[논문 리뷰] The Adoption of Blockchain-based Decentralized Exchanges

Agostino Capponi, Ruizhe Jia|arXiv (Cornell University)|2021. 03. 16.

Financial Markets and Investment Strategies인용 수 83

한 줄 요약

The paper develops a game-theoretic model of Automated Market Makers (AMMs) in DeFi, showing liquidity providers face arbitrage and liquidity freeze risks when token prices diverge, and provides empirical support using Uniswap V2 and Sushiswap data.

ABSTRACT

We investigate the market microstructure of Automated Market Makers (AMMs), the most prominent type of blockchain-based decentralized exchanges. We show that the order execution mechanism yields token value loss for liquidity providers if token exchange rates are volatile. AMMs are adopted only if their token pairs are of high personal use for investors, or the token price movements of the pair are highly correlated. A pricing curve with higher curvature reduces the arbitrage problem but also investors' surplus. Pooling multiple tokens exacerbates the arbitrage problem. We provide statistical support for our main model implications using transaction-level data of AMMs.

연구 동기 및 목표

• 블록체인 기반 분산 거래소(AMM)의 시장 미시구조 연구를 동기 부여한다.
• 가격 변동성과 차익거래 하에서 유동성 공급자의 인센티브 및 유동성 동결의 발생을 특징짓는다.
• 가격 커브의 곡률, 토큰 상관관계, 유동성 배치를 복지 및 유동성 공급에 연결하는 이론적 모델을 개발한다.
• 주요 AMM의 거래 내역 데이터로 모델을 실증 검증한다.

제안 방법

• 유동성 공급자, 투자자, 차익거래자 간의 2기간 3부분 게임을 구성한다.
• AMM의 특정 곡률 특성을 가진 F(x,y)라는 연속 미분 가능하고 동질적 가격함수를 채택한다.
• 토큰 가격 충격을 공통 및 개별 충격으로 모델링하고 이를 차익거래 기회 및 가스비 역학과 연결한다.
• 부분게임 완전균형을 도출하여 유동성 동결이 발생하고 토큰이 회수되는 조건을 식별한다.
• 가격 곡선의 곡률 및 다중 토큰 풀링 등 AMM 설계 선택을 분석하여 복지 및 예치 효율성을 평가한다.
• 실증적으로 2020-12-22부터 2021-06-20까지 Uniswap V2와 Sushiswap 데이터를 사용해 80개 AMM의 시사점을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 가격 변동성과 차익거래 기회가 주어졌을 때 AMM에서 유동성 공급자는 토큰 예치를 할 인센티브를 가지는가?
• RQ2 토큰 가격 변동성과 상관관계가 예치, 차익거래 이익, 유동성 회수 행동에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 AMM 가격함수의 곡률이 차익거래의 심각도와 거래자/투자자 잉여에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 AMM에서 더 많은 토큰을 풀링하는 것이 복지 및 유동성 효율성에 어떤 함의를 가지는가?
• RQ5 실제 AMM의 경험 패턴(예: Uniswap V2, Sushiswap)이 예치, 회수 및 가스비 역학에 대한 모델의 예측을 지지하는가?

주요 결과

• 토큰 교환률 변동성은 유동성 예치 흐름에 부정적 영향을 주며, 변동성이 높을수록 예치가 감소한다.
• 더 높은 거래량은 주간 예치 흐름을 거래량의 표준편차의 상당 부분만큼 증가시킨다.
• 더 큰 곡률을 가진 가격곡선은 차익거래 문제를 줄이지만 투자자의 잉여를 낮춘다.
• 더 많은 토큰을 풀링하면 차익거래 기회가 증가하고 차익거래자가 더 큰 토큰 추출을 할 수 있게 한다; 다중토큰 풀링이 토큰 가치 손실을 다각화가 시사하는 것처럼 감소시키지 않는다.
• 안정 페어(낮은 변동성) AMM은 가스비가 8% 낮고 주간 가스비 변동성도 약 40% 낮아 외부효과가 작음을 시사한다.
• 실증적 지지는 주간 현물 변동성의 0.04 증가가 주간 예치 흐름을 약 0.06만큼 감소시키고, 거래량의 한 표준편차 상승이 예치를 약 표준편차의 35%만큼 증가시킨다.