DEF:DeFi清算研究：激励、风险与不稳定性

原文标题：《AnEmpiricalStudyofDeFiLiquidations:Incentives,Risks,andInstabilities》

原文来源：KaihuaQin、LiyiZhou、PabloGamito、PhilippJovanovic、ArthurGervais，帝国理工学院

原文编译：律动0x49

金融投机者习惯于通过寻求杠杆的增加来增大其潜在的收益。债务是一种流行的杠杆形式。与此同时，DeFi借贷市场正在蓬勃发展，其总锁仓价值已经超过了398亿美元。然而，债务的出现将带来新的风险，即清算风险。在这一过程中，质押用户将以折扣价向清算人出售债务质押品。

目前，市场上少有关于清算机制定量的见解。本文将以占据以太坊85%借贷市场的Aave、Compound、MakerDAO和dYdX入手，探索以太坊借贷市场的广度。

本文系统化了流行的清算机制，并提供了一种首创的方法衡量这一机制的客观性。在研究后发现，现有的清算设计有效激励了清算人，但却出售了过多贴现质押品，而这一部分费用是由质押用户承担的。本文将衡量清算参与者所面临的各种风险，并量化现有借贷协议的不稳定性。

借贷机制与清算流程的系统化

出资人是一个拥有剩余资本的用户，他希望通过将资金借给第三方以赚取资本的利息。

借款人通过质押一定资产，向出资人借入资产。同时，借款人需要向出资人支付一定的利息费用。由于DeFi中并没有KYC，因此DeFi里的借贷都需要超额抵押。

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清算人则通过观察blockchain网络是否存在安全系数低于1的借贷，如低于1，将介入并进行清算。通常来说，清算人都是机器人，系一套自动执行blockchain查询、价格观察、尝试清算的自动化工具。

当然，清算人之间同样存在竞争，抢先清算无处不在。需要注意，清算分为固定价差的原子清算和拍卖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笔交易中与借贷池进行交互。两种清算的区别将在下文说明。

固定价差清算

固定价差清算允许多个清算人在一个时间段内出价，可清算的贷款可用一个预先确定的折扣即使参与清算。如，Aave允许清算人以市价15%的折扣购买质押物，因此折扣值或清算价可预先得知。采用固定价差清算的模式可避免长时间的清算拍卖，省去了时间成本和交易费用。此外，清算人可使用闪电贷进行清算，降低了持有清算所需资产的货币风险，不过闪电贷的使用将会增加了清算人的成本。

举例：

假设目前ETH价格为3,500USD，清算比率为80%。用户A质押3枚ETH，质押物目前价值10,500USD，用户可借资产上限为8,400USD。如果ETH价格下跌至3,300USD，这意味着质押物目前价值9,900USD，此时3枚ETH的可借资产上限为7,920USD(9,900*80%)。系统安全系数此时已经低于1，即7,920/8,400≈0.94，因此质押物进入清算。

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清算人提交清算交易，用于偿还50%的债务，即4,200USD。作为回报，清算人可以以折扣价3,000USD/ETH(3,300/(1+10%清算折扣))进行清算。本次清算，清算人获得了420美元净利润*3,300-4,200）。

拍卖等形式的非原子清算

拍卖清算遵循以下几种方法：

·贷款符合清算条件，即安全系数降至1以下；

·清算人开始进行拍卖，这一过程可能持续数小时；

·有兴趣的清算人开始报价，出价最高者获得质押物；

·拍卖将根据拍卖合约中的规定结束。

清算人在MakerDAO系统中寻找资不抵债的借贷，一旦寻找到可进行清算的交易，便可调用bite函数触发清算流程。清算流程是一个两段式拍卖的过程。

tend：tend是第一阶段竞拍，第一阶段拍卖为全部抵押物，如果竞拍时间到结束且价格还没到可以偿还完借贷金额加上稳定率费用，则价高者得胜，每次出价需要在上个出价人基础上最少加上一定比例(具体值系统参数确定)。当这一竞拍阶段竞拍者出价刚好偿还完借贷额加稳定费用，则进行第二阶段拍卖。

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据悉，Trias是支持全平台（服务器、PC、移动、物联网等）原生应用程序的新一代智能合约运行平台、开发框架和协作生态系统。Trias旨在创造支持通用应用程序的新一代公链体系，构建可信赖的智能自主运算设备。[2021/4/17 20:31:04]

dent：竞拍者保持第一阶段最后出价，及可以还完全部借贷加稳定费用，降低抵押物数量，每次也是最低一定比例下降。

Tend和dent的流程可见下图：

拍卖时间终止后，调用deal函数完成竞拍，质押物将转移给获胜者。

清算研究

通过对Ethereum链上数据的抓取，获得了各协议通过清算出售的质押物价值：

从协议上线到Ethereum区块高度12,344,944，一共进行了28,138次成功的清算。上图的的清算价值数据以清算结束时刻的质押物USD价格进行计算。Aave、Compound、dYdX、MakerDAO4个平台的总体清算质押物累计金额超过了8.07亿美元。

2020年11月，Compound清算量的提高主要是Compound预言机喂价提供的DAI价格波动引起的。2021年2月的显著上升主要原因则是由于加密资产价格的剧烈波动。

清算人损益

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28,138次成功的清算的总利润为6359万美元。绘制各协议不同月份的清算利润获得下图：

MakerDAO2020年3月的清算利润为1,313万美元，为历史之最。主要原因是3月12日ETH价格暴跌，清算机器人没有快速响应，同时，网络拥堵导致清算人的交易没有被矿工打包入块。延迟导致有能力清算的用户以极低的成本手动清算并赢得了拍卖。

Compound分别在2020年11月和2021年2月产生了价值838万美元和961万美元的清算利润。前者的原因在于预言机喂价机制，后者似乎和预言机或清算机器人无关。

如果每个Ethereum地址代表一个用户，那么一共有2011个清算人。平均而言，每个清算人的利润为3.16万美元。最活跃的清算人自己进行了2,482次清算，赚取了741.75万美元利润。

还有一个有意思的发现，MakerDAO中有641次清算产生了亏损，总损失约467.44万美元么。之所以产生损失，主要原因在于拍卖过程中，质押物价格变化导致。

固定价差清算

在28,138次成功的清算中，AaveV1、AaveV2、Compoiund和dYdX分别进行了3,809、1,039、6,766和9,762笔固定价差清算。

AAX交易所上线DeFi项目专区:据官方消息，AAX交易所将于近日上线DeFi项目专区。涉及LINK/BTC、LINK/USDT、COMP/USDT、COMP/BTC、LEND/USDT、LEND/BTC、BNT/BTC、BNT/USDT、ZRX/USDT、ZRX/BTC共10个交易对。同时AAX已开通上线LINK/USDT和COMP/USDT永续合约交易对。未来AAX将会持续加大DEFI布局，全力参与DEFI生态建设，引入更多优质DEFI项目，为用户提供更多产品选择。[2020/8/31]

下图统计了固定价差清算的gas价格和平均gas价格。为了更直观观察，平均价格通过计算6,000个区块的移动平均gas费用得到平滑曲线。

事实上，该数据表明了清算过程充满了竞争性，73.97%的清算人支付了高于平均水平的gas费用。

拍卖清算

MakerDAO一共进行了6,762次拍卖清算，其中3,377次在tend阶段结束，剩余3,385次在dent阶段结束。参与清算的用户平均数只有1.99。每次参与清算的用户数为2.63±1.96，参与tend清算的用户数为1.58±0.95，参与dent清算的用户数1.06±1.62。

如将MakerDAO清算拍卖持续时间定义为拍卖开始和最终完成之间的差值，将清算持续时间进行了可视化：

有趣的是，在2020年3月12日后，MakerDAO清算持续时间明显变长了。平均而言，清算持续时间在2.06±6.43小时。有4,173次清算在1小时内完成。同时，很少有清算持续时间超过预期，可能的原因在于相关清算人没有完成拍卖，因此没有获得质押物。例如，最长一次清算持续了346.67小时，但是其最后一次出价时间为终止前的344.6小时。

风险

Aave和Compound的清算机制赋予了清算人在可进行债务清算时清算最多50%质押物的权利。这一设计有利于清算人而非质押用户。因为债务问题可能通过出售低于50%的质押物便可解决。

选择一个适当的清算系数是一件具有挑战性的事，因为blockchain的交易吞吐量有限，清算机制应该尽可能减少清算事件以及总体交易的笔数。

拍卖机制不指定清算系数，因此提供了一种更细的方法来清算质押物。不过，拍卖清算人可能面临拍卖期间，质押物价格波动产生的损失。就如上文提到的，MakerDAO清算历史上的641次亏损清算。参与MakerDAO清算的用户需要注意网络拥堵和价格波动等风险。

综上，部分拍卖机制，如维克里拍卖、逆向荷兰拍可能具有缓解过度清算的潜力。

除了过度清算以外，坏账也是其中的一部分风险。在借贷中，划账又可分为两种，质押物资不抵债和交易费用高于参与清算获利。

对目前的坏账数量进行测算，假设质押用户在还款时需要承担一定的随机成本，这一成本为100美元。那么截止2021年4月30日，坏账I和坏账II的数量分别为351和3,525。需要注意，由于坏账的产生，AaveV2的流动性减少了8.74万美元。而dYdX由于使用了外部保险基金，注销了坏账I，因此不存在这一类型的坏账。

值得重视的是坏账II，因为坏账II的积累可能导致产生更多的坏账I。当清算交易费用为100美元是，Compound上存在350个无利可图的清算机会，这部分质押物价值12.5万美元。

不同清算成本，AaveV2、Compound和dYdX无利可图的清算机会如下：

当然，清算人还可借助闪电贷完成固定利差清算，具体步骤如下：

1、借入Xtoken偿还债务；

2、使用闪电贷偿还质押人的债务，并获得质押物Y；

3、将部分质押物Y兑换成X；

4、偿还闪电贷X以及利息，剩余利润归清算人所有。

如果闪电贷清算无利可图，那么闪电贷便不会成功进行。链上数据显示，一共有623笔闪电贷用于清算，累计借出金额高达4.83亿美元。并且，使用dYdX进行闪电贷的资金量更大，原因可能在于dYdX较低的闪电贷利息。

不稳定性

为了衡量借贷平台对不同token下跌的反应程度，本文量化了清算敏感度，即Crypto价格的下跌可能引发多少质押物的清算。

研究发现，Aave、Compound、MakerDAO和dYdX4个平台对于ETH的下跌都很敏感。如发生2020年3月12日ETH下跌43%的情况，MakerDAO将产生高达10.7亿美元的清算。

有意思的是，尽管AaveV2和Compound采用类似的清算机制并且TVL也较为接近，但Aave在下跌过程呈现更加稳定的状态。通过进一步研究发现，AaveV2的用户喜欢进行多token质押，因此，很难因为单一token价格下跌而产生大量清算。

同时，通过质押稳定币贷出另一种稳定币的策略也减少了清算的发生。收集DAI、USDC和USDT3种稳定币之间的链上价格关系，发现截止在2020年5月1日至2021年4月30日，3种稳定币在99.97%的时间内价差都在5%内。不过在区块高度10,578,280，USDC和DAI的价差为11.1%。

清算过程的博弈对借贷角色的影响

清算过程其实是一个零和游戏，清算人获利的背后是质押人的损失。因此，可以从利润上推断哪种机制对清算人或质押者更有利。

为避免不同Crypto的价格波动影响，此处只研究质押ETH借出DAI的清算，这一借贷存在于4个平台，计算月度清算利润与成交量的比率，得到下图：

结果显示，dYdX的值最高，意味着dYdX对清算人最有利，对质押者最不利。这一结果与dYdX未设置清算系数相吻合，因为这表明债务安全系数一旦降低到1以下，清算者便可介入进行清算。

除了2020年3月，MakerDAO的值一直低于Compound。

令人惊讶的是，虽然Aave采用和Compound相类似的清算机制，但Aave的计算值低于Compound，尤其是AaveV1。推断这是因为Aave上DAI/ETH清算事件的数量较少的原因。Aave的案例较少，得出的数据可能无法产出代表性的结论。

因此，综上可得出结论，拍卖机制比固定价差清算更有利于质押用户。

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