[论文解读] An Empirical Study of DeFi Liquidations: Incentives, Risks, and Instabilities

Kaihua Qin, Liyi Zhou+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 11, 2021

FinTech, Crowdfunding, Digital FinanceBusiness, Management and Accounting被引用 18

一句话总结

本文对 Aave、Compound、MakerDAO 和 dYdX 的 DeFi 清算机制进行了首次实证研究，分析了激励机制、风险以及系统性不稳定性。研究提出了一种最优固定价差清算策略，可使清算者利润提高 1.36%——在某一案例中相当于增加 53.96 万美元——但同时也因在折价率下过度清算抵押品而加剧了借款人的损失。

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.

研究动机与目标

• 提供对 Aave、Compound、MakerDAO 和 dYdX 四大 DeFi 借贷协议清算机制的首次纵向、数据驱动分析。
• 量化现有 DeFi 清算系统中清算者和借款人所面临的风险与不稳定性。
• 提出一种基于对借款人与清算者激励对比的客观比较清算机制的方法论。
• 提出并验证一种最优固定价差清算策略，通过利用两次交易中的关闭比例限制，实现利润最大化，同时增加借款人的损失。

提出的方法

• 本研究分析了过去两年内四家主要 DeFi 协议中 28,138 起清算事件的链上数据，涵盖总锁仓价值（TVL）达 398.8 亿美元。
• 将清算价格变动划分为七种类别（如：上涨、下跌、先涨后跌等），以评估时机风险与盈利能力。
• 研究者推导出一个数学条件（公式 16），用于判断固定价差清算在何种情况下可改善借款头寸的健康系数，结果表明该情况仅在特定抵押品与债务比率下成立。
• 提出一种最优清算策略，通过连续执行两次清算以绕过关闭比例限制，从而在最大化利润的同时加剧借款人损失。
• 利用过去一笔真实交易的区块链数据验证该策略，结果显示利润增加 53.96 万美元（1.36%）。
• 研究通过统计分析测量了交易费用敏感性、坏账累积以及各协议在价格波动下的暴露程度。

实验结果

研究问题

• RQ1 现有 DeFi 清算机制如何激励清算者？其系统性风险与不稳定性为何？
• RQ2 固定价差机制在多大程度上偏向清算者而非借款人？有多少抵押品被清算至超出必要水平？
• RQ3 能否设计一种清算策略，在遵守协议约束的前提下提升清算者利润？
• RQ4 价格波动与时机选择对清算盈利能力有何影响，尤其是在价格剧烈波动的模式下？
• RQ5 Aave、Compound、MakerDAO 和 dYdX 在清算频率、费用负担与风险暴露方面有何差异？

主要发现

• 四家协议在两年内累计清算所得达 8.0746 亿美元，涉及 28,138 起清算事件及 2,011 个独立清算者地址。
• 73.97% 的清算事件支付了高于平均水平的交易费用，表明清算者之间竞争激烈。
• 641 起基于拍卖的清算对清算者而言为亏损，表明拍卖机制存在风险。
• Aave V2 在 2021 年 4 月前累计坏账达 8.74 万美元，表明因缺乏激励而未能清算的头寸。
• ETH 价格下跌 43% 可能触发 MakerDAO 上 10.7 亿美元的可清算抵押品，凸显市场压力下的系统性脆弱性。
• 所提出的最优固定价差策略在一次真实案例中使清算利润增加 53.96 万美元（1.36%），验证了其有效性，并表明其可能进一步加剧借款人损失。