DeFi清算研究：激勵、風險與不穩定性_DEF

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。

DeFi 概念板塊今日平均跌幅為0.17%:金色財經行情顯示，DeFi 概念板塊今日平均跌幅為0.17%。47個幣種中9個上漲，38個下跌，其中領漲幣種為：SWFTC(+21.56%)、ANT(+16.63%)、NEST(+15.51%)。領跌幣種為：LRC(-11.51%)、UMA(-5.59%)、TRB(-5.28%)。[2021/11/13 6:49:40]

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。

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。

跨鏈DeFi協議Kava提醒驗證者節點升級到補丁版本v0.12.0:跨鏈DeFi協議Kava在推特上發布提示稱，請Kava驗證者節點注意，請立即更新到補丁版本v0.12.0。補丁將在北京時間11月3日18時自動生效。據了解，該版本修復了一個阻止鏈間傳輸的小Bug。官方強調稱，用戶資金沒有風險。此外，在補丁生效之前，鏈間傳輸將保持暫停狀態。[2020/11/3 11:32:07]

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；

·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。

當前以太坊上DeFi協議總鎖倉量約合129.7億美元:據歐科云鏈OKLink數據顯示，截至今日11時30分，以太坊上DeFi協議總鎖倉量約合129.7億美元。其中鎖倉量排名前五的分別是Uniswap V2 29.9億美元（-3.51%），Maker 20.9億美元（-2.17%），WBTC 14.9億美元（+2.79%），Compound 10.7億美元（-2.75%）以及Aave 9.73億美元（-11.95%）。

此外受Harvest黑客攻擊事件影響，Curve的鎖倉量在近24小時環比下降25.59%，當前鎖倉量為8.16億美元，排名第六位。[2020/10/27]

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：

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。

中幣（ZB）DeFi挖礦播報：DeFi挖礦總鎖倉量約3865萬美元:根據中幣（ZB）平臺數據，今日DeFi挖礦總鎖倉量約為3865萬美元，其中存ZB挖礦、存USDT、和存QC挖礦的鎖倉量均小幅下降。存ETH挖礦的鎖倉量不變。[2020/10/19]

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。

火幣推出《一分鐘讀懂DeFi》系列科普視頻:據官方消息，8月24日，火幣推出《一分鐘讀懂DeFi》系列科普視頻，并與微博財經合作冠名播出，布道DeFi認知，助力行業發展《一分鐘讀懂DeFi》是由火幣成長學院打造的業內首個系統全面講解DeFi的系列科普動畫，繼推出《區塊鏈100問》后的再續佳作。《一分鐘讀懂DeFi》系列動畫對DeFi的發展進行系統梳理，適合想要由淺入深、全面系統了解區塊鏈DeFi的人們輕松了解DeFi。目前視頻已由火幣網官方微博發布。[2020/8/24]

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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