[논문 리뷰] An Empirical Study of DeFi Liquidations: Incentives, Risks, and Instabilities

Kaihua Qin, Liyi Zhou외 3명|arXiv (Cornell University)|2021. 06. 11.

FinTech, Crowdfunding, Digital FinanceBusiness, Management and Accounting인용 수 18

한 줄 요약

이 논문은 Aave, Compound, MakerDAO, dYdX에서 DeFi 마감 메커니즘에 대한 최초의 실증 연구를 제시하며, 인센티브, 위험 요소, 체계적 불안정성을 분석한다. 고정 스프레드 마감 전략을 제안하여 마감자 수익을 1.36% 증가시켰으며, 이는 한 사례에서 53.96만 달러에 해당한다. 그러나 이는 할당된 할인율에 따라 과도하게 담보가 마감되면서 빚 지급자 손실을 악화시킨다.

ABSTRACT

Financial speculators often seek to increase their potential gains with leverage. Debt is a popular form of leverage, and with over 39.88B USD of total value locked (TVL), the Decentralized Finance (DeFi) lending markets are thriving. Debts, however, entail the risks of liquidation, the process of selling the debt collateral at a discount to liquidators. Nevertheless, few quantitative insights are known about the existing liquidation mechanisms. In this paper, to the best of our knowledge, we are the first to study the breadth of the borrowing and lending markets of the Ethereum DeFi ecosystem. We focus on Aave, Compound, MakerDAO, and dYdX, which collectively represent over 85% of the lending market on Ethereum. Given extensive liquidation data measurements and insights, we systematize the prevalent liquidation mechanisms and are the first to provide a methodology to compare them objectively. We find that the existing liquidation designs well incentivize liquidators but sell excessive amounts of discounted collateral at the borrowers' expenses. We measure various risks that liquidation participants are exposed to and quantify the instabilities of existing lending protocols. Moreover, we propose an optimal strategy that allows liquidators to increase their liquidation profit, which may aggravate the loss of borrowers.

연구 동기 및 목표

• Aave, Compound, MakerDAO, dYdX에서 DeFi 대출 프로토콜의 마감 메커니즘에 대한 최초의 종단적, 데이터 기반 분석을 제공한다.
• 기존 DeFi 마감 시스템에서 마감자와 빚 지급자가 겪는 위험 요소와 불안정성을 정량화한다.
• borrowing자와 마감자에 대한 인센티브를 기반으로 마감 메커니즘을 객관적으로 비교할 수 있는 방법론을 개발한다.
• 두 번의 거래를 통해 클로즈 팩터 제한을 우회하는 최적의 고정 스프레드 마감 전략을 제안하고 검증하며, 이를 통해 마감자 수익을 극대화하고 빚 지급자 손실을 증가시킨다.

제안 방법

• 2년 간의 기간 동안 네 개의 주요 DeFi 프로토콜에서 발생한 총 28,138건의 마감 이벤트에 대한 블록체인 데이터를 분석하여 총 잠금 자산 가치(TVL)는 398.8억 달러를 기록한다.
• 마감 가격 변동을 일곱 가지 카테고리(예: 상승, 하락, 상승-하락 등)로 분류하여 시기적 리스크와 수익성 평가를 수행한다.
• 수학적 조건(식 16)을 유도하여 고정 스프레드 마감이 빚 지급자의 건강 지수를 향상시킬 수 있는 조건을 규명하며, 이는 특정 담보 대비 부채 비율에서만 가능함을 보여준다.
• 두 번의 연속 마감을 활용하여 클로즈 팩터 제한을 우회하는 최적의 마감 전략을 제안하며, 이는 수익을 극대화하고 빚 지급자 손실을 증가시킨다.
• 실제 블록체인 데이터를 활용해 과거 거래 사례를 검증하여 마감 수익이 53.96만 달러(1.36%) 증가함을 입증한다.
• 통계적 분석을 통해 거래 수수료 민감도, 부실 부채 축적, 가격 변동성 노출 정도를 프로토콜 간 비교 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존 DeFi 마감 메커니즘은 마감자를 어떻게 유인하며, 그 체계적 위험 요소와 불안정성은 무엇인가?
• RQ2 고정 스프레드 메커니즘은 빚 지급자보다 마감자에게 얼마나 유리한가? 불필요하게 얼마나 많은 담보가 마감되는가?
• RQ3 프로토콜 제약 조건 내에서 마감자 수익을 증가시킬 수 있는 마감 전략을 설계할 수 있는가?
• RQ4 가격 변동성과 마감 시기의 영향은 특히 변동성이 큰 가격 움직임 패tern에서 마감 수익성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 Aave, Compound, MakerDAO, dYdX와 같은 다양한 프로토콜 간 마감 빈도, 수수료 부담, 위험 노출 정도는 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 네 프로토콜에서의 총 마감 수익은 2년 간 총 8억 746만 달러에 달했으며, 마감 이벤트는 총 28,138건, 고유한 마감자 주소는 2,011개였다.
• 73.97%의 마감 이벤트에서 평균 이상의 거래 수수료가 발생하여 마감자 간 경쟁이 심각함을 시사한다.
• 641건의 경매 기반 마감 이벤트에서 마감자가 손실을 입었으며, 이는 경매 메커니즘의 위험성을 보여준다.
• Aave V2는 2021년 4월 기준 최대 8.74만 달러의 부실 부채를 누적하여, 마감 유인이 없어 빚 지급자가 마감하지 않는 포지션 존재를 시사한다.
• ETH 가격이 43% 하락할 경우 MakerDAO에서 10.7억 달러의 마감 가능한 담보가 발생할 수 있어, 시장 악화 기간 동안의 체계적 취약성을 드러낸다.
• 실제 사례에서 제안된 최적의 고정 스프레드 전략이 마감 수익을 53.96만 달러(1.36%) 증가시켜 효과성을 입증하였으며, 이는 빚 지급자 손실을 악화시킬 수 있음을 시사한다.