原文由Gauntlet創始人Tarun Chitra和Placeholder成員Alex Evans聯合撰寫，在這篇文章中，他們提出，如果PoS和DeFi協議開發人員決定在他們的協議中加入質押衍生品功能，他們需要考慮到，他們實際上是在向系統中加入了無需信任的抵押貸款債券（MBS），由此可能會引入巨大的風險，而他們透過模擬評估理論模型，發現確實存在可以很好地新增這些衍生品的“最佳條件”。
“我認為利率的作用是保持均衡，不是在新資本商品的需求和供給之間，而是在……對流動性的需求和滿足這種需求的手段之間。”— 孟德斯鳩
自從1929年股市崩盤以來，美國人就清楚地理解了“流動性為王”這一短語，2007年的金融危機，就是很多人印象中的第一次。幾乎每個市場都發生了毀滅性的損失，而損失最明顯的，是本應最安全、由政府保護的市場——房地產。加密貨幣誕生於這場危機的灰燼中，其承諾了不受審查，且供應量不能被政府肆意操縱的貨幣。
然而，今天，加密貨幣世界正生活在由中心化和去中心化的場所所提供的大量槓桿中。這種槓桿作用通常是以成本為代價的，即當市場狀況失控，保證金要求充斥交易所、託管方和智慧合約時，流動性就會不足。為什麼人們需要這麼多槓桿，是什麼導致了這些流動性緊縮？
為了探討這些問題，本文將集中討論去中心化金融（DeFi）協議和權益證明（PoS）網路代幣的槓桿，後者通常被稱為質押衍生品（staking derivatives）。我們假設，很多槓桿加密貨幣產品看起來像2008年金融危機的元兇。我們進行這一比較的動機，並不是譴責DeFi或PoS，而是指出這些協議能夠做得更好的具體機會。但我們也假設，如果不加以控制，同樣的風險很可能會在加密市場出現。
特別重要的是某些市場參與者成為“大到不能倒”的風險，但在加密貨幣世界中，什麼東西可能大到不能倒呢？想象一個世界，幣安對其管理的鏈上資產，由於發生大量借款而被過度利用。隨著這些資產開始大量清算（例如312黑色星期四發生的Maker清算），幣安可以推動採用DAO式的分叉，以使自己免於清算。這類似於2007-2008年金融危機後的救助行為。
我們試圖在我們最近的關於衍生金融工具的論文中，對這些風險和其他風險進行建模。我們不僅討論了PoS網路，還討論了DeFi協議（Aave、Compound和Synthetix），並將其特徵與傳統證券化結構中的特徵進行類比。
什麼是質押衍生品（staking derivative）？
首先，讓我們瞭解為什麼存在質押衍生品。
PoS幣的目標是用鎖定的加密資產提供的安全性，來取代消耗能量的工作量證明（PoW）的雜湊工作。PoW迫使礦工"鎖定"能源和硬體，而PoS則迫使參與者鎖定資金。但它們有什麼不同呢？
關鍵區別來自流動性限制。為了確保網路具有活性（可以繼續接受交易），PoS網路迫使使用者長時間鎖定自己的權益。透過將資金鎖定起來，當驗證者執行惡意行為時，網路就可以執行懲罰，這被稱為罰沒。例如，如果網路需要99.999％的時間使節點處於聯機狀態以確保活性，則可能會在選擇要生成的區塊期間，罰沒那些不處於聯機狀態的驗證者。
另一方面，PoW礦工透過在挖礦硬體上花費前期資本來鎖定資金的“權益”，他們在獲得大筆獎勵和費用時會償還這種成本。鑑於硬體的前期成本，礦工在等待分期償還機器並獲得利潤時往往會遇到流動性問題。如果說礦工的開支增加了（例如由於能源成本增加），他們可能不得不借現金來支付電費。目前，礦工透過賺來的幣來進行抵押借款。從理論上講，他們可以將其挖礦硬體用作借入現金的抵押品。然而，Anicca Research的Leo Zhang在撰寫報告時表示，挖礦市場的二級市場很弱，這使得放貸者不敢接受礦機作為抵押品。取而代之的是，礦工直接抵押他們的幣來進行借款，這是BlockFi和Nexo等貸款機構提供的槓桿率激增的主要原因。
在比特幣中，礦工每100個區塊（約16.6小時）收到一次贏得的幣，因此幣很容易獲得。相比之下，這在權益證明（PoS）網路方面很難做到，因為很多協議通常規定了PoS幣要被鎖定數週甚至數月的時間。為了讓PoS驗證者獲得與PoW礦工類似的流動性，開發者提出了質押衍生品。這些衍生品讓你透過發行一種由你鎖定的權益為抵押的合成資產來借款，從而為參與者提供部分流動性。合成資產的定價，應確保其價值永遠不會超過標的借入資產，並在借款人違約時失去價值。在最簡單的情況下，當驗證者被大幅罰沒並低於最低抵押水平時，就會發生違約。然後，網路將佔用驗證者的權益，並根據需要重新分配。
但是，網路如何確定驗證者可以借入的價格？關鍵引數是衍生產品定價函式。讓我們考慮一下兩方如何機械地執行這種貸款。想象一下，一個借貸者去一個放貸人那裡檢視PoS鏈，以檢視借貸者的餘額。如果借款人的要求和餘額令人滿意，貸款人可以給借款人放款代幣，將貸款新增到他們的貸款簿，並重新計算價格。跟蹤價格是很重要的，因為它可以讓貸款人的任何後續貸款的價格準確。然後，貸款人繼續監控這條鏈。如果借款人遭到罰沒，貸款人就更新他們的貸款帳簿和價格。在鎖定期結束時，貸款人可以催繳資金進行清算，或者評估借款人必須支付的價格。然而，所有這些步驟，都依賴於貸款人能夠相信借款人將在鎖定期結束時償還正確的金額。
而這些交易都可以透過智慧合約執行。事實上，智慧合約可以直接與PoS協議的共識演算法對接。這樣的合約可以監視罰沒並計算衍生定價函式。此外，我們可以透過使用Uniswap等恆定函式做市商（CFMM）來為衍生產品定價。共識協議與DeFi協議之間的這種互動，展示了共識協議可與智慧合約應用層互動時可以提高的資本效率。
然而，當今的很多PoS網路，本身都不支援這種功能，對於可以從網路本身中借錢，這可能會讓人覺得奇怪。然而，一些新的網路，例如Celo、Terra和Facebook的Libra，將他們的共識演算法實現為一個由分散式虛擬機器執行的智慧合約。在這些系統中，共識是一等公民，可以升級以與其他智慧合約進行互動。而且，DeFi合約可以與共識互動並讀取系統的當前狀態，以確定是否發生了違約事件（例如罰沒）。例如，Celo的區塊鏈實現了一種恆定函式做市商（CFMM），該CFMM用於共識協議，以管理其演算法穩定幣的穩定性。他們的實時協議有效地內建了質押衍生品。
那所有的這些借貸安全嗎？畢竟，PoS網路實現的安全性，與所投入的資金量成正比。也就是說，進行雙花[1]會花費33％或50％的權益資本。透過借入抵押資產（一種再抵押），當他們購買X枚幣，並擁有X + Y枚幣的權利時，他們就可以利用其資本獲得槓桿，其中Y是貸款的大小（以X為單位，由衍生定價函式確定）。但是，如果他們發生了違約，則網路將保留X-Y幣，從而降低了網路的安全性。因此，如果p是借款人拖欠其Y幣貸款的概率，則網路有（1-p）X + pY幣被質押，並透過發放此類貸款而失去了安全性。
隨著借款人信用質量的提高，其價值會發生變化，從而導致戲劇性的激勵問題，因此估計p值極為困難。例如，如果衍生產品價格上漲到一個很高的價格，人們可以將罰沒成本有效地降低到零，並放棄他們的權益。另一方面，如果p真的很小，比如說十億分之一，那麼網路面臨的安全損失就很小（X-Y的十億分之一），並且驗證者可獲得的收入幾乎與PoW中的收入相同。
當我們考慮如何對衍生貸款進行聚合時，事情變得更加有趣。為了促進權益衍生資產的流動性和價格發現，我們希望PoS衍生品在驗證者之間可以互換。這與Maker輸出可替代資產Dai的方式類似，而單個cdp/保險庫仍然不可替代。
在這種情況下，質押衍生品的價格與驗證者基礎的集體義務聯絡在一起。發行以擔保貸款池為擔保的債券，這正是抵押貸款證券（MBS）及相關證券化結構的功能所在。但是，如何透過網路向使用者提供貸款來實現與MBS相似的槓桿作用？讓我們退後一步，看看為什麼個人和銀行需要抵押貸款。
假設你剛剛以64萬美元的價格買了一套房子，你花了10萬美元付了首付，而且接下來的15年，每個月你都要支付3000美元。十年後，讓我們假設你有460,000美元的房屋淨值[2]，並且你想購買一輛特斯拉。你的銀行賬戶中現金很少，但是你確實有價值460,000美元的資產！如果你可以透過房屋借入100,000美元，並在5年內還清該怎麼辦？這就是房屋淨值貸款的確切意義。請注意，這筆貸款為你提供了槓桿作用，使你可以立即透過非流動性資產（房子）獲得流動性資產（現金），代價是支付一定的利息。如果房主很不幸，撞壞了特斯拉，丟了工作，導致10萬美元的貸款違約，則放款人就可以透過收回房子來清算貸款。
接下來，假設你是一家發行抵押貸款的銀行[3]。當你做一筆500,000美元的房屋貸款時，你突然就少了可用於借貸的50萬美元資金。更糟糕的是，債務是無法流動的，你不能直接向債務借款以獲取更多資金借給其他人。這樣的情況就是證券化的目的！證券化是指將一項資產交由一家不擁有其他資產但發行股票的公司保管，然後將這些股票出售給投資者。如果某資產，如房屋、抵押或捆綁抵押價值100萬美元，公司發行1000股可轉讓股份，則每股擁有資產的1/1000的權利。
執行證券化的實體（如銀行），將收取建立股份的費用。請注意，貸款持有人透過獲得對非流動資產未來現金流（利息支付）的槓桿來獲得流動性（現金）。如果房主無法支付利息，則銀行將收回房屋，在止贖拍賣中將其出售，並將收益分配給500股的持有人。在實際情況中，放款人將許多房屋集中在一起，並出售成捆的房屋股份-——這是一種抵押貸款支援的證券。
這兩種情況有什麼共同點？首先，資產/負債的所有人，必須履行一項長期承諾，即支付或收取15至30年的抵押貸款利息。但所有者有許多短期負債或機會需要短期流動性。為了獲得流動性，他們用自己的資產借款。這種擔保貸款允許借款人獲得流動性，同時允許貸款人有一些下行保護-他們可以清算抵押品（房子）。這種將長期資產轉化為短期負債的能力，正是金融業的基石。
而在加密貨幣世界，我們同時擁有這兩種型別的借貸。對借款人來說，像Compound或Aave這樣的貸款方，就像特斯拉貸款一樣 —— 你抵押你的加密貨幣抵押品（類似於房屋），以便獲得穩定幣（類似於購買特斯拉的美元）。如果你不能償還貸款，或者你的抵押品價值低於你所借的數額，你就會被清算。
類似地，質押衍生品工具允許驗證者在其質押操作時借錢。如果有許多驗證者同時借出他們的權益，那麼網路將根據他們違約的概率，將債務分發到每個人身上。而必須對安全性損失進行定價的網路，必須透過估算
來彙總網路的總安全資本。
其中
S是用於保護網路的資金量；
p是違約概率的向量（例如，第i個元素是第i個驗證者的違約概率）；
X是質押的向量（例如，X的第i個元素是由第i個驗證者質押的量）；
Y是借入的向量（例如，Y的第i個元素是第i個驗證者透過權益衍生工具借入的金額）；
就像抵押貸款證券（MBS）代表許多貸款的集合價值一樣，將質押衍生品池留置在一個單一的組合中，然後將其代幣化。聚合的價格是最重要的衡量標準，它代表了網路安全的價格！
但是，如果質押衍生品像抵押貸款債券（MBS）一樣，它們不是又糟糕又可怕嗎？我們還會再次引發金融危機嗎？
也許，“加密證券化”和MBS存在一個關鍵區別。首先，讓我們退一步，看看證券化的特點。證券化最簡單的功能，是彙集資產併發行由其現金流抵押的證券。在下面的MBS（公認諷刺漫畫）示例中，抵押貸款發起人向消費者提供住房貸款。然後，發起人將貸款出售給特殊目的實體，以換取現金。該實體透過向投資者發行債券（如MBS）為購買提供資金。這些將代表潛在的成千上萬筆個人貸款的現金流，並且流動性將遠遠大於構成它們的貸款。這樣一來，較大的買家就可以購買與其風險偏好相匹配的單一流動資產，而不必購買成千上萬筆個人貸款。
如果我們看看像Aave和Compound這樣的DeFi借貸協議，我們會發現一個非常相似的結構。一組異構的貸款被彙集到一個智慧合約中。協議透過發行債券（如cDAI）為這些貸款融資，這些債券由貸款的現金流支援。從這個意義上說，Compound和Aave，不僅僅是借貸協議，還是證券化協議。
關鍵區別在於，借貸協議既可以產生貸款，又可以自動執行證券化。 相反，在常規證券化中，與借款人的關係通常由發起人中的單獨實體處理。 對於PoS，這種差異至關重要，因為協議需要自動強制對過度負債的借款人進行清算。像Liquity這樣的DeFi協議也計劃這麼做。
證券化交易通常透過分檔（tranching）來識別：發行由同一資金池支援的不同類別的證券，以滿足不同的風險偏好。乍看之下，在上述以cDAI形式發行統一債券的Compound例子中，這似乎是缺乏的。然而，我們開始看到出現了提供較低風險（例如透過Opyn或Nexus Mutual將cDai與保險保護結合起來）和較高風險（例如PoolTogether）的選項，以迎合具有不同偏好的貸款人。
抵押貸款債券（MBS）導致2007年-2008年的災難性金融危機，所涉及到的具體問題之一是，很難對它們進行透明定價。部分原因是委託代理問題，而很大一部分原因，是由於違約發生與違約衝擊MBS之間的滯後時間造成的。例如，如果一個借款人拖欠了一套房子，那麼拖欠的款項首先會被轉給貸款人。然後貸款人向抵押貸款證券化部門報告拖欠的款項，後者隨後告知所有股東其留置權已違約。由於美國國內市場的變幻莫測，這一過程可能需要數月的時間，才能將違約情況傳播到複雜的金融體系中[5]。
而在加密貨幣世界，問題並沒有那麼明顯。有了加密貨幣槓桿，無論是加密擔保品還是質押擔保品，所有參與者都知道貸款何時違約。這意味著，依賴於這些貸款的金融產品，例如質押衍生品，可以在違約發生時立即定價，並執行清算。雖然清算仍有風險——例如，市場和流動性風險會抑制協議（如Compound或Maker）中的清算人執行清算[4]——但這比傳統市場要更為有效。相對方便的清算，導致了加密貨幣世界中的有效性，意味著更復雜的證券，可以傳統金融世界中更困難的方式定價、打包和重用。
然而，這項好處並不是免費可獲得的。與接近借款人的發起人不同，協議缺乏對借款人基礎信用質量的瞭解。而且，它以加密貨幣形式所接收抵押品的質量，往往要低得多。DeFi協議尋求解決這些問題的方式，是透過高度的中心化要求和激進的清算政策。
此外，由於清算減少了貨幣供應量，因此質押衍生品還存在其他風險。原因是，當驗證者拖欠貸款時，PoS協議會將其權益從系統中燃燒掉。貨幣供應量的減少，為其他驗證者提供了更多的未來預期回報，但可能會降低系統的安全性。即使協議透過提高貨幣匯率來補償，市場也有可能對這些資產的價值進行折現。因此，每次清算時，網路的安全性可能會大大降低。
最後，傳統的證券化結構，在很大程度上依賴於代表許多不同借款人的多樣化貸款池。而DeFi和PoS協議的假名特性，可能使評估協議對任何單個實體的公開程度變得困難。這使得研究借款人之間的財富分配對於PoS更為重要。PoS參與者之間的財富不平等，可能透過將風險集中在少數借款人身上而危及安全。
這是我們論文的重點，在其中我們研究了質押衍生品如何影響PoS網路中的不平等和回報。我們發現，在一定條件下，質押衍生品可以減少不平等現象。有兩種直觀的原因導致這種效果。首先，透過允許驗證者迴圈利用資本，使驗證者無論規模大小，都可以訪問相似的機會集，從而公平地競爭。其次，過度使用槓桿的驗證人的違約行為，會透過燃燒資金來提高其他人的收益。當大型驗證者違約時，這種效果更加明顯。我們期望指定“太大而不能失敗”的驗證者將廢除此結果。為了使衍生工具更好地發揮作用，驗證者必須按比例分擔違約風險，並集體懲罰風險行為，尤其是大型實體的風險行為。
這對協議開發人員意味著什麼？如果他們決定在他們的協議中加入質押衍生品功能，他們需要考慮到，他們實際上是在向他們的系統中加入了無需信任的抵押貸款債券（MBS）。積極的一面是，它們允許驗證者最佳化其資本效率並獲得更好的總體回報，而清算則確保這些留置權在任何時候都能正確定價。另一方面，人們熟悉的抵押貸款債券（MBS）風險可能仍會在PoS系統中揮之不去。如果網路放貸標準寬鬆，則衍生產品可能會大大降低網路的安全性。協議設計人員需要仔細設計派生定價函式，該函式告訴驗證者他們可以借多少錢。
我們使用Gauntlet的代理模擬平臺評估了他們的理論模型，發現確實存在可以很好地新增這些衍生品的“最佳條件”。在這些情況下，積極因素可能大大超過消極因素，且PoS協議的質押衍生工具可以有效地達到平衡。而無法正確定價違約風險，或在必要時無法積極執行清算，會導致安全性大幅下降。
加密貨幣現在正進入飆升的20倍槓桿作用，對於協議設計者和運營商來說，仔細瞭解他們即將從事的金融工程中的風險，會是明智的。
我們要感謝Hasu、Georgios Konstantopoulos、Haseeb Qureshi、Celia Wan、Leo Zhang（Anica Research）、Yi Sun、Matteo Leibowitz、Shannon Brick、Guillermo Angeris、Xien Tang Kao、Mario Laul和Fabian Trottner對本博文和論文的評論、批評和建議。
1. 如果系統使用的是拜占庭容錯共識協議，則為33%，如果系統使用的是‘最長鏈’中本聰共識協議，則為50%。↵
2. 淨值是你所欠抵押貸款與房屋當前價值之間的差額。你償還抵押貸款時，房屋資值會增加。如果你的抵押貸款欠款18萬美元，而你的房屋價值64萬美元，則你的房屋淨值就是46萬美元。↵
3. Haseeb Qureshi的技術註釋：從技術上講，銀行實際上不需要1：1的存款。但是從抽象的意義上講，你確實需要從存款中取錢，因為銀行需要維持準備金率。因此，假設銀行已經接近準備金率（或有效的“我們對這個準備金率感到滿意”準備金率），如果他們發放邊際貸款，那麼他們就會超過他們的準備金率，這意味著他們需要用更多的存款來平衡它。因此，在均衡狀態下（除非銀行正逐步降低其存款準備金率，這在銀行業監管中往往會發生），銀行確實需要存款來發放新貸款。↵
4. 當清算人無法購買執行清算所需的資產（例如購買止贖抵押品所需的加密貨幣）或波動性太高，無法可靠提取套利利潤時，就會出現這種情況。關於這種情況的詳細解釋和模擬，請參見Gauntlet的《Compound市場風險報告》。↵
5. 參見穆迪（金融危機前））的這份報告和危機後對違約時間的分析。↵
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