去中心化金融 (DeFi) 是指建立在以太坊區(qū)塊鏈之上的替代金融基礎設施。DeFi 使用智能合約創(chuàng)建協(xié)議，以更開放、可互操作和透明的方式復制現(xiàn)有金融服務。本文重點介紹了 DeFi 生態(tài)系統(tǒng)的機遇和潛在風險，并提出了一個多層框架來分析隱式架構和各種 DeFi 構建模塊，包括代幣標準、去中心化交易所、去中心化債務市場、區(qū)塊鏈衍生品和鏈上資產管理協(xié)議。本文的結論是，DeFi 仍然是一個具有一定風險的利基市場，但它在效率、透明度、可訪問性和可組合性方面也具有有趣的特性。因此，DeFi 可能有助于建立更強大和透明的金融基礎設施。
去中心化金融 (DeFi) 是一種基于區(qū)塊鏈的金融基礎設施，它通常是指建立在公共智能合約平臺（例如以太坊區(qū)塊鏈）上的開放、無需許可且高度可互操作的協(xié)議棧。它以更加開放和透明的方式復制現(xiàn)有的金融服務，尤其是不依賴中介機構和中心化機構，而基于開放協(xié)議和去中心化應用程序（DApps）。協(xié)議由代碼強制執(zhí)行，交易以安全和可驗證的方式執(zhí)行，合法的狀態(tài)變化持續(xù)存在于公共區(qū)塊鏈上。因此，這種架構可以創(chuàng)建一個不可變且高度可互操作的金融系統(tǒng)，具有前所未有的透明度、平等的訪問權，并且?guī)缀醪恍枰泄苋恕⒅醒肭逅闼蛲泄芊?，因為這些角色中的大多數(shù)都可以由“智能合約”承擔。
DeFi 已經提供了各種各樣的應用程序。例如，可以在去中心化交易所購買與美元掛鉤的資產（所謂的穩(wěn)定幣），將這些資產轉移到同樣去中心化的借貸平臺以賺取利息，然后將生息工具添加到去中心化的流動性池中或鏈上投資基金。
所有 DeFi 協(xié)議和應用程序的支柱都是智能合約。智能合約通常是指存儲在區(qū)塊鏈上并由大量驗證器并行執(zhí)行的小型應用程序。在公共區(qū)塊鏈的背景下，網絡的設計使每個參與者都可以參與并驗證任何操作的正確執(zhí)行。因此，與傳統(tǒng)的中心化計算相比，智能合約的效率有些低下。然而，它們的優(yōu)勢在于高度的安全性：智能合約將始終按規(guī)定執(zhí)行，并允許任何人獨立驗證由此產生的狀態(tài)變化。當安全實施時，智能合約高度透明，并將操縱和任意干預的風險降至最低。
要了解智能合約的新穎性，首先必須查看常規(guī)的基于服務器的 Web 應用程序。當用戶與此類應用程序交互時，他們無法觀察應用程序的內部邏輯，也無法控制執(zhí)行環(huán)境，而這兩者都是可以被操縱的。因此，用戶必須信任應用服務提供商。智能合約可以緩解這兩個問題并確保應用程序按預期運行。合約代碼存儲在底層區(qū)塊鏈上，因此可以公開審查。合約的行為是確定的，函數(shù)調用（以交易的形式）由數(shù)千個網絡參與者并行處理，確保執(zhí)行的合法性。當執(zhí)行導致狀態(tài)變化時，例如賬戶余額的變化，這些變化受區(qū)塊鏈網絡的共識規(guī)則約束，并會反映在區(qū)塊鏈的狀態(tài)樹中并受其保護。
智能合約可以訪問豐富的指令集，因此非常靈活。它們還可以存儲加密資產，從而承擔托管人的角色，以完全可定制的標準來確定這些資產的發(fā)布方式、時間和對象。這就使各種新穎的應用程序和蓬勃發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)得以產生。
DeFi 仍然是一個規(guī)模相對較小的利基市場，但是這些數(shù)字正在迅速增長。鎖定在 DeFi 相關智能合約中的資金價值最近突破了 100 億美元。必須了解的是，這些不是交易量或市值數(shù)字，而是指鎖定在智能合約中、有多種用途的儲備。圖 1 顯示了鎖定在 DeFi 應用程序中的資產的以太幣（ETH，以太坊的原生加密資產）價值和美元價值。

這些資產的驚人增長以及一些真正創(chuàng)新的協(xié)議表明 DeFi 可能在更廣泛的背景下變得相關，并引起了政策制定者、研究人員和金融機構的興趣。本文作為對該主題的調查和介紹，識別了機遇和風險，應被視為進一步研究的基礎。
DeFi 積木
DeFi 使用多層架構，每一層級都有不同的目的。這些層級相互構建，并創(chuàng)建一個開放且高度可組合的基礎架構，允許每個人構建、重新散列或使用堆棧的其他部分。這些層級是階級式的，它們只與自己以下的層級一樣安全。例如，如果結算層中的區(qū)塊鏈遭到破壞，則所有后續(xù)層級都將不安全。同樣，如果我們使用一個許可的分類賬作為基礎，任何對后續(xù)層所做的去中心化的努力都將無效。
本節(jié)提出了一個概念框架，用于分析這些層級并更詳細地研究代幣和協(xié)議層。該框架區(qū)分了五個層，如圖 2 所示：結算層、資產層、協(xié)議層、應用層和聚合層。

1. 結算層（第 1 層）由區(qū)塊鏈及其原生協(xié)議資產（例如，比特幣區(qū)塊鏈上的比特幣 [BTC] 和以太坊區(qū)塊鏈上的 ETH）組成。它允許網絡安全地存儲所有權信息，并確保任何狀態(tài)的更改都遵守其規(guī)則集。區(qū)塊鏈可以被視為去信任執(zhí)行的基礎，并作為結算和爭議解決層。
2. 資產層（第 2 層）包括在結算層之上發(fā)行的所有資產。這包括本機協(xié)議資產以及在此區(qū)塊鏈上發(fā)行的任何其他資產（通常稱為代幣）。
3. 協(xié)議層（第 3 層）為特定用例提供標準，例如去中心化交易所、債務市場、衍生品和鏈上資產管理。這些標準通常以一組智能合約的形式實現(xiàn)，任何用戶（或 DeFi 應用程序）都可以訪問。因此，這些協(xié)議具有高度的互操作性。
4. 應用層（第 4 層）創(chuàng)建連接到各個協(xié)議的面向用戶的應用程序。智能合約交互通常被基于 Web 瀏覽器的前端所提取，使協(xié)議更易于使用。
5、聚合層（Layer 5）是應用層的擴展。聚合器創(chuàng)建連接到多個應用程序和協(xié)議的、以用戶為中心的平臺。它們通常提供工具來比較和評估服務，允許用戶通過同時連接到多個協(xié)議來執(zhí)行其他復雜的任務，并以清晰簡潔的方式組合相關信息。
了解了概念模型，讓我們仔細看看代幣化和協(xié)議層。在簡要介紹資產代幣化之后，我們將研究去中心化交易協(xié)議、去中心化借貸平臺、去中心化衍生品和鏈上資產管理。這使我們能夠建立分析 DeFi 的潛力和風險所需的基礎。
資產代幣化
公共區(qū)塊鏈是允許參與者建立共享且不可變的所有權記錄——分類賬的數(shù)據(jù)庫。通常，分類帳用于跟蹤相應區(qū)塊鏈的本機協(xié)議資產。然而，當公共區(qū)塊鏈技術變得越來越流行時，在這些分類賬上提供額外資產的想法也變得越來越流行。將新資產添加到區(qū)塊鏈的過程稱為代幣化，資產的區(qū)塊鏈表示稱為代幣。
代幣化的總體思路是讓資產更易于訪問，交易更高效。特別是代幣化資產可以在幾秒鐘內輕松地從世界上的任何人之間轉移。它們可用于許多去中心化的應用程序，并存儲在智能合約中。因此，這些代幣是 DeFi 生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。
從技術角度來看，可以通過多種方式創(chuàng)建公共區(qū)塊鏈代幣。然而，這些選項中的大多數(shù)都可以忽略，因為絕大多數(shù)代幣是通過稱為 ERC-20 代幣標準的智能合約模板在以太坊區(qū)塊鏈上發(fā)行的。這些代幣是可互操作的，幾乎可以用于所有 DeFi 應用程序。截至 2021 年 1 月，以太坊上部署了超過 350,000 個 ERC-20 代幣合約。幾乎 90% 的上市代幣都在以太坊區(qū)塊鏈上發(fā)行。
從經濟角度來看，我對資產的性質更感興趣，而不是用于實現(xiàn)資產數(shù)字表示的基礎技術標準。在鏈上添加額外資產的主要動機是添加穩(wěn)定幣。雖然可以使用上述協(xié)議資產（BTC 或 ETH），但許多金融合約需要低波動性資產。代幣化可以創(chuàng)建這些資產。
然而，代幣化資產的主要問題之一是發(fā)行人風險。本地數(shù)字代幣，例如 BTC 和 ETH，在這方面沒有問題。相比之下，當有人引入帶有承諾的代幣時，例如支付利息、分紅或交付商品或服務，相應代幣的價值將取決于該聲明的可信度。如果發(fā)行人不愿意或無法交付，代幣可能會變得一文不值或以大幅折扣交易。這個邏輯也適用于穩(wěn)定幣。
一般來說，基于承諾的代幣有三種支撐模型：鏈下抵押、鏈上抵押和無抵押。鏈下抵押品是指基礎資產通過托管服務存儲，例如商業(yè)銀行。鏈上抵押意味著資產被鎖定在區(qū)塊鏈上，通常在智能合約內。當沒有抵押時，交易方風險最高。在這種情況下，承諾完全基于信任。
鏈上抵押品有幾個優(yōu)點。它高度透明，并且可以通過智能合約保護索賠，從而允許以半自動方式執(zhí)行流程。鏈上抵押品的一個缺點是，這種抵押品通常保存在本地協(xié)議資產（或其衍生品）中，因此會經歷價格波動。以 Dai 穩(wěn)定幣為例，它主要使用 ETH 作為其鏈上抵押品來創(chuàng)建一個與 1 美元掛鉤的去中心化和去信任的 Dai 代幣。由于以太坊上沒有與美元掛鉤的原生代幣，Dai 代幣必須由另一種資產支持。每當有人想要發(fā)行新的 Dai 代幣時，他們首先需要在制造者協(xié)議提供的智能合約中鎖定足夠的 ETH 作為底層抵押品。由于美元對ETH 的匯率不是固定的，因此需要超額抵押。如果在任何時候基礎 ETH 抵押品的價值低于未償還 Dai 價值的 150% 的最低門檻，智能合約將拍賣抵押品以抵消 Dai 的債務。
還有幾個鏈下抵押穩(wěn)定幣的例子。最受歡迎的是 USDT 和 USDC，它們都是美元支持的穩(wěn)定幣。它們都可以作為以太坊區(qū)塊鏈上的 ERC-20 代幣使用。DGX 是一種由黃金支持的基于 ERC-20 的穩(wěn)定幣，而 WBTC 是比特幣的代幣化版本，使比特幣可以在以太坊區(qū)塊鏈上使用。鏈下抵押代幣可以降低匯率風險，因為抵押品可能等同于代幣化的索賠（例如，美元索賠由真實美元支持）。然而，鏈下抵押代幣會引入交易方風險和外部依賴。使用鏈下抵押品的代幣需要定期審計和預防措施，以確保標的抵押品始終可用。這個過程成本高昂，而且在許多情況下，對代幣持有者來說并不完全透明。
有幾個組織正在研究無抵押穩(wěn)定幣，即不使用任何形式的抵押品來維持掛鉤的穩(wěn)定幣。Ampleforth 或 YAM 之類的變基代幣不符合穩(wěn)定幣的條件。它們僅提供穩(wěn)定的記賬單位，但仍以動態(tài)代幣數(shù)量的形式使持有者面臨波動性。
盡管穩(wěn)定幣在 DeFi 生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著至關重要的作用，但將代幣化的主題限制在這些資產上是不公平的。有各種不同用途的代幣，包括用于去中心化自治組織（DAO）的治理代幣、允許持有者在智能合約中執(zhí)行特定操作的代幣、類似于股票或債券的代幣，甚至是可以跟蹤任何現(xiàn)實世界資產的價格的合成代幣。
另一個不同的類別是所謂的不可替代的代幣 (NFT)。NFT 是代表獨特資產的代幣，即收藏品。它們可以是物理對象（例如藝術品）的數(shù)字表示，使它們受到通常的交易方風險的影響，或者是具有獨特特征的數(shù)字原生價值單位。在任何情況下，代幣的不可替代性屬性確?？梢詥为毟櫭總€資產的所有權并精確識別資產。NFT 通常建立在 ERC-721 代幣標準上。
去中心化交易協(xié)議
截至 2020 年 9 月，交易所上市的加密資產超過 7,092 種。雖然它們中的大多數(shù)在經濟上無關緊要，并且市值和交易量可以忽略不計，但仍然需要市場使人們可以交易一些流行的加密資產。這將允許此類資產的所有者根據(jù)其偏好和風險狀況重新平衡其風險敞口并調整投資組合分配。
在大多數(shù)情況下，加密資產交易是通過中心化交易所進行的。中心化交易所相對高效，但存在一個嚴重的問題：為了能夠在中心化交易所進行交易，交易者必須首先將資產存入交易所。因此，他們失去了對其資產的直接訪問權，而不得不信任交易所運營商。不誠實或不專業(yè)的交易所運營商可能會沒收或丟失資產。此外，中心化交易所成為了一個可被攻擊的單點，并面臨惡意第三方的持續(xù)威脅。相對較低的監(jiān)管審查加劇了這兩個問題，并使許多這樣的交易所必須在短時間內進行巨大的規(guī)模化努力。因此，一些中心化加密資產交易所失去客戶的資金也就不足為奇了。
去中心化交換協(xié)議試圖通過消除信任要求來緩解這些問題。用戶不再需要將資金存入中心化交易所，在交易執(zhí)行之前，他們一直對自己的資產擁有獨家控制權。交易執(zhí)行通過智能合約原子地發(fā)生，這意味著交易雙方在一個不可分割的交易中執(zhí)行，從而降低交易方信用風險。根據(jù)具體的實施情況，智能合約可能會承擔額外的角色，從而有效地淘汰許多中介機構，例如托管服務和中央交易方清算所 (CCP)。
早期的去中心化交易所，如 EtherDelta，已被設置為圍墻花園，各種執(zhí)行之間沒有交互。交易所沒有共享的流動性，導致交易量相對較低，買賣價差較大。高昂的網絡費用，以及在這些去中心化交易所之間繁瑣緩慢的轉移資金的過程，使得所謂的套利機會變得毫無用處。

最近出現(xiàn)了朝著開放交換協(xié)議發(fā)展的趨勢。這些項目試圖通過提供關于如何進行資產交易的標準并允許任何建立在協(xié)議之上的交易所使用共享流動性池和其他協(xié)議功能來簡化去中心化交易所的架構。然而，最重要的是，其他 DeFi 協(xié)議可以使用這些市場并在需要時交換或清算代幣。
以下部分比較了去中心化交換協(xié)議的各種類型：
去中心化訂單簿交換
去中心化訂單簿交換可以通過多種方式實施。它們都使用智能合約進行交易結算，但它們在訂單簿的托管方式上存在顯著差異。人們必須區(qū)分鏈上和鏈下訂單簿。
鏈上訂單簿具有完全去中心化的優(yōu)勢。每個訂單都存儲在智能合約中。因此，不需要額外的基礎設施或第三方主機。這種方法的缺點是每個動作都需要一個區(qū)塊鏈交易。因此，這是一個昂貴且緩慢的過程，即使是交易意圖的聲明也會導致網絡費用。考慮到波動的市場將需要頻繁取消訂單，這一劣勢變得更加昂貴。
為此，許多去中心化交易協(xié)議依賴于鏈下訂單簿，僅使用區(qū)塊鏈作為結算層。鏈下訂單簿由中心化的第三方托管和更新，通常稱為中繼者。他們?yōu)榻邮苷咛峁┻x擇他們想要匹配的訂單所需的信息。雖然這種方法確實為系統(tǒng)引入了一些中心化的部分和依賴性，但中繼者的作用是有限的。中繼者從不控制資金，既不匹配也不執(zhí)行訂單。他們只是提供帶有報價的序列表，并且可能會對該服務收取費用。協(xié)議的開放性確保了中繼者之間的競爭并減輕了潛在的依賴性。
使用這種方法的主要協(xié)議稱為 0x，該協(xié)議使用三步流程進行交易：首先，制造商向中繼者發(fā)送一個預先簽署的訂單，使該訂單包含在訂單簿中；其次，潛在接受者向中繼者查詢訂單簿并選擇其中一個訂單；第三，接受者簽署訂單并提交給智能合約，觸發(fā)加密資產的原子交換。
恒函數(shù)做市商
恒定函數(shù)做市商 (CFMM) 是一個智能合約流動性池，它持有（至少）兩種加密資產作為儲備，并允許任何人存入一種類型的代幣，從而提取另一種類型的代幣。為了確定匯率，基于智能合約的流動性池使用恒定產品模型的變體，其中相對價格是智能合約代幣準備金率的函數(shù)。使用此模型的流動性池不會被耗盡，因為代幣會隨著儲備的減少而變得更加昂貴。當兩種代幣中任何一種的代幣供應量接近于零時，其相對價格就會無限上漲。
需要指出的是，基于智能合約的流動性池不依賴于外部價格信息（所謂的預言機）。每當資產的市場價格發(fā)生變化時，任何人都可以利用套利機會和智能合約交易代幣，直到流動性池價格收斂到當前市場價格。恒定產品模型的隱性買賣差價（加上少量交易費用）可能會導致額外資金的積累。任何向池提供流動性的人都會收到池份額代幣，使他們能夠參與這種積累，并贖回這些代幣以換取他們在潛在增長的流動性池中的份額?；谥悄芎霞s的流動性池協(xié)議的突出例子是 UniSwap、Balancer、Curve 和 Bancor。
基于智能合約的儲備聚合
另一種方法是通過智能合約整合流動性儲備，允許大型流動性提供者連接并宣傳特定交易對的價格。想要用代幣 x 交換代幣 y 的用戶可以向智能合約發(fā)送交易請求。智能合約將比較所有流動性提供者的價格，代表用戶接受最佳報價，并執(zhí)行交易。它充當用戶和流動性提供者之間的網關，確保最佳執(zhí)行和原子結算。
與基于智能合約的流動性池相比，基于智能合約的儲備聚合，價格不是在智能合約內確定的。相反，價格由流動性提供者設定。如果流動性提供者的基礎相對廣泛，則這種方法很有效。但是，如果給定交易對的競爭有限或沒有競爭，則該方法可能會導致串通風險甚至壟斷價格設置。作為對策，儲備聚合協(xié)議通常具有一些（中心化的）控制機制，例如最高價格或最少數(shù)量的流動性提供者。在某些情況下，流動性提供者可能只有在經過背景調查后才能參與，包括 KYC（了解您的客戶）驗證。
這個概念最著名的應用是 Kyber 網絡，它作為各種 DeFi 應用程序的骨干協(xié)議。
點對點協(xié)議
經典交易所或流動性池模型的替代方案是點對點 (P2P) 協(xié)議，也稱為場外交易 (OTC) 協(xié)議。他們主要依靠兩步法，參與者可以在網絡中查詢想要交易特定加密資產對的交易方，然后雙邊協(xié)商匯率。一旦雙方就價格達成一致，交易將通過智能合約在鏈上執(zhí)行。與其他協(xié)議相比，報價只能被參與談判的各方接受。特別是第三方不可能通過觀察未確認交易池（mempool）來先于某人接受報價。
為了提高效率，該過程通常是自動化的。此外，可以使用鏈下索引器進行對等發(fā)現(xiàn)。這些索引器扮演一個目錄的角色，人們可以在其中宣傳他們進行特定交易的意圖。請注意，這些索引器僅用于建立連接，價格仍然是通過點對點協(xié)商的。AirSwap 是最流行的去中心化點對點協(xié)議的應用。
去中心化借貸平臺
貸款是 DeFi 生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，有多種協(xié)議允許人們借出和借入加密資產。去中心化貸款平臺的獨特之處在于它們既不需要借款人也不需要貸款人表明自己的身份。每個人都可以訪問該平臺，并有可能借錢或提供流動性來賺取利息。因此，DeFi 貸款是完全無需許可的，不依賴于信任關系。
為保護出借人，防止借款人跑路，有兩種截然不同的做法：一是在貸款必須原子償還的情況下提供信貸，即借款人收到資金、使用和償還它們，都在同一個區(qū)塊鏈交易中。假設借款人在交易執(zhí)行周期結束時沒有歸還資金（加上利息），交易將無效并且其任何結果（包括貸款本身）都將被還原。這些所謂的閃貸是一個令人興奮但仍高度實驗性的應用。雖然閃貸只能用于原子結算和完全在鏈上的應用程序，但它們是套利和投資組合重組的有效新工具。因此，它們有望成為 DeFi 貸款的重要組成部分。
其次，貸款可以完全用抵押品擔保。抵押品被鎖定在智能合約中，只有在償還債務后才會被釋出。抵押貸款平臺存在三種變體：抵押債務頭寸、集合抵押債務市場和 P2P 抵押債務市場。抵押債務頭寸是使用新創(chuàng)建的代幣的貸款，而債務市場使用現(xiàn)有的代幣并需要借款方和貸款方之間的匹配。
抵押債務頭寸
一些 DeFi 應用程序允許用戶創(chuàng)建抵押債務頭寸，從而發(fā)行由抵押品支持的新代幣。為了能夠創(chuàng)建這些代幣，此人必須在智能合約中鎖定加密資產。可以創(chuàng)建的代幣數(shù)量取決于生成的代幣的目標價格、用作抵押品的加密資產的價值以及目標抵押率。新創(chuàng)建的代幣本質上是完全抵押的貸款，不需要交易方，并允許用戶獲得流動資產，同時通過抵押品保持市場敞口。貸款可用于消費，使此人能夠克服暫時的流動性緊縮或獲得額外的加密資產以進行杠桿敞口。
以 MakerDAO 為例，這是一種去中心化協(xié)議，用于發(fā)行與美元掛鉤的 Dai 穩(wěn)定幣。首先，用戶將 ETH 存入歸類為抵押債務頭寸 (CDP)（或金庫）的智能合約中。隨后，他們調用一個合約函數(shù)來創(chuàng)建和提取一定數(shù)量的 Dai，從而鎖定抵押品。這個過程目前要求最低抵押率為 150%，這意味著對于合約中鎖定的任何 100 美元的 ETH，用戶最多可以創(chuàng)建 66.66 個 Dai。任何未償還的 Dai 都需要繳納穩(wěn)定費，這在理論上應該與 Dai 債券市場的最高利率相對應。該費率由社區(qū)即 MKR 代幣持有者設定，MKR 是 MakerDAO 項目的治理代幣。要關閉抵押債務頭寸，所有者必須將未償還的 Dai 加上累積的利息發(fā)送到合約中。一旦債務償還，智能合約將允許所有者收回他們的抵押品。如果借款人未能償還債務，或者抵押品的價值低于 150% 的門檻，此時貸款的全部抵押品面臨風險，智能合約將開始以潛在的折扣率清算抵押品。
利息支付和清算費用部分用于“銷毀”MKR，從而減少MKR的總供應量。作為交換，MKR 持有者承擔了極端負面 ETH 價格沖擊的剩余風險，這可能導致抵押品不足以維持與美元掛鉤的情況。在這種情況下，將創(chuàng)建新的 MKR 并以折扣價出售。因此，維護一個健康的系統(tǒng)符合MKR 持有者的最大利益。
盡管MakerDAO系統(tǒng)主要是去中心化的，但它依賴于價格預言機，這會引入一些依賴性。MakerDAO 最近轉變成多抵押品系統(tǒng)，目標是通過允許使用各種加密資產作為抵押品來使協(xié)議更具可擴展性。

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