如何设计一个最简单的去中心化稳定币？

本文作者Jacob Eliosoff为加密货币基金Calibrated Markets的管理负责人，Calibrated Markets是Trevi Digital Assets Fund的GP，该基金研究比特币和相关加密货币，并进行长期投资。

Calibrated由Jacob Eliosoff进行管理，Jacob Eliosoff是一位计算机程序员，自2013年秋季以来一直从事该基金的工作。

文章经白计划Yaoyao编译整理，内容有所删减。

一段时间以来，这个问题一直萦绕在我的脑海中。直到上周，受到MakerDAO和Uniswap等项目的启发，我茅塞顿开，在这篇文章中，我将回顾以下部分：

1.计划的稳定币设计，这里称为USM(“极简美元”)；

2.它极简的四种操作:mint/burn(创建/兑换USM稳定币)和fund/defund(创建/兑换相关的“投资代币”FUM)；

3.我遇到的最大设计障碍，以及我提出的解决方案；

4.一个大约200行Python的概念证明实现。

这只是为了做个有趣的尝试，只要它不会无辜损失用户的钱，成为一个真实实现的话会很酷。

(注:本文仍为草稿，可能会有所修改。)

  A.基本理念:无风险的USM +高风险的FUM  

最简单的可行的稳定币是依靠ETH池创建/赎回代币。将价值n美元的ETH(在铸造时)存入池中，铸造出n个新的“USM”稳定币，或者从池中烧掉m个USM换取价值m美元的ETH(在燃烧时)。

(为了方便，将使用Ethereum，但设计是与平台无关的。)

为什么这个方案行不通呢?

首先，要想知道x个ETH值n美元，你需要一个或多个价格预言机。这一点我们稍后再谈，几乎所有的稳定币都需要这个，所以即使是最简单的设计也需要它。而更大的问题是ETH的价格波动。

假设ETH是200美元，在池中存入10ETH就能铸造出2000USM。假设ETH跌至150美元，烧掉你的2000USM，但是，池中已经没有足够的ETH(你应该得到2000/150=13.33ETH，但池中只有10ETH)。

抵押品池的价值下降，以至于无法清算未偿付的债权(代币)。这对稳定币投资者和金融业来说是一个非常熟悉的问题。当你的伞不断地收缩和膨胀时，你如何保持干燥?

最简单的解决方案也很常见:对池进行超额抵押—给它一个安全缓冲，用更多的ETH赎回未偿还的USM。

这样做，我们的系统需要一种方式，让其他参与者—“投资者”—把ETH加入到池中(以换取第二个代币FUM)，并激励他们这么做。

让我们尝试两种激励方式:

手续费：对铸币/烧钱操作收取少量费用，并分红给投资者。 杠杆：可以建立一个有市场风险的ETH池(它的价值随ETH的价格涨跌)，支持一堆USM代币，这些代币的唯一目的就是避免这种风险(价格保持在1美元)。

所以我们将把所有的市场风险都抛给投资者:

稳定币用户存入有风险的ETH，收回无风险的USM; 投资者存入风险较大的ETH，收回风险更大的FUM。

这又是一个熟悉的金融技巧——“分级”风险。

现在，在创建/赎回USM代币的mint(ETH->USM)和burn(USM->ETH)操作之上，我们添加了fund(ETH->FUM)和defund(FUM->ETH)操作来创建/赎回FUM。

  B. 一个简单的例子  

ETH价格200美元：

A将10ETH存入池中，铸成2000USM。(我们暂时不计算手续费) B进行投资操作，存入另外5个ETH以换取1000个FUM，初始定价为1美元。

-池包含15个ETH(10个和5个加在一起)，价值3000美元 - A拥有价值2000美元的2000USM - B有价值1000美元的1000FUM

ETH涨到220美元：

- 15ETH的池现在价值3300美元 - A的2000USM仍然值2000美元 - B的1000FUM值1300元

ETH跌至170美元：

- 15ETH值2550美元 - A的2000USM值2000美元 - B的1000FUM值550美元

ETH跌至100美元：

- 15ETH值1500美元 - A的2000USM值2000美元 - B的1000FUM值-500美元

面对ETH价格的大幅下跌，B的资金被证明是不足的:

无论如何池都缩水了(pool_value < usm_outstanding)，不再有足够的ETH来赎回A的所有USM，加上B也损耗了。

  C. 为什么缩水是不好的  

这意味着并不是所有的USM持有者都可以赎回他们的USM来为ETH兑换:

稳定币不再是“完全支持的”。只要用户不同时全部撤出(“银行准备金业务”)，那就没问题，但是…

实际上延迟兑换者最终可能会两手空空，这一事实激励持有人更早的兑换——导致潜在的银行挤兑。

FUM投资者B的损失，同样也可能会促成一个糟糕的反馈循环，一旦出现下跌迹象，他们就会选择退出。

由于FUM的价格已如此之低，甚至是负值，新投资者可能会以极低的价格购买FUM，这会严重地削减了早期投资者的资金。

这篇文章剩下的大部分内容都是关于如何避免这些情况，这是有意义的，因为除了“保持1美元”外，防止/处理抵押品贬值和基金投资人出局是稳定币设计中最基本的挑战。

  D.更多关于mint/burn/fund/defund的细节  

这个系统有三个动态部分:

ETH价格上下变化，改变池的价值。 mint/burn操作，创建/销毁USM(同时向池中添加/从池中删除ETH)。 fund/defund操作，创建/销毁FUM(同时添加/移除ETH)。

有关这些操作的更多详情:

锚定美元:注意在正常运行的情况下(特别是:不低于1美元，价格预言机准确)，mint and和burn应该保持USM与美元挂钩，让用户在任何时候可以立刻用1美元兑换价值1美元的ETH，除了少量手续费。这个过程挑战在于如何保持系统资本化。

债务比率是这方面的关键度量:usm_outstanding / pool_value。

当这个比率超过100%(或者超过我们指定的MAX_DEBT_RATIO，比如80%)时，系统可以通过禁用撤资和烧币操作来限制它，直到它下降，例如因新的投资者进入。

但以这种方式取消赎回，无论是频繁的还是偶尔短期的，都将损害用户对金融体系和价值锚定的信任。USM在交易所的交易价格可能开始低于1美元……可能会有所缓解，但也可能不会。没有人会把赌注押在一个实验系统上。

铸币/烧币的具体机制很简单:投入n美元的ETH，收回nUSM(减去手续费)，反之亦然。投资/撤资的机制更为巧妙。

基本模型是，这些操作会改变FUM的数量，但不会改变它的单价，它只是池的多余缓冲区的美元价值：

buffer_value=pool_value-usm_outstanding/fum_outstanding。

例如(还是不计算手续费):

假设池中有15个ETH，ETH价格为220美元，池的总价值为3300美元，未偿付的USM为2000枚，FUM为1000枚。

然后:

-负债比率= $2000/$3300=60.61% -缓冲值=$3300-$2000=$1300 -FUM单价=$1300/1000=$1.30

C将另外13个ETH(价值2860美元)投入池中，得到2860美元/1.30美元=2200个新铸造的FUM。现在:

-池中有28ETH，价值6160美元 -仍有2000USM未偿付 -3200个FUM未偿还 -负债比率=$2000/$6160=32.47% -缓冲值=$6160-$2000=$4160 -FUM单价=$4160/3200=$130

当ETH价格降到200美元:

-28ETH价值5600美元 -2000USM未偿还，3200FUM未偿还 -负债比率=$2000/$5600=35.71% -缓冲值=$5600-$2000=$3600 -FUM单价=$3600/3200=$1.125(下跌)

C取走其2200个FUM中的1000个(价值:1000*$1.125=$1125)，收回$1125/ $200=5.625ETH:

-22.375ETH价值4475美元 -2000USM未偿还，2200FUM未偿还 -负债比率=$2000/$4475=44.69% -缓冲值=$4475-$2000=$2475 -FUM单价=$2475/2200=$1.125(不变)

  E.FUM的价格  

当池的资金缩水时，在第一个例子中，FUM的单价暴跌到-0.50美元。我们不能以负的价格或接近0美元的价格投资/撤资。

在这种情况(例如，当债务比率>MAX_DEBT_RATIO)下最简单的处理方式是：

1禁用撤资(池需要资金) 2为了基金运营的目的，在资金价格上加一个溢价，保持资金价格>$0。

但思考良久后会发现，有很多不同的方式来定义这种溢价，我在整个系统工作的7天里有5天是用来探索它们的。细节不在这篇文章的讨论范围之内，但简而言之，到目前为止我最喜欢的规则是:

当债务比率>MAX_DEBT_RATIO时，投资操作(投入ETH换取新的FUM)需要至少按min_fum_buy_price计算支付，即在债务比率超过MAX_DEBT_RATIO时对应的以ETH计算的FUM单价。

一旦债务比率回落到低于MAX_DEBT_RATIO, min_fum_buy_price将被清除，基金操作将再次以正常的FUM价格进行(buffer_value/fum_outstanding)。

如果你想知道所有细节，可以了解这个例子(如果不是，你可以跳过它):

再从15个ETH计算，ETH价格$220，价值:$3300，包含2000USM, 1000FUM:

-负债比率=$2000/$3300=60.61% -缓冲值=$3300-$2000=$1300 -FUM单价=$1300/1000=$1.30

ETH价格跌至100美元:

-15ETH价值1500美元 -2000USM未偿还，1000FUM未偿还 -负债比率=$2000/$1500=133.33% -缓冲值=$1500-$2000=-$500 -FUM理论单价=-$500/1000=-$0.50

因为债务比率已经上升到MAX_DEBT_RATIO=80%以上，我们设置min_fum_buy_price为ETH下跌至80%时。

在这个例子中，当ETH价格达到$166.67时，当buffer_value是(15*$166.67)- $2000=$500，因此FUM价格是$500/1000=$0.50=0.003 ETH。

此时D投入$600的ETH。因为min_fum_buy_price=0.003,D支付0.003 ETH(0.30美元)每FUM的单价，而不是负理论价格-0.50美元。所以D得到6/ 0.003=2000枚新铸造的FUM:

-此时ETH价格$100，21ETH价值$2100 -2000USM未偿还，3000FUM未偿还 -负债比率=$2000/$2100=95.24% -缓冲值=$2100-$2000=$100 -理论上的FUM价格=$100/3000=$0.0333 -min_fum_buy_price=0.003ETH(计算约为$0.30)

如果ETH进一步下跌至60美元:

-21ETH价值$1260 -2000USM未偿还，3000FUM未偿还 -负债比率=$2000/$1260=158.73% -缓冲值=$1260-$2000=-$740 -FUM理论价格=-$740/3000=-$0.2467 -min_fum_buy_price=0.003ETH($0.18)

D再次投入6ETH=$360，同样得到6/0.003=2000FUM。

以ETH计算，D的融资利率与以前相同(即min_fum_buy_price=0.003ETH)，但当ETH降至60美元时，以美元计算的利率更便宜(0.003ETH=0.18美元，之前是0.30美元):

-此时27ETH价值$1620 -2000USM未偿还，5000FUM未偿还 -负债比率=$2000/$1620=123.46% -缓冲值=$1620-$2000=-$380 -理论上的FUM价格=-$380/$5000=-$0.076 -min_fum_buy_price=0.003ETH($0.18)

无论如何，最简洁、最安全的确保投资者投入合理的(主动的)资金的方式，还有进一步研究的空间。目前大致的方式是，当系统资金不足时，FUM的价格应该低到足以吸引新的投资者进入，但又不能低到彻底折损老的投资者。

(Elliot Olds的一个伟大建议:在这些情况下，债务比率>MAX_DEBT_RATIO，即系统需要资金时，使FUM购买价格随时间下降。

这样就避免了min_fum_buy_price高于投资者的预期系统因缺乏资金而消亡。随着价格的不断下降，投资最终会到位，即使其价格会大大削减现有FUM持有者的风险/回报。新资金到位后，USM的烧币将会恢复，这应该会让USM持有者安心，并对锚定美元的汇率抱有信心。)

  F.系统其他部分 预言机使用什么价格(ETH/USD，系统依赖的唯一外部数据)，这是一个其他人可能更想了解的问题。在我的思考中，我建议使用Uniswap的其他几个稳定币价格的平均值:USDT，USDC，PAX，DAI，TUSD。

投资USM->FUM:让投资支持USM作为一种投资方式(因此，USM->FUM)，连同ETH (ETH->FUM)，可能是个好主意。特别是当ETH的价格下降时，也就是当投资者花费USM可能比ETH更好的时候。

(请注意，USM->FUM投资操作对ETH池中的金额没有影响，即使扣除了手续费。它只是销毁了一些用户的USM，并给予他们新铸造的FUM作为回报，而不动ETH池。)

限价购买订单:该设计的一个有前景的补充是一个投资选项，用户可以以“6ETH铸造2000FUM”或“600USM铸造2000FUM”的选项下限价购买，如果价格下降到指定的比率就会触发。

这相当于在投资op中添加了一个可选参数：

max_price_in_eth/max_price_in_usm。

这样的设计可以在资金池的缓冲区之上，提供第二道防线。而且，由于ETH和FUM的价格很可能是密切相关的，以美元计价的投标应该比较稳定。

按照我们这里的目标(以及Uniswap)的精神，治理应该是最小化的：“部署后就忘记”。

设计中没有包含冻结/撤回功能:如果需要修复这个部分，应该启动一个新的智能合同，用户可以选择迁移到新版本。我能想到的唯一受管理员限制的操作是指定一个“自愿升级”合同，这样用户就可以选择将他们的财产自动转移。

其他非美元挂钩的币种应该比较容易:唯一的挑战是找到一个好的价格来源，例如，ETH/EUR。事实上，比特币比欧元硬币更容易使用，因为ETH/BTC很容易从Uniswap获得。存入ETH时需要选择:

a)造币厂:0.025(或当时ETH/BTC的汇率)“BTC-pegcoins”，与BTC挂钩，就像USM与美元挂钩一样;

b)基金:1 ETH的“比特币基金”——押注ETH/比特币，就像FUM是押注ETH/美元一样。

  G .面对攻击  

只是一些初步想法:

预言机操纵价格。如果攻击者可以操纵价格来源，他们可以打破锚定，低买高卖，抽干资金池。

预言机是该系统最明显的弱点，随着ETH在池中的增长，它将成为更大的目标。对我们有利的是，这是许多其他系统/智能合同的共同弱点，所以我们可以利用这一点。

一个明显的处理方式是使这四种操作中的一部分或全部延迟:例如burn的逻辑可以是“给USM，等一个小时，拿回ETH”，而不是“给USM，拿回ETH”。这虽然影响用户体验，但可以对抗价格操纵，值得一试。

USM系统对实时价格非常敏感。一些可能的方法可以降低这种灵敏度:

a)启动和执行之间的延迟，如上所述。 b)随机分配这个延迟，例如，“你的铸币将在下一个小时的随机时间以ETH/USD的价格进行加工。” c)取较大数量的源价格的平均数:例如，多个平台上的多个稳定币。 d)更高的手续费。下面示例代码中的往返买卖手续费为0.6%，但这只是一个概念证明。 e)一般来说，在某种程度上，是许多连锁系统共同面临的挑战，值得遵循它们的最佳实践。

当ETH的价格下降。抵押品担保体系崩溃最明显的方式就是抵押品贬值。然而，在这个系统中，贬值似乎在一定程度上得到了控制。在超过MAX_DEBT_RATIO的情况下，赎回被禁止，如果ETH暴跌，系统就会停止，直到注入新的资金。

FUM持有者当然会损失大部分资金，但这是一种补偿风险，就像借款人拖欠贷款一样，而不是像大型保险公司破产那样的系统性失败。

特别是，只要1预言机的价格仍然准确，2新的投资者总持续出现，USM的锚定美元的会应该可以抵御ETH的价格下跌。所以预言机的价格似乎更脆弱。

  H.概念验证实施  

我编写了一个简单的Python命令行实现，虽然会有bug，还需要进一步的修改，但它已经足够让您了解系统是如何工作的。下面是一个来自上面例子的副本镜像操作示例:

原文链接： https://medium.com/@jacob.eliosoff/whats-the-simplest-possible-decentralized-stablecoin-4a25262cf5e8

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编译者/作者：白计划

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