EDA:浅析衍生品资产的价格预言机实现问题_Sunny Aggregator

原文标题：《针对衍生品资产的价格预言机》

原文作者：JonathanErlich

原文编译：0xStephen

1.介绍

在这篇文章中，我们将分析在DeFi借贷协议的背景下，针对衍生资产价格的预言机的现有假设。具体来说，我们将讨论为什么使用基础资产(underlyingasset)的价格作为衍生资产的喂价，通常是一种应该避免的坏做法。鉴于这种做法的普遍性，我们认为这是一个及时和重要的问题。

我们将重点讨论两种类型的衍生资产：跨链资产和流动性质押衍生品。然而，类似的分析也可以泛用为任何类型的衍生资产。

这篇文章分为三个部分：跨链资产、流动性质押衍生品和总结性思考。

2.跨链资产

当一项衍生资产以基础资产作为代理进行定价时，有一个基本的假设：这两种资产在一段时间内将遵循相同的价格轨迹。而一般来说，情况就是这样。

如果一切运作正常，基础资产价格应该密切跟踪衍生品的价格。然而，当事情不按预期进行时，这一假设就会被打破，在跨链资产的案例中，这种情况经常发生。让我们探讨一个例子来了解原因。

假设我们有bridgedETH，即不同L1链上的ETH的跨链版本。在正常情况下，每个bridgedETH由锁定在以太坊的一个智能合约上的ETH支撑(基于1:1的比率锚定)。然而，这些正常情况并不总是成立。特别是，正如已经发生过的几次情况，跨链可以被利用，导致基础资产被盗。举个例子，让我们假设这正是发生在我们的bridgedETH上的情况，攻击者利用了跨链并能够窃取支持bridgedETH的所有ETH。

加密支付网关NOWPayments新增集成eCash Network:8月3日消息，加密支付网关NOWPayments新增集成eCash Network，使用NOW Payments的商家已接受用户使用XEC代币进行付款等。[2023/8/3 16:15:41]

那么，这将如何影响使用ETH价格作为bridgedETH的代理的借贷协议？从根本上说，这意味着该协议对每个bridgedETH的估值为1ETH，而其真实价格为0ETH。这就使协议出现了以下的漏洞：

它允许攻击者使用bridgedETH作为抵押品，从协议中窃取资金。任何攻击者都能够以0的价格从市场上购买桥接ETH，并将其作为抵押品存入协议其他资产。这种类型的攻击已经被用于不同的实时协议。

它阻碍了清算的正确运作。当bridgedETH的市场价格从1ETH跌至0ETH时，一些使用bridgedETH作为抵押品的头寸应该变得可以清算。然而，鉴于协议仍然将每个bridgedETH估值定为1个ETH，这些头寸不会成为可清算的对象。如果使用一个强大的预言机，这些头寸是否真的会被清算是另一个有趣的问题，最终将取决于bridgedETH的市场价格下跌的速度。然而，这种分析不在本篇文章的范围之内。重要的一点是，在脆弱的预言机机制下，这些头寸甚至不会成为可被清算的坏账。

Tether 2023年Q1的净利润为15亿美元，超额准备金达24.4亿美元:5月10日消息，根据Tether最新的证明报告，其2023年第一季度净利润为 15 亿美元，是上一季度报告的两倍多。 根据声明，截至 5 月 9 日，Tether 的合并总资产至少为 818 亿美元，而其合并总负债为 794 亿美元，反映出至少 24.4 亿美元的超额准备金——创历史新高。超额准备金远高于去年第 4 季度的 9.6 亿美元。持有530亿美元的美国国债，比2022年第四季度的392亿美元有所上升。

Tether 首次将其他类别纳入其储备报告。其中包括比特币、实物黄金、隔夜回购和公司债券配置。它持有价值 15 亿美元的比特币和价值 33 亿美元的贵金属。Tether 表示，其大部分投资（约 85%）以现金、现金等价物和其他短期存款的形式持有。它补充说，黄金和比特币分别占总储备的 4% 和 2% 左右。[2023/5/11 14:55:47]

作为这个问题的潜在解决方案，Aave正在考虑接入Chainlink的Proof-of-reserve(储备金证明)喂价。在宏观上，这些喂价将允许Aave验证支持跨链衍生品的基础资产确实存在。虽然这可能是一个可行的解决方案，但其实施的细节仍然很少，无法进行全面评估。此外，这个解决方案不能很好地处理一些特殊情况。

例如，基础资产可能变得无法访问或「失效」，这意味着合约中的一个错误永远锁定了合约中的基础资产。在这种情况下，基础资产实际上是存在的，所以不会有储备证明的问题。然而，如果基础资产不能被收回，衍生品将毫无价值。市场价格很可能会反映出这一点，这将使该协议出现上面所探讨的漏洞。虽然这是一个低概率事件，但在评估解决方案的时候应该考虑到这一点。

3.流动性质押衍生品（LSD)

当使用基础资产的价格作为衍生资产的代理时，LSD会受到与跨链资产相同的脆弱性的影响。鉴于我们已经在上一节中谈到了这些问题，让我们来看看DeFi中专门针对LSD的更复杂的案例。

在进入具体问题之前，我们值得简单探讨一下LSD的工作原理。正如它的名字所示，LSD是抵押基础资产的可流动证明。在这种情况下，流动性质押协议的工作方式如下：

它从用户方接收要被抵押的资产

它将这些资产委托给一些验证者(节点)

它向用户返回被抵押资产的证明(可流通的)：即LSD

当用户想要提取基础资产时(将LSD换为流通资产)，协议的工作过程如下：

它从用户方收到LSD

它使用赎回率计算出应该向用户归还多少基础资产。赎回率是LSD供应与基础资产的比率(即它表明每个LSD所代表的基础资产数额)。

它解除了必要的基础资产的质押

在释放期过后，用户便可以认领资产

在这个背景下，让我们回到价格问题。目前一些协议使用的计算LSD价格的方式是将基础资产的价格及赎回率都纳入考量标准，计算方式如下：

其中：

通过将赎回率纳入计算，这种方法解决了上一节所探讨的情况，即基础资产可能被盗。例如，如果基础资产被盗，将被反映在赎回率上，因此，价格也将受到影响。

那么，这种方法有什么问题呢？让我们用以下例子来探讨这个问题。在这个例子中，假设我们有一个名为stakedATOM的ATOM的LSD，其工作方式与我们上面描述的LSD的方式类似，并且有一个21天的释放期。使用上面描述的定价方法，stakedATOM的价格计算方式如下：

其中：

这种方法有一个基本问题：stakedATOM的实际市场价格可能与上面探讨的计算价格有出入。这是因为，虽然当stakedATOM的市场价格高于计算价格时，存在一个套利机会，但当stakedATOM的价格低于计算价格时，就不是这样了。

换句话说，虽然stakedATOM的市场价格在上行方面有一个硬挂钩，但在下行时却不存在了。为了了解原因，让我们来探讨一下这两种情况下的套利机会是如何运作的。上涨的情况如下：

假设赎回率为1ATOM/stakedATOM。

市场价格是1.1ATOM/stakedATOM。

一个套利者可以质押1ATOM，并收到1stakedATOM，然后在市场上卖出该stakedATOM并获得0.1ATOM的利润。

上述情况会发生，直到套利机会不再存在。这种机制保证了市场价格将倾向于有一个等于计算价格的上限。然而，价格下行时，情况并不是这样的，其原因是21天的释放期打破了套利机会。以下是另一个例子：

假设赎回率为1ATOM/stakedATOM。

市场价格是0.9ATOM/stakedATOM。

如果没有释放期，套利者可以在市场上用0.9个ATOM买1个stakedATOM并解除质押ATOM，取回1ATOM，其利润为0.1ATOM。

然而，释放期为21天，所以不存在立即套利的机会。

所以，对于价格上升来说这存在一个「硬挂钩」，而对于价格下降来说却是一个「软挂钩」。这种软挂钩意味着，从长远来看，市场价格应该趋向于跟随赎回率。但在短期内，stakedATOM的价格没有一个真正的下限。这不仅仅是一个理论上或抽象的发现，在现实中，我们已经看到了这一点，例如臭名昭著的stETH脱锚事件和其他LSD，如stLUNA。基本上，当有足够多的人想要提出LSD而不想要等待释放期时，价格就会趋向于向下「脱钩」。

对于使用计算出的价格作为LSD的预言机喂价的借贷协议而言，上述波动可能会导致资不抵债。让我们来看看下面的例子来了解这种情况是如何发生的：

假设我们在DeFi借贷协议中拥有下述仓位：

一位用户存入了100个stakedATOM作为抵押品，其最高贷款利率为70%

该用户使用stakedATOM作为抵押，借出了价值600美元的其他资产

现在让我们探讨一下下图中T1、T2和T3时间节点中仓位是如何变化的：

在T1中，stakedATOM的市场价格(第4行)完美反映了计算出的预言机价格(第5行)，所以一切都运行顺利；具体来说，健康系数(Collateral*Max.LTV/Debt)和抵押品系数(Collateral/Debt)都高于1，所以这个账户是健康并且超抵押的；

在T2中，stakedATOM的市场价格偏离了赎回率(也因此偏离了预言机价格)。具体来说，虽然赎回价格是1ATOM，但市场价格是0.8ATOM(有20%的偏差)；这种情况下有几个部分值得详述：

用stakedATOM的市场价格计算的健康系数(第12行)不再高于1，意味着用市场价格衡量的头寸是不健康的，应该是可以清算的。然而，考虑到协议使用的是预言机价格，而预言机价格并没有改变，使用预言机价格计算的健康系数(第11行)仍然与T1中的完全相同，并且高于1。因此，该头寸无法被清算。

请注意，在这一点上，对清算人来说，该头寸的清算已经无利可图(见最后一行)。这是由于协议根据预言机的价格计算要支付给清算人的。stakedATOM抵押品的数量，而预言机的价格被高估了。如果预言机使用的是市场价格，那么这个头寸是可以清算的，在这个时候清算是有利可图的。

虽然这种情况并不理想，但考虑到应该清算的头寸并没有清算，这并不是很糟糕，因为该头寸仍有偿付能力。换句话说，它仍然是过度抵押的(抵押系数高于1)。

在T3中，市场价格和赎回率之间的偏差与T2相同，但ATOM的价格从10美元降至5美元。这实际上会导致一个无力偿还的头寸，因为它不会被清算，现在抵押率已经降至1以下。

从根本上说，这种预言机方法的问题在于，即使一切都在按计划进行，没有发生价格操纵，系统也会变得无力偿还，正如上文所探讨的那样。

4.总结性思考

预言机是DeFi借贷协议的核心。它们是如此重要，以至于它们往往决定了整个协议的未来。一个不健全的预言机可能会使价值数百万美元的资产面临风险，这就是为什么我们花了这么多时间分析预言机的实现。

通过这篇文章，我们希望能对衍生资产的预言机的使用情况有所了解。特别是，我们已经表明为什么一些常用的做法并不理想，应该避免。这篇文章的目的并不是要阻止衍生资产的上市，因为我们知道它们是一些可以作为抵押品的最佳资产。我们的目的是不鼓励这些衍生资产上市时使用不够稳健的预言机，这可能导致最坏的结果。

我们知道，衍生资产的流动性往往比它们的基础资产要差，这使得专门为它们建立健全的预言机制很困难。然而，我们认为这不应该成为使用非稳健预言机的借口。我们强烈鼓励协议在使用非稳健预言机之前，等待流动性的建立和针对特定资产的稳健预言机的开发。

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