检查如何使用去中心化交易所进行代币交易（第2.2节），如何将其用作贷款的抵押品（第2.3节）以及创建去中心化衍生工具（第2.4节）以及如何使用它们。包括在链上投资基金中（第2.5节）。

2.2去中心化交易所协议

截至2020年9月，交易所共有超过7092个加密货币资产5上市。尽管其中大多数与经济无关，市值和交易量都可以忽略不计，但仍需要人们可以交易较受欢迎代币的市场。这将使此类资产的所有者能够根据自己的偏好和风险状况来重新平衡其敞口，并调整投资组合的分配。

在大多数情况下，加密货币资产交易是通过中心化交易所进行的。中心化交易所相对有效，但存在一个严重的问题。为了能够在中心化交易所上进行交易，交易者必须首先将资产存入交易所。因此，他们丧失了直接使用其资产的权利，并且必须信任交易所运营商。不诚实或不专业的交易所经营者可能会没收或损失资产。此外，中心化交易所创建一个单一的攻击点，并不断面临成为恶意第三方目标的威胁。相对较低的监管审查加剧了这两个问题，而且许多此类交易所不得不在短时间内进行大量的扩展工作。因此，不足为奇的是，一些中心化加密货币资产交易所失去了客户资金。

去中心化交换协议试图通过消除信任要求来缓解这些问题。用户不再必须通过中心化交易所存入资金。取而代之的是，他们在交易执行之前一直保持对资产的专有控制权。交易执行通过智能合约自动进行，这意味着交易的双方都在一项不可分割的交易中进行，从而降低了交易对手的信用风险。根据确切的实施方式，智能合约可能会承担其他角色，从而有效地使许多中介机构（例如托管服务和中央交易对手清算所（CCP））过时了。

早期的去中心化交易所（如EtherDelta）被设置为围*花园，各种实现之间没有交互。这些交易所没有共享的流动性，从而导致相对较低的交易量和较大的买卖差价。高昂的网络费用，以及在这些去中心化的交易所之间转移资金的繁琐而缓慢的流程，使得所谓的套利机会变得毫无用处。

最近，已经向开放交换协议迈进了一步。这些项目试图通过提供有关如何进行资产交换的标准，并允许建立在协议之上的任何交易所使用共享流动资金池和其他协议功能，来简化去中心化交易所的架构。但是，最重要的是，其他DeFi协议可以使用这些市场，并在需要时交换或清算代币。

在以下各小节中，我将比较各种类型的去中心化交易协议，其中一些协议并不是狭义的交易所，而是已包含在分析中，因为它们具有相同的目的。结果总结在表2中。

去中心化订单簿交易所。去中心化订单簿交易所可以通过多种方式实现。它们都使用智能合约进行交易结算，但是托管订单的方式却大不相同。必须区分链上订单和链下订单。

链上订单簿具有完全去中心化的优势。每个订单都存储在智能合约中。因此，不需要其他基础结构或第三方主机。这种方法的缺点是每个动作都需要区块链交易。因此，这是一个昂贵且缓慢的过程，即使宣布交易意向，也会导致网络费用。考虑到动荡的市场将需要频繁取消订单，因此这一缺点变得更加昂贵。

因此，许多去中心化交易协议都依赖链下订单，并且仅将区块链用作结算层。链下订单簿由通常称为中继器的集中第三方托管和更新。他们为接受者提供选择他们想要匹配的订单所需的信息。尽管此方法确实为系统引入了一些中心化组件和相关性，但中继器的作用受到限制。中继器永远不会控制资金，既不匹配也不执行订单。他们只提供带报价的订购清单，并可能对该服务收取费用。该协议的开放性确保了中继器之间的竞争并减轻了潜在的依赖性。

使用这种方法的主要协议称为0x（Warren和Bandeali，2017）。该协议使用三步过程进行交易。首先，挂单人将预先签署的订单发送给中继器，以包括在订单簿中。其次，潜在吃单人查询中继器并选择订单之一。第三，吃单人签署该订单并将其提交给智能合约，从而触发加密货币资产的原子交换。

恒定功能做市商。恒定功能做市商（CFMM）是一个智能合约流动性池，它持有（至少）两个加密货币资产储备，并允许任何人存入一种类型的代币，从而提取另一种类型的代币。为了确定汇率，基于智能合约的流动性池使用恒定产品模型的变体，其中相对价格是智能合约的代币储备比率的函数。我知道的最早的实现是Hertzog、Benartzi和Benartzi（2017）提出的。Adams（2018）简化了模型，Zhang，Chen和Park（2018）提供了该概念的正式证明。Martinelli和Mushegian（2019）概括了具有两个以上代币和动态代币权重的案例的概念。 Egorov（2019）优化了稳定币互换的想法。

图4恒定产品模型中流动资金池代币储备的可视化

用最简单的形式，恒定产品模型可以表示为xy = k，其中x和y对应于智能合约的代币储备，k是常数。考虑到该方程式必须成立，当某人执行交易时，我们得到（x+Δx）?（y+Δy）=k。然后可以很容易地看出Δy=（k/（x+Δx））–y。因此，对于任何Δx> 0，Δy将取负值。实际上，任何交换都对应于凸形代币储备曲线上的移动，如图4A所示。使用此模型的流动资金池无法耗尽，因为代币将以更低的准备金变得更昂贵。当两个代币之一的代币供应接近零时，其相对价格将无限上升。

重要的是要指出，基于智能合约的流动资金池不依赖于外部价格供给（所谓的“预言”）。每当资产的市场价格发生变化时，任何人都可以利用套利机会并通过智能合约交易代币，直到流动性池价格收敛到当前市场价格为止。恒定产品模型的隐式买卖差价（加上少量交易费用）可能会导致积累更多资金。向池提供流动性的任何人都会收到池份额代币，使他们能够参与此累积并赎回这些代币，以换取他们在潜在增长的流动池中的份额。流动性准备金导致k增大，如图4B所示。

基于智能合约的流动资金池协议的显著示例是UniSwap、Balancer、Curve和Bancor。

基于智能合约的储备金汇总。另一种方法是通过智能合约合并流动性储备，该合约允许大型流动性提供商连接并公布特定交易对的价格。想要将代币x交换为代币y的用户可以将交易请求发送到智能合约。智能合约将比较所有流动性提供者的价格，代表用户接受最佳报价，并执行交易。它充当用户和流动性提供者之间的网关，确保最佳执行和原子结算。

与基于智能合约的流动资金池相反，采用基于智能合约的储备金汇总时，价格不会在智能合约内确定。相反，价格由流动性提供者确定。如果流动性提供者的基础相对广泛，则此方法会很好用。但是，如果给定交易对的竞争有限或没有竞争，则该方法可能会导致合谋风险，甚至会导致价格垄断。作为对策，储备金聚合协议通常具有某些（中心化）控制机制，例如最高价格或最小数量的流动性提供者。在某些情况下，流动性提供者只能在进行背景调查后才能参加，包括KYC（了解您的客户）验证。

这个概念最著名的实现是Kyber网络（Luu和Velner，2017），它是各种DeFi应用的核心协议。

点对点协议。点对点（P2P）协议（也称为场外交易（OTC）协议）是经典交易所或流动性池模型的替代方法。它们主要依靠两步法，参与者可以在网络中查询想要交易给定一对加密资产的交易对手，然后双边协商汇率。一旦双方就价格达成协议，交易将通过智能合约在链上执行。与其他协议相比，参与谈判的各方只能接受要约。特别是，第三方不可能通过观察未确认的交易池（内存池）来抢先接受报价的人。

为了使事情更有效率，该过程通常是自动化的。另外，人们可以使用链下索引器进行对等点发现。这些索引器承担目录的作用，人们可以在其中宣传其进行特定交易的意图。请注意，这些索引器仅用于建立连接。价格仍在协商P2P中。

AirSwap是去中心化P2P协议的最流行实现。它是由Oved和Mosites（2017）提出的。

2.3去中心化借贷平台

借贷是DeFi生态系统的重要组成部分。有各种各样的协议，使人们可以借出和借用加密货币资产。去中心化贷款平台的独特之处在于，它们既不需要借款人也不要求贷方出示自己的身份。每个人都可以使用该平台，并且可以潜在地借钱或提供流动性以赚取利息。因此，DeFi借贷完全是无须许可的，并且不依赖于可信任的关系。

为了保护贷方并阻止借款人用完资金，有两种截然不同的方法：首先，可以在必须以原子方式偿还贷款的条件下提供信贷，这意味着借款人可以收到资金、使用和还款。它们—都在同一区块链交易中。假设借款人在交易执行周期结束时未归还资金（加上利息）。在这种情况下，交易将无效，其任何结果（包括贷款本身）将恢复。这些所谓的闪电贷（Wolff，2018; Boado，2020）是一个令人兴奋但仍处于试验阶段的应用。虽然闪电贷只能用于原子且完全在链上结算的应用，但它们是套利和投资组合重组的有效新工具。因此，它们有望成为DeFi借贷的重要组成部分。

第二，贷款可以用抵押品完全担保。抵押物锁定在智能合约中，仅在偿还债务后才释放。抵押贷款平台存在三种变体：抵押债务头寸、集合抵押债务市场和P2P抵押债务市场。抵押债务头寸是使用新创建的代币的贷款，而债务市场使用现有的代币，并且要求借方和借方之间存在匹配。下面讨论这三种变体。

抵押债务头寸。某些DeFi应用允许用户创建抵押债务头寸，从而发行由抵押担保的新代币。为了能够创建这些代币，该人员必须在智能合约中锁定加密货币资产。可以创建的代币数量取决于生成的代币的目标价格，用作抵押的加密货币资产的价值以及目标抵押率。新创建的代币实质上是完全抵押的贷款，不需要交易对手，并允许用户获得流动资产，同时通过抵押品保持市场风险。贷款可用于消费，使该人能够克服暂时的流动性紧缩或获得额外的加密货币资产以进行杠杆敞口。

为了说明这个概念，让我们以MakerDAO为例，这是一种去中心化协议，用于发行与美元挂钩的Dai稳定币。首先，用户将ETH存入分类为抵押债务头寸（CDP）（或保险库）的智能合约中。随后，他们调用合约功能来创建和提取一定数量的Dai，从而锁定抵押品。目前，此流程要求的最低抵押率为150％，这意味着对于合同中锁定的任何100美元ETH，用户最多可以创建66.66 Dai。6

任何未偿还的Dai都要缴纳稳定费，理论上该费用应与Dai债务市场的最高利率相对应。该费率由社区（即MKR代币持有者）设置。MKR是MakerDAO项目的治理代币。如图3所示，稳定费一直在0％到20％之间波动。

要关闭CDP，所有者必须将未偿还的Dai加上累积的利息发送给合约。一旦偿还债务，智能合约将允许所有者提取抵押物。如果借款人未能偿还债务，或者抵押物的价值低于150％的门槛（此时贷款的全部抵押物有风险），智能合约将开始以潜在的贴现率清算抵押物。

利息支付和清算费部分用于“销毁”MKR，从而减少了MKR的总供应量。作为交换，MKR持有人承担ETH价格极端负冲击的剩余风险，这可能导致抵押品不足以维持美元挂钩的情况。在这种情况下，将创建新的MKR，并以折扣价出售。因此，MKR持有者在游戏中占有一席之地，因此，维护一个健康的系统应该是他们的最大利益。

重要的是要提到MakerDAO系统比这里描述的要复杂得多。尽管系统大部分是去中心化的，但它依赖于价格预言机系统，价格预言机系统引入了一些依赖性，如3.2节所述。

MakerDAO最近已切换到多抵押品系统，其目标是通过允许将各种加密货币资产用作抵押品，从而使协议更具可扩展性。

抵押债务市场。除了创建新代币外，还可以从其他人那里借用现有的加密货币资产。出于明显的原因，这种方法要求交易对手具有相反的偏好。换句话说：要使某人能够借入ETH，必须有另一个人愿意借出ETH。为了减轻交易对手的风险并保护贷方，必须完全抵押贷款，并且抵押品必须锁定在智能合约中（就像我们前面的示例一样）。

可以以多种方式完成对贷方与借款人的匹配。广泛的类别是P2P和池匹配。 P2P匹配意味着提供流动性的人将加密资产借给特定的借款人。因此，一旦匹配，贷方将仅开始赚取利息。这种方法的优势在于，双方可以约定一个时间段并以固定利率运行。

合并贷款使用的浮动利率受供求关系的影响。所有借款人的资金都汇总在一个基于合约的智能贷款池中，贷方将资金存入池中时就开始获得利息。但是，利率是池利用率的函数。当流动性随时可用时，贷款将很便宜。当需求很大时，贷款将变得更加昂贵。贷款池还有一个额外的优势，即它们可以执行到期日和规模转换，同时为单个贷方保持相对较高的流动性。

图5加权Dai抵押债券市场利率和MakerDAO稳定费

来源：DeFi Pulse.

有各种各样的借贷协议。其中最受欢迎的是Aave（Boado，2020），Compound（Leshner and Hayes，2019）和dYdX（Juliano，2017）。图5显示了Dai和ETH的资产加权借贷利率。对于Dai而言，该数字还包括MakerDAO稳定费，该费应始终是系统中的最高费率。令人惊讶的是，情况并非总是如此，这意味着有些人在二级市场上已经支付了溢价。截至2020年9月，Dai占DeFi生态系统中所有贷款的近75％。

2.4去中心化衍生工具

去中心化衍生产品是从基础资产的表现，事件的结果或任何其他可观察变量的发展中获取其价值的代币。他们通常需要一个预言机来跟踪这些变量，因此引入了一些依赖关系和中心化的组件。当衍生合约使用多个独立数据源时，可以减少依赖关系。

我们区分基于资产的衍生代币和基于事件的衍生代币。当衍生代币的价格是基础资产表现的函数时，我们称其为基于资产的衍生代币。当衍生产品的价格是非资产表现的任何可观察变量的函数时，我们称其为基于事件的衍生产品。这两个类别将在以下各节中讨论。

基于资产的衍生代币。基于资产的衍生代币是第2.3节中描述的CDP模型的扩展。锁定发行的抵押品不仅可以限制与美元挂钩的稳定币的发行，还可以用于发行跟随各种资产价格变动的合成代币。例子包括股票、贵金属和替代加密资产的通证化版本。基本波动率越高，低于给定抵押比率的风险就越大。

一个流行的衍生代币平台称为Synthetix（Brooks等，2018）。实施该计划的目的是使所有参与者的总债务池根据所有未偿还合成资产的总价而增加或减少。这确保了具有相同基础资产的代币保持可互换性；也就是说，赎回不取决于发行人。这种设计的另一面是，用户铸造资产时要承担额外的风险，因为他们的债务状况也会受到其他所有人资产配置的影响。

基于资产的派生代币的一种特殊情况是反向代币。在此，价格由给定价格范围内基础资产的表现的反函数确定。这些反向代币使用户可以短期接触加密货币资产。

基于事件的衍生代币。基于事件的派生代币可以基于具有一组潜在结果，指定的观察时间和解决来源的任何客观可观察变量。7任何人都可以通过在智能合约中锁定1 ETH为给定事件购买全套子代币。一套完整的子代币由每个潜在结果的一个子代币组成。这些子代币可以单独交易。当市场结算时，智能合约的加密货币资产将在获胜结果的子代币所有者之间分配。因此，在没有市场扭曲的情况下，每个子代币的ETH价格应对应于潜在结果的概率。

在某些情况下，这些预测市场可能成为未来结果可能性的去中心化预言机。但是，市场分辨率（以及价格）在很大程度上取决于分辨率来源的可信度。因此，基于事件的派生代币会引入外部依赖性，并且可能会受到恶意报告程序的单方面影响。潜在的攻击媒介包括有缺陷或令人误解的问题说明、不完整的结果集（可能使事件无法解决）以及不可靠或欺诈性的解决方案来源的选择。

最受欢迎的实现称为Augur（Peterson等，2019）。它使用了一个多阶段的解决方案和争议处理程序，该程序应尽可能减少对单个报告源的依赖性。如果代币持有者不同意指定的报告者，则他们可能会引发争议，最终应会导致正确的结果。

2.5链上资产管理

就像传统的投资基金一样，链上基金主要用于投资组合的多元化。它们允许用户投资一篮子加密货币资产并采用各种策略，而不必单独处理代币。与传统基金相比，链上变体不需要托管人。相反，加密货币资产被锁定在智能合约中。投资者永远不会失去对他们资金的控制，可以提取或清算资金，并且可以随时观察智能合约的代币余额。

设置智能合约的方式应使其遵循多种简单策略，包括使用移动平均线对投资组合权重和趋势交易进行半自动重新平衡。或者，可以选择一个或多个基金经理来主动管理基金。在这种情况下，智能合约可确保资产管理人遵守预定义的策略并为投资者的最佳利益行事。尤其是，资产经理只能按照基金的规则集和智能合约中规定的风险状况采取行动。智能合约可以缓解多种形式的委托代理问题，并通过在链上强制执行来满足监管要求。因此，链上资产管理可能会导致基金设立和审计成本降低。

每当有人投资链上基金时，相应的智能合约就会发行基金代币并将其转移到投资者的账户中。这些代币代表基金的部分所有权，并允许代币持有人赎回或清算其资产份额。例如，如果投资者拥有1％的基金代币，则此人将有权获得1％的锁定加密货币资产。当投资者决定结束投资时，基金代币被烧掉，基础资产在去中心化交易所出售，并且向投资者支付相当于他们一篮子货币的以太坊。

链上基金协议有几种实现方式，包括设置协议（Feng和Weickmann，2019），Enzyme金融（以前是Melon）（Trinkler和El Isa，2017），Yearn金库（Cronje，2020）和Betoken（Liu和Palayer，2018年）。所有这些实现都限于ERC-20代币和以太坊。此外，它们严重依赖于价格预言机和第三方协议，主要用于借贷，交易以及包含低波动性参考资产（例如Dai或USDC稳定币）。因此，存在严重的依赖关系，将在第3.2节中讨论。

Enzyme金融和Set协议都允许任何人创建新的投资基金。Enzyme金融专注于建立去中心化基金的基础设施，使用基于智能合约的规则集来确保基金经理遵守基金的策略。这些智能合约会强制执行交易限制参数，例如最大集中度、价格承受能力和最大持仓数量，以及用户和资产白名单和黑名单。基金的收费表也是如此。Set协议主要设计用于半自动化策略，该策略具有由预定义的阈值和时间锁触发的确定性投资组合再平衡。但是，该协议也用于主动管理。Betoken作为单一基金运作，由资产管理者社区通过精英管理体系进行管理。个人基金经理越成功，其未来对分配集体资源的影响就越大。UniSwap的流动性资金池（请参阅第2.2节）还具有链上投资基金的某些特征。恒定产品模型为投资组合权重的半自动重新平衡创造了动力，而交易费用为投资者带来了被动收入。

Yearn金库是集体投资池，旨在最大程度地提高给定资产的收益。策略是多种多样的，但通常涉及多个步骤和主动管理。在许多情况下，对于较小的金额，这些操作将太昂贵（就交易费用而言）。此外，他们要求投资者保持警惕并了解情况。 Yearn金库通过利用大众的知识并采取集体行动在所有参与者之间按比例分配网络费用来缓解这些问题。但是，协议的深度集成也引入了严重的依赖性。

3机会&风险

在本节中，我们分析了DeFi生态系统的机会和风险。它为第4节中的讨论奠定了基础。

3.1机会

DeFi可以提高金融基础设施的效率、透明度和可访问性。此外，该系统的可组合性使任何人都可以组合多个应用和协议，从而创建新的令人兴奋的服务。我们将在以下小节中讨论这些方面。

效率。尽管许多传统金融系统都基于信任并依赖于中心化的机构，但DeFi用智能合约代替了其中的一些信任要求。合约可以承担托管人、代管代理人和CCP的角色。例如，如果两方希望以代币的形式交换数字资产，则无需获得CCP的担保。取而代之的是，这两个事务可以原子方式结算，这意味着将执行全部或全部转移。这显着降低了交易对手信用风险，并使金融交易更加高效。较低的信任要求可能会带来减轻监管压力和减少第三方审计的额外好处。在金融基础设施的几乎每个领域都可能获得类似的效率提升。

此外，代币转移比传统金融系统中的任何转移都快得多。借助侧链或状态和支付渠道网络等第二层解决方案，可以进一步提高传输速度和交易吞吐量。

透明度。DeFi应用是透明的。所有交易都是公开可见的，并且可以在链上分析智能合约代码。可观察性和确定性执行至少在理论上允许前所未有的透明性。

金融数据是公开可用的，研究人员和用户都可能会使用它们。在发生危机的情况下，历史（和当前）数据的可用性是对传统金融系统的巨大改进，在传统金融系统中，许多信息分散在大量专有数据库中或根本不可用。这样，DeFi应用的透明性可以减少不良事件的发生，并帮助他们更快地了解它们的来源和出现时的潜在后果。

可访问性。默认情况下，任何人都可以使用DeFi协议。这样，DeFi可能会创建一个真正开放和可访问的金融系统。特别是，基础设施要求相对较低，由于缺乏身份，几乎没有歧视的风险。

如果法规要求例如安全代币的访问限制，则可以在代币合约中实施此类限制，而不会影响结算层的完整性和去中心化性。

可组合性。DeFi协议经常与乐高积木比较。共享结算层允许这些协议和应用互连。链上基金协议可以利用去中心化交易协议或通过贷款协议获得杠杆头寸。

可以集成、分叉或重新混合任何两个或更多的部分，以创建全新的内容。之前创建的任何内容都可以由个人或其他智能合约使用。这种灵活性允许对开放金融工程的可能性不断扩展，并且兴趣空前。

3.2风险

DeFi还具有某些风险，即智能合约执行风险，操作安全性以及对其他协议和外部数据的依赖。我们将在以下小节中讨论这些方面。

智能合约执行。虽然确定性和去中心化执行智能合约确实具有其优势，但存在可能出问题的风险。如果存在编码错误，这些错误可能会创建漏洞，攻击者可能会利用这些漏洞耗尽智能合约的资金，造成混乱或使协议无法使用。用户必须注意，该协议仅与作为其基础的智能合约一样安全。不幸的是，普通用户将无法阅读合约代码，更不用说评估其安全性了。尽管审计、保险服务和形式验证是该问题的部分解决方案，但仍存在一定程度的不确定性。

合约执行中也存在类似的风险。大多数用户不理解要求他们作为事务处理的一部分签名的数据有效负载，并且可能会受到受损的前端的误导。不幸的是，可用性和安全性之间似乎存在着固有的权衡。例如，一些去中心化的区块链应用将代表用户要求转让无限数量代币的权限——通常是为了使将来的交易更加方便和高效。然而，这种许可使用户的资金处于风险中。

运营安全。许多DeFi协议和应用都使用管理员密钥。这些密钥允许预定义的一组人员（通常是项目的核心团队）升级合约并执行紧急停机。可以理解，有些项目希望实施这些预防措施并保持一定的灵活性，但是这些密钥的存在可能是一个潜在的问题。如果密钥持有者不能安全地创建或存储其密钥，则恶意第三方可能会使用这些密钥并破坏智能合约。另外，核心团队成员本身也可能被恶意的奖励或大量的金钱奖励所破坏。

大多数项目都试图通过多重签名和时间锁定来减轻这种风险。多重签名需要M-of-N键来执行任何智能合约的管理功能，并且时间锁指定可以（成功）确认交易的最早时间。

作为替代方案，某些项目依赖于投票机制，在该机制中，相应的管理代币授予其所有者对协议的未来进行投票的权利。但是，在许多情况下，大多数管理代币都由一小群人持有，从而有效地产生了与管理密钥相似的结果。一些项目试图通过奖励满足特定条件的早期采用者和用户来减轻投票权的中心化程度，这些满足者包括简单的协议使用，积极参与投票过程以及第三方代币抵押（增产农业）。但是，即使将发行视为相对“公平”，实际分配也经常保持高度中心化。

治理代币可能会导致不良后果。实际上，当这些权利被通证化时，权力的高度集中甚至可能会带来更多问题。在没有归属期的情况下，恶意创建者可以通过将其所有代币持有物倾倒在CFMM上来拉拢局面，从而造成巨大的供应冲击并破坏项目的信誉。此外，通过允许已经建立好的协议承担相对较新协议的治理代币的很大一部分，增产农业可能导致中心化蔓延。这可能会创建大型元协议，其代币持有者实质上控制着DeFi基础设施的相当一部分。

依赖关系。如第3.1节所述，DeFi生态系统的一些最有前途的功能是其开放性和可组合性。这些功能允许各种智能合约和去中心化区块链应用相互交互，并基于现有合约的组合提供新服务。另一方面，这些交互会引入严重的依赖性。如果一个智能合约存在问题，则可能对整个DeFi生态系统中的多个应用产生广泛的影响。此外，Dai稳定币的问题或严重的以太坊价格震荡可能会在整个DeFi生态系统中引起连锁反应。

当通过示例说明时，该问题变得明显。让我们假设某人将ETH作为MakerDAO合约的抵押物发行了Dai稳定币。让我们进一步假设Dai稳定币被锁定在compound借贷智能合约中，以发行有息衍生代币，称为cDai。随后将cDai代币以及一些ETH移至UniSwap ETH/cDai流动性池中，使该人可以提取代表流动性池份额的UNI-cDai代币。每增加一个智能合约，潜在的错误风险就会增加。如果序列中的任何合约失败，则UNI-cDai代币可能会变得一文不值。这些创建包装代币的“代币之上的代币之上的代币”方案可以使项目纠缠在一起，使得理论上的透明性与实际的透明性不对应。

外部数据。值得一提的另一点是，许多智能合约都依赖于外部数据。每当智能合约依赖于链上原生不可用的数据时，该数据就必须由外部数据源提供。这些所谓的“预言机”引入了依赖性，在某些情况下可能导致高度中心化的合约执行。为了减轻这种风险，许多项目都依赖具有多种数据提供方案的去中心化预言机网络。

非法活动。监管机构普遍担心的是，想要避免记录和监控的个人可能会使用加密货币资产。尽管DeFi固有的透明性阻止了这种使用情况，但网络的匿名可能会提供一些隐私。但是，这不一定是一件坏事，而且情况比乍看起来时要复杂得多。一方面，具有不诚实意图的人可能会滥用匿名。另一方面，对于某些合法的金融应用，隐私可能是理想的属性。相应地，监管机构应谨慎行事，试图找到合理的解决方案，使他们能够在必要时介入而不会扼杀创新。而且，必须意识到调节去中心化网络可能是不可行的。

尽管监管机构是否可以（或应该）监管去中心化的基础设施尚存疑问，但有两个方面值得特别关注，即法定货币出入通道和去中心化领域。

法定货币出入通道是传统金融系统的接口。每当人们想要将资产从他们的银行账户转移到基于区块链的系统时，都必须通过金融服务提供商。这些金融服务提供商受到监管，可能需要对资金来源进行背景调查。

同样，重要的是要区分合法的去中心化协议和仅声称是去中心化的但实际上在组织或少数个人的唯一控制之下的项目。前者可能会提供令人兴奋的新可能性并消除一些依赖关系，而后者可能会引入两个世界中最糟糕的情况，也就是说，实际上依赖于在有限监督下的中心化运营商。请牢记这一点，监管机构应密切注意并仔细分析给定的DeFi协议是否确实是去中心化的，或者DeFi标签是否只是为了展示而试图规避监管。

可扩展性。区块链面临着去中心化，安全性和可扩展性之间的最终权衡。虽然以太坊区块链通常被认为是相对去中心化和安全的，但它难以满足对区块领域的巨大需求。不断上涨的GAS价格（交易费）和较长的确认时间会对DeFi生态系统产生不利影响，并有利于能够进行大笔交易的富人。

该问题的潜在解决方案包括基础层分片以及各种第2层解决方案，例如状态通道，ZK（零知识）rollups和optimistic rollups。但是，在许多情况下，可扩展性工作会削弱可组合性和一般事务的原子性，这是DeFi最突出的两个功能。另一方面，将DeFi转移到更中心化的基础层似乎也不是一种合理的方法，因为这会破坏其主要价值主张。因此，真正去中心化的区块链能否满足需求并为开放、透明和不变的金融基础设施奠定基础，还有待观察。

4结论

DeFi提供了令人兴奋的机会，并且有潜力创建一个真正开放、透明和不变的金融基础设施。由于DeFi由众多高度可互操作的协议和应用组成，因此每个人都可以验证所有交易和数据，以便用户和研究人员随时进行分析。

DeFi掀起了创新浪潮。一方面，开发人员正在使用智能合约和去中心化结算层来创建传统金融工具的去信任版本。另一方面，他们正在创建全新的金融工具，如果没有底层公共区块链，这些金融工具将无法实现。原子交换、自动流动性池，去中心化稳定币和闪电贷只是显示生态系统巨大潜力的许多例子中的几个。

尽管这项技术具有巨大的潜力，但其中涉及某些风险。智能合约可能存在安全性问题，可能会导致意外使用，而可扩展性问题会限制用户数量。此外，“去中心化”一词在某些情况下具有欺骗性。许多协议和应用都使用外部数据源和特殊的管理密钥来管理系统，进行智能合约升级，甚至执行紧急关机。尽管这不一定构成问题，但用户应注意，在许多情况下，涉及很多信任。但是，如果能够解决这些问题，DeFi可能会导致金融业发生范式转变，并可能有助于建立更健壮、开放和透明的金融基础设施。

注解

1.可以在这里找到一种替代方法：https://medium.com/pov-crypto/ethereum-the-digital-finance-stack-4ba988c6c14b。

2.对于希望更好地了解结算层并希望阅读有关区块链和加密货币的一般介绍的读者，请参见Berentsen和Sch?r（2018）。

3.Etherscan（2021年）。

4.比特币等基于UTXO的区块链实现可通过其脚本语言实现复杂的解锁条件。尽管大多数人不会将这些锁定脚本称为智能合约，但就区块链的保管能力而言，它们实现了相似的目标。

5.CoinMarketCap（2019年）。

6.实际上，抵押品必须大得多，因为抵押品低于150％的任何信用头寸都将被清算。

7.例如，这种标记是针对最近美国总统大选的结果而创建的。

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编译者/作者：灰狼

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