浅析衍生品资产的价格预言机实现问题

原文标题：《针对衍生品资产的价格预言机》（Price Oracles for Derivative Assets）

原文作者：Jonathan Erlich

原文编译： 0 xStephen

 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 (underlying asset) 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（或至少是隐含在决策中的假设）：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 L 1 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。

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 1 ETH，而其真实价格为 0 ETH（假设这也是其市场价格）。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（在那里它的价值为 1 ETH，并以一种有效的无抵押方式借入（盗取）其他资产。这种类型的攻击已经被用于不同的实时协议（例如，对 Moonriver 上的 Hundred Finance 和对 Harmony 上的 Aave）。

• 它阻碍了清算的正确运作。当 bridgedETH 的市场价格从 1 ETH 跌至 0 ETH 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。

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（通常在 PoS 网络中）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（或在 PoS 协议的情况下被罚没）。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（假设我们以美元计价）：

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（相当于计算价格），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 1 ATOM/stakedATOM。

• 市场价格是 1.1 ATOM/stakedATOM（stakedATOM 在市场上被高估了）。

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

• 市场价格是 0.9 ATOM/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 1 ATOM，其利润为 0.1 ATOM。

• 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 T 1、T 2 和 T 3 时间节点中仓位是如何变化的：

在 T 1 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 T 2 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 1 ATOM，但市场价格是 0.8 ATOM ( 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 T 1 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 T 3 中，市场价格和赎回率之间的偏差与 T 2 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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