国际清算银行工作底稿1066号分散金融的技术(挑战)由拉斐尔奥尔, 伯恩哈德·哈斯霍夫、斯特凡·基茨勒、彼得罗·萨吉塞和弗里德海姆·维克多货币和经济部门2023年1月JEL 分类： E42， E58， F31， G19， G23， L50， O33， G12.关键词：金融工程，去中心化金融，DeFi，区块链，以太坊，DLT，加密货币，稳定币，加密资产。 国际清算银行工作文件由国际清算银行货币和经济部成员撰写，不时由其他经济学家撰写，并由银行出版。这些文件涉及热门话题，具有技术性。其中表达的观点是其作者的观点，不一定是国际清算银行的观点。本出版物可在BIS网站（www.bis.org）上查阅。© 国际清算银行 2023。保留所有权利。简短的摘录可以复制或翻译，前提是注明来源。ISSN 1020 - 0959(印刷)ISSN 1682 - 7678(在线) 分散金融的技术(挑战)拉斐尔奥尔∗Bernhard Haslhofer†Stefan Kitzler‡Pietro Saggese§Friedhelm维克多fj2023年1月17日摘要去中心化金融 （DeFi） 是一种新的金融范式，它利用分布式账本技术提供借贷、投资或交换加密资产等服务，而无需依赖传统的中心化中介。一系列DeFi协议将这些服务实现为一套智能合约，即编码传统金融操作逻辑的软件程序。因此，DeFi用户不是与交易对手进行交易，而是与软件程序进行交互，这些软件程序汇集了其他DeFi用户的资源，以保持对其资金的控制。本文深入探讨了 DeFi 协议的整体架构、技术原语和金融功能。我们通过具有三层的 DeFi 堆栈参考 （DSR） 模型的镜头分析和解释各个组件以及它们如何交互：结算、应用程序和接口。我们将讨论 DSR 模型每一层的技术方面。然后，我们描述了最相关的DeFi类别的金融服务，即去中心化交易所，借贷协议，衍生品协议和聚合器。后者利用智能合约可以“组合”的属性，即利用其他协议的功能来提供新颖的金融服务。我们讨论了可组合性如何允许组装复杂的金融产品，这些产品可能在传统金融行业中得到应用。我们讨论了系统性风险的潜在来源，并通过制定该领域的研究议程来结束。关键字：金融工程，去中心化金融，DeFi，区块链，以太坊，DLT，加密货币，稳定币，加密资产凝胶的分类:E58 E42 F31,按照G23,预示,O33 G12∗国际清算银行; 电子邮件：raphael.auer@bis.org。 本文档中表达的观点是作者的观点，不一定是国际清算银行的观点。 †复杂性科学中心Vi- enna; 电子邮件：haslhofer@csh.ac.at。 ‡,§维也纳复杂性科学中心和奥地利理工学院AIT; 电子邮件：kitzler@csh.ac.at 和 saggese@csh.ac.at。 fj柏林工业大学; 电子邮件：friedhelm.victor@tu-berlin.de。 我们感谢马泰奥·阿奎利纳、莱纳·B·欧姆、安德里亚·卡尼迪奥、艾玛·克拉格特、克里斯蒂安·迪姆、尼古拉·迪米特里、亚历山大·艾斯尔、皮尔明·费斯勒、乔恩·弗罗斯特、亚瑟·热尔韦、阿尔乔莎·朱德迈尔、玛莎拉·帕奎特-克劳斯顿、克日什托夫·帕鲁克、伯克哈德·劳尼格、安德烈亚斯·施里普夫、埃丝特·塞加拉、尼古拉斯·斯蒂夫特、马丁·萨默、斯特凡·瑟纳、马库斯·温施和徐腾安德烈亚。 21介绍去中心化金融（DeFi）提供链上金融服务，如借贷或投资，而不依赖传统的中心化金融中介[121]。DeFi应用努力实现去中介化和审查抵抗，并取得了部分成功[32，42，133]。它们通常作为开源软件实现，并启用允许任意利益相关者参与决策过程的治理模型[66]。从技术上讲，这些服务是作为可执行软件程序实现的，称为聪明的合同其执行是自动化的，确保确定性结果和可重用性。然后将这些程序部署在支持智能合约的分布式账本技术（DLT）上，例如以太坊[124]或Tron。DeFi 的 In-terest 在 2020 年急剧上升，在 2021 年的高峰期，锁定总价值 （TVL） 超过 1500 亿美元 [40]。1目前尚不清楚DeFi是否会在未来扩散以及在多大程度上扩散[23]。今天，甚至大多数加密货币交易也发生在中心化加密货币交易所的链下，这并不构成DeFi [13，10]。最近的市场动荡事件引发了关于DeFi行业是否以及如何监管的讨论[109，8]。尽管如此，我们认为DeFi是一个相关的发展，因为它利用了可能塑造未来金融生态系统的创新技术。这种创新可以追溯到以下三个基本特征，这些特征的兴趣远远超出了加密市场。首先是金融活动的算法自动化，例如做市，支持小型和大型参与者的资产池化。在最好的情况下，这种算法服务可能会减少效率低下，同时对各方透明，也允许用户保留对其资金的完全控制权[61]。其次是实现一种新型的竞争性金融工程，通过所谓的“DeFi组合”来加强，金融服务提供商可以结合几种DeFi协议的金融功能，提供新颖、复杂和深度嵌套的金融产品，而无需依赖任何单一中介[71]。这是可能的，因为DeFi协议本质上是可以自动调用其他计算机程序的计算机程序。第三，与前面的方面相关，DeFi可以成为技术如何实现金融部门新形式的开放的蓝图。人们可以设想利用当前金融体系中的底层技术为可编程金融生态系统提供稳定性和规模[23]。2然而，DeFi引入了巨大的技术和经济复杂性，使得DeFi金融产品的解释、评估和风险评估变得越来越困难。处理DeFi的金融机构和监管机构需要对这些方面进行系统评估（例如，[57，10]）。最近的研究表明，DeFi如何受到更广泛的金融体系共同风险的影响：贷款协议可能变得抵押不足或无偿付能力[59]。此外，DeFi 中透明度和稳定性的承诺不一定得到保证，对 Tether 稳定币的调查就是一个例子 [26]。随之而来的去杠杆化螺旋效应的稳定币运行[25，74]涉及Terra的算法稳定币pro-tocol及其相关的加密资产LUNA和UST，导致其迅速崩溃。UST 稳定币在基于 Terra 区块链的许多 DeFi 协议中以及通过不同区块链上的桥梁被利用。它的崩溃影响了DeFi生态系统的大部分[100]。此外，矿工和验证者可以选择他们添加到分类账中的交易，以及1TVL 已成为量化和衡量 DeFi 协议性能的流行指标。它通常被定义为用户锁定在协议中的加密资产的总价值。从技术上讲，给定 DeFi 协议的 TVL 是通过从关联的智能联系人中检索和定价令牌余额来计算的。 在计算 TVL 值时，决定包括给定 DeFi 协议的哪些资产并不遵循标准化程序。因此，它可能导致不同的解释甚至操纵（参见[90，89]）。2这方面的一个例子是国际清算银行创新中心的马里亚纳项目、欧元体系的法兰西银行、新加坡金融管理局和瑞士国家银行，它研究了自动做市商在外汇市场中的作用[24]。 3按哪个顺序，导致抢先交易、三明治交易和相关诉讼的盛行[14]。DeFi的兴起伴随着许多事件，累计总损失超过30亿美元[133]。这些事件凸显了技术漏洞的风险[34]及其由DeFi协议的交织性质引起的放大[71]。许多圈子仍然缺乏对DeFi的深刻理解，这需要一个特定的框架来改善该技术的工作知识。因此，在本文中，我们向具有不同背景的广大受众介绍了DeFi的技术基础和金融功能。此外，我们还包括最新的发现和进步，有助于了解它们的功能、设计以及它们如何互操作。在之前的工作[34， 121， 107， 133]的基础上，我们首先在第2节中介绍了DeFi堆栈引用（DSR）模型，作为DeFi协议所基于的技术原语和金融功能的概念化。然后，在第 3 节中，我们将更详细地描述基本的技术原语，例如 DLT 和智能合约。接下来，在第 4 节中，我们概述了用于在 DeFi 生态系统中代表和转移价值的加密资产的范围。在第 5 节中，我们描述了最著名的 DeFi 协议系列的设计和财务功能，并将它们抽象为一个通用的 DeFi 框架。在解释了各个 DeFi 协议的核心组件和功能之后，我们描述了如何将它们组合成 DeFi 组合（第 6 节）。最后，在第7节中，我们概述了遵循DSR模型并指出未来研究方向的跨学科议程。2违抗定义和堆栈引用(域)模型在介绍 DSR 模型之前，我们首先提供 DeFi 的高级定义。定义 1 去中心化金融 （DeFi） 是一个竞争性、可竞争、可组合和非托管的金融生态系统，其基础是不需要中央组织运营且没有安全网的技术。它由金融协议组成 - 作为“智能合约”实现 - 在计算机网络上运行以自动管理金融交易。在DLT之上实施，它不需要银行或其他传统的中心化中介机构。底层生态系统具有竞争力，因为新的中介机构（矿工或验证者）竞相处理和结算交易。用户可以从不同的金融协议中进行选择;这些是有争议的，因为任何人都可以成为中介或部署协议，甚至启动新的分类账;可组合为复杂的服务，可以从基本协议组装;和非托管，因为用户可以在访问金融服务时直接保管其资产。DeFi没有任何安全网，因为它缺乏对犯罪行为或投资者欺诈的保护，并且错误交易无法撤消。我们注意到 DeFi 比以太坊等单个加密货币更大。相反，整个DeFi生态系统表现为单个子系统的复合且有些碎片化的集合，每个子系统都构建在一个DLT之上，具有特定的技术特征，可以描述和界定可以在其上实现的金融协议的设计选择。这种情况将来可能会改变，因为目前有几个项目试图在DLT之间实施沟通渠道。在撰写本文时，以太坊代表了最相关的 DeFi 子生态系统，无论是在价值锁定方面还是在其之上构建的金融协议的相关性方面。我们也注意,只有“链”3金融活动可以归类为DeFi。加密资产交易所，例如最近倒闭的 FTX，4主要是集中式平台，提供使用传统IT系统买卖加密资产的接口。他们在私人限价订单簿中管理和匹配订单，对DLT没有直接影响。同样，加密资产3我们松散地使用术语“链上”来表示在分布式账本上执行和记录的交易。4请参阅 https://www.ft.com/content/c236d6f9-da5a- 4da7-8dc8-5cd450dfe39d 有关 FTX 故障的信息。 4贷款公司摄氏5充当集中式中介。与此类平台或传统机构互动的客户放弃了对其资产的保管。相反，DeFi的目标是去中介化：用户与智能合约互动，而不是与机构互动，并且不需要用户身份识别。例如，DeFi 中的借贷由持有贷方存放的加密资产的智能合约促进，而这些加密资产又可以被其他也与智能合约交互的 DeFi 用户借入。DeFi中的加密资产交换以类似的方式执行：虽然一些用户可以通过在智能合约中存入资金来提供流动性，但其他人可以直接根据合约进行交换，并且价格会自动更新。这些金融服务不受传统金融机构或市场当局的控制和监督，即它们没有针对犯罪活动或投资者欺诈的保护措施。DeFi协议将此类金融服务实现为一套智能合约。与任何其他现代软件程序一样，它们也遵循“抽象原则”，该原则将定义良好的功能封装在多个抽象层中，每个抽象层都使用紧邻下面的功能，并为上面的一个提供功能。 在早期的研究中，Sch ̈ar引入了DeFi的分层框架[107]。基于此方法和其他相关的 DeFi 堆栈方法 [34， 121]，考虑到文献中的新发展，以及扩展 DeFi 中可组合性的概念，我们引入了一个 DeFi 堆栈参考 （DSR） 模型，从概念上说明 DeFi 协议的技术原语、金融函数和组成。如图 1 所示，它定义了三层，进一步细分为五个子层。协议层这一层负责完成金融交易并解除所有相关方的义务[22]。这涉及解决潜在的冲突并就系统的当前状态达成共识。在DeFi中，此功能通常由DLT提供，DLT实现共识协议并提供在所有分布式计算机节点上全局复制状态的方法。以太坊或Solana等DLT也为智能合约提供了执行环境，智能合约是所有DeFi协议的核心组件。DLT平台配备了原生代币（例如ETH），在交易或智能合约执行中代表和转移价值。原生代币位于结算和DLT应用层的交汇处。它们是加密资产，但嵌入在结算层中