DeFi清算研究：インセンティブ、リスクと不安定性
オークションメカニズムは、固定価格差清算よりも担保ユーザーにとって有利です。原文タイトル：《An Empirical Study of DeFi Liquidations:Incentives, Risks, and Instabilities》
原文出典：Kaihua Qin、Liyi Zhou、Pablo Gamito、Philipp Jovanovic、Arthur Gervais、帝国理工学院
原文編纂：律動 0x49
金融投機家は、潜在的な利益を増やすためにレバレッジの増加を求めることに慣れています。債務は人気のあるレバレッジの形態です。一方で、DeFi貸出市場は急成長しており、その総ロック価値（TVL）は398億ドルを超えています。しかし、債務の出現は新たなリスク、すなわち清算リスクをもたらします。このプロセスでは、担保ユーザーは清算人に対して割引価格で債務担保を販売します。
現在、市場には清算メカニズムに関する定量的な洞察がほとんどありません。本稿では、イーサリアムの85%の貸出市場を占めるAave、Compound、MakerDAO、dYdXを取り上げ、イーサリアム貸出市場の広がりを探ります。
本稿は人気のある清算メカニズムを体系化し、このメカニズムの客観性を測定するための独自の方法を提供します。研究の結果、既存の清算設計は清算人を効果的に奨励していますが、過剰に割引された担保を販売しており、この部分のコストは担保ユーザーが負担しています。本稿では、清算参加者が直面するさまざまなリスクを測定し、既存の貸出プロトコルの不安定性を定量化します。
貸出メカニズムと清算プロセスの体系化
出資者は余剰資本を持つユーザーであり、資金を第三者に貸し出すことで資本の利息を得たいと考えています。
借り手は一定の資産を担保にして、出資者から資産を借り入れます。同時に、借り手は出資者に一定の利息を支払う必要があります。DeFiにはKYCがないため、DeFiの貸出はすべて過剰担保が必要です。
清算人は、ブロックチェーンネットワーク上で安全係数が1未満の貸出が存在するかどうかを観察し、1未満であれば介入して清算を行います。通常、清算人はロボットであり、ブロックチェーンのクエリ、価格観察、清算の試行を自動的に実行するツールのセットを持っています。
もちろん、清算人同士にも競争があり、先に清算することが至る所で行われています。清算は、固定価格差の原子清算とオークションなどの形式の非原子清算に分けられます。前者は1回のブロックチェーン取引で完了し、後者は清算人が複数の取引で貸出プールと相互作用する必要があります。両者の違いについては以下で説明します。
固定価格差清算
固定価格差清算では、複数の清算人が一定の期間内に入札でき、清算可能な貸出は事前に決定された割引で清算に参加できます。例えば、Aaveは清算人が市場価格の15%の割引で担保を購入できるため、割引値または清算価格は事前に知ることができます。固定価格差清算のモデルを採用することで、長時間の清算オークションを回避し、時間コストと取引手数料を省くことができます。また、清算人はフラッシュローンを使用して清算を行うことができ、清算に必要な資産の貨幣リスクを低減しますが、フラッシュローンの使用は清算人のコストを増加させます。
例：
現在ETHの価格が3,500 USDで、清算比率が80%だと仮定します。ユーザーAは3枚のETHを担保にしており、担保の現在の価値は10,500 USDで、ユーザーが借りられる資産の上限は8,400 USD（10,50080%）です。ETHの価格が3,300 USDに下落すると、担保の現在の価値は9,900 USDとなり、この時3枚のETHの借りられる資産の上限は7,920 USD（9,90080%）になります。システムの安全係数はこの時点で1未満、すなわち7,920/8,400 ≈ 0.94となり、担保は清算に入ります。
清算人は清算取引を提出し、50%の債務、すなわち4,200 USDを返済します。見返りとして、清算人は割引価格3,000 USD/ETH（3,300/(1+10%の清算割引)）で清算を行うことができます。この清算において、清算人は420ドルの純利益を得ました（（4,200/3,000）*3,300-4,200）。
オークションなどの形式の非原子清算
オークション清算は以下の方法に従います：
·貸出が清算条件を満たし、安全係数が1未満になる；
·清算人がオークションを開始し、このプロセスは数時間続く可能性があります；
·興味のある清算人が入札を開始し、最高入札者が担保を取得します；
·オークションはオークション契約の規定に従って終了します。
清算人はMakerDAOシステム内で資不抵債の貸出を探し、清算可能な取引を見つけると、bite関数を呼び出して清算プロセスをトリガーします。清算プロセスは二段階のオークションプロセスです。（この部分については、能力のあるユーザーが直接コードを読むことをお勧めします。こちらをクリックしてDeFi愛好者が翻訳したMakerDAO DSSコードを参照してください。以下でもこの翻訳を引用します。）
tend：tendは第一段階の入札であり、第一段階のオークションはすべての担保に対して行われます。入札時間が終了し、価格が借入金額と安定率手数料を返済できるまで達しない場合、最高入札者が勝利します。各入札は前の入札者の基準に対して一定の割合（具体的な値はシステムパラメータで決定）を上乗せする必要があります。この入札段階で入札者がちょうど借入額と安定手数料を返済できる場合、第二段階のオークションに進みます。
dent：入札者は第一段階の最後の入札を維持し、すべての借入金と安定手数料を返済できるように担保の数量を減少させます。各回も最低一定の割合で減少します。
Tendとdentのプロセスは以下の図に示されています：
オークション時間が終了した後、deal関数を呼び出して入札を完了し、担保は勝者に移転されます。
清算研究
Ethereumチェーン上のデータを取得することで、各プロトコルが清算を通じて販売した担保の価値を得ました：
プロトコルが立ち上がってからEthereumブロック高12,344,944まで、合計28,138回の成功した清算が行われました。上図の清算価値データは、清算終了時の担保のUSD価格を基に計算されています。Aave、Compound、dYdX、MakerDAOの4つのプラットフォームの総清算担保額は8.07億ドルを超えています。
2020年11月、Compoundの清算量の増加は主にCompoundのオラクルが提供するDAI価格の変動によるものでした。2021年2月の顕著な上昇の主な原因は、暗号資産価格の激しい変動によるものでした。
清算人の損益
28,138回の成功した清算の総利益は6359万ドルです。各プロトコルの異なる月の清算利益を描画すると、以下の図が得られます：
MakerDAOの2020年3月の清算利益は1,313万ドルで、歴史的な最高値です。主な理由は3月12日のETH価格の暴落で、清算ロボットが迅速に反応できず、ネットワークの混雑により清算人の取引がマイナーにブロックにパッケージ化されなかったためです。この遅延により、清算可能なユーザーが非常に低コストで手動清算を行い、オークションに勝利しました。
Compoundはそれぞれ2020年11月と2021年2月に838万ドルと961万ドルの清算利益を生み出しました。前者の理由はオラクルの価格提供メカニズムにあり、後者はオラクルや清算ロボットとは関係がないようです。
各Ethereumアドレスが1人のユーザーを表すと仮定すると、合計で2011人の清算人がいます。平均して、各清算人の利益は3.16万ドルです。最も活発な清算人は自ら2,482回の清算を行い、741.75万ドルの利益を得ました。
もう一つの興味深い発見は、MakerDAOで641回の清算が損失を生じ、総損失は約467.44万ドルであることです。損失が発生した理由は、オークションプロセス中に担保価格が変動したためです。
固定価格差清算
28,138回の成功した清算の中で、Aave V1、Aave V2、Compound、dYdXはそれぞれ3,809、1,039、6,766、9,762件の固定価格差清算を行いました。
以下の図は固定価格差清算のガス価格と平均ガス価格を統計しています。より直感的に観察するために、平均価格は6,000ブロックの移動平均ガス費用を計算して得られた滑らかな曲線（図中の黒線）です。
実際、このデータは清算プロセスが競争に満ちていることを示しており、73.97%の清算人が平均を上回るガス費用を支払っています。
オークション清算
MakerDAOは合計6,762回のオークション清算を行い、そのうち3,377回はtend段階で終了し、残りの3,385回はdent段階で終了しました。清算に参加するユーザーの平均数はわずか1.99人です。各回の参加ユーザー数は2.63±1.96人、tend清算に参加するユーザー数は1.58±0.95人、dent清算に参加するユーザー数は1.06±1.62人です。
MakerDAOの清算オークションの持続時間をオークション開始と最終完了の差として定義すると、清算持続時間を可視化できます：
興味深いことに、2020年3月12日以降、MakerDAOの清算持続時間は明らかに長くなりました。平均して、清算持続時間は2.06±6.43時間（平均±標準偏差）です。4,173回の清算が1時間以内に完了しました。同時に、清算持続時間が予想を超えることはほとんどなく、関連する清算人がオークションを完了できなかったため、担保を取得できなかった可能性があります。例えば、最も長い清算は346.67時間続きましたが、その最後の入札時間は終了前の344.6時間でした。
リスク
AaveとCompoundの清算メカニズムは、清算人に対して債務清算時に最大50%の担保を清算する権利を与えています。この設計は担保ユーザーではなく清算人に有利です。なぜなら、債務の問題は50%未満の担保を売却することで解決できる可能性があるからです。
適切な清算係数を選択することは挑戦的な作業です。なぜなら、ブロックチェーンの取引スループットは限られており、清算メカニズムは清算イベントや全体の取引数をできるだけ減らすべきだからです。
オークションメカニズムは清算係数を指定しないため、担保を清算するためのより詳細な方法を提供します。しかし、オークション清算人はオークション期間中に担保価格の変動による損失に直面する可能性があります。上記で述べたように、MakerDAOの清算履歴には641回の損失清算があります。MakerDAOの清算に参加するユーザーは、ネットワークの混雑や価格変動などのリスクに注意する必要があります。
以上から、一部のオークションメカニズム、例えばビクリーオークション（Vickrey auction）や逆オランダオークション（Dutch reverse auctions）は、過剰清算を緩和する可能性を持っています。
過剰清算以外にも、悪化債権もリスクの一部です。貸出において、悪化債権は担保が不抵債（悪化債権I）と取引手数料が清算利益を上回る（悪化債権II）に分けられます。
現在の悪化債権の数を計算すると、担保ユーザーが返済時に一定のランダムコストを負担する必要があると仮定します。このコストは100ドルです。2021年4月30日までに、悪化債権Iと悪化債権IIの数はそれぞれ351と3,525です。悪化債権の発生により、Aave V2の流動性は8.74万ドル減少しました。一方、dYdXは外部保険基金を使用して悪化債権Iを消去したため、このタイプの悪化債権は存在しません。
悪化債権IIは重要です。なぜなら、悪化債権IIの蓄積がさらなる悪化債権Iを引き起こす可能性があるからです。清算取引手数料が100ドルの場合、Compoundには350件の無利の清算機会が存在し、これらの担保の価値は12.5万ドルです。
異なる清算コストにおいて、Aave V2、Compound、dYdXの無利の清算機会は以下の通りです：
もちろん、清算人はフラッシュローンを利用して固定利差清算を行うこともできます。具体的な手順は以下の通りです：
Xトークンを借りて債務を返済する；
フラッシュローンを使用して担保者の債務を返済し、担保Yを取得する；
一部の担保YをXに交換する；
フラッシュローンXと利息を返済し、残りの利益は清算人のものとなります。
もしフラッシュローン清算が無利であれば、フラッシュローンは成功しません。オンチェーンデータによると、清算に使用されたフラッシュローンは623件で、累計借出額は4.83億ドルに達しています。また、dYdXでのフラッシュローンの資金量はより大きく、これはdYdXのフラッシュローン利息が低いためかもしれません。
不安定性
貸出プラットフォームが異なるトークンの下落に対する反応の程度を測定するために、本稿では清算感度を定量化しました。これは、暗号価格の下落がどれだけの担保の清算を引き起こす可能性があるかを示します。
研究の結果、Aave、Compound、MakerDAO、dYdXの4つのプラットフォームはETHの下落に非常に敏感であることがわかりました。2020年3月12日にETHが43%下落した場合、MakerDAOでは最大10.7億ドルの清算が発生します。
興味深いことに、Aave V2とCompoundは類似の清算メカニズムを採用しており、TVLも比較的近いですが、Aaveは下落過程でより安定した状態を示しています。さらに調査した結果、Aave V2のユーザーは複数トークンの担保を好むため、単一トークンの価格下落によって大量の清算が発生することは難しいことがわかりました。
また、安定コインを担保にして別の安定コインを貸し出す戦略も清算の発生を減少させました。DAI、USDC、USDTの3種類の安定コイン間のオンチェーン価格関係を収集したところ、2020年5月1日から2021年4月30日までの間、3種類の安定コインの価格差は99.97%の時間で5%以内に収まっていました。しかし、ブロック高10,578,280では、USDCとDAIの価格差が11.1%でした。
清算プロセスのゲームが貸出役割に与える影響
清算プロセスは実際にはゼロサムゲームであり、清算人の利益の背後には担保者の損失があります。したがって、利益からどのメカニズムが清算人または担保者にとって有利であるかを推測できます。
異なる暗号の価格変動の影響を避けるため、ここでは担保ETHをDAIに貸し出す清算のみを研究します。この貸出は4つのプラットフォームに存在し、月次清算利益と取引量の比率を計算すると、以下の図が得られます：
結果は、dYdXの値が最も高く、dYdXが清算人に最も有利で、担保者に最も不利であることを示しています。この結果は、dYdXが清算係数を設定していないことと一致しており、債務安全係数が1未満に低下すると、清算者が介入して清算を行うことができることを示しています。
2020年3月を除いて、MakerDAOの値は常にCompoundを下回っています。
驚くべきことに、AaveはCompoundと類似の清算メカニズムを採用していますが、Aaveの計算値はCompoundを下回っており、特にAave V1で顕著です。これは、AaveでのDAI/ETH清算イベントの数が少ないためと推測されます。Aaveのケースが少ないため、得られたデータは代表的な結論を導き出すことができない可能性があります。
したがって、以上のことから、オークションメカニズムは固定価格差清算よりも担保ユーザーに有利であるという結論が得られます。
