PoS和DeFi可以從房貸支持型證券中學到什麼？
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“我認為，利率的作用不是維持資本品的需求和供應之間的平衡，而是維持對流動性的需求和滿足這一需求的手段之間的平衡。”——孟德斯鳩
如今，密碼學貨幣行業充斥著大量由中心化和非中心化平台提供的槓桿。與槓桿相伴而生的問題是—— 一旦市場震盪，交易所、託管機構和智能合約會大量要求人們追加保證金，導致流動性的緊缺。為什麼人們需要這麼多槓桿？是什麼原因導致了流動性緊縮？
正文
尤其要注意的一個風險是，某些市場參與者已經發展到了“大到不能倒” 的地步。但是，在密碼學貨幣行業，誰會變得“大到不能倒”？想像一下，如果幣安大量借出其管理下的鏈上資產，以至於過度放債，那是一個什麼樣的世界。一旦這些資產開始大範圍清算，就像Maker 的黑色星期四那樣，幣安可能會效仿“The DAO 事件” 實行硬分叉來解決清算危機。這種硬分叉類似於2008 年金融危機之後政府採取的緊急救助措施。
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我們已經在最近發布的關於質押衍生品的文章中嘗試歸納分析了這些風險以及其他風險。我們討論的不僅是PoS 網絡，還有DeFi 協議（Aave、Compound 和Synthetix），並將它們的特徵與傳統證券化結構的特徵進行了類比。
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什麼是質押衍生品？
首先，我們先弄懂質押衍生品為何會出現。
PoS 機制旨在通過鎖定密碼學資產的方式來代替需要消耗大量能源的PoW 機制提供網絡安全性。 PoW 要求用戶“鎖定” 能源和硬件，而PoS 要求用戶鎖定資金（Staking）。那麼這二者之間有何實質上的不同？
一大關鍵差異是流動性限制。為了保證網絡活性（能夠持續處理交易），PoS 網絡強制要求用戶長期鎖定質押品。有了質押品，PoS 網絡就可以在驗證者作惡時採取懲罰措施（罰沒）。例如，如果網絡要求驗證者必須保證99.999% 的時間都在線來確保活性，在出塊期間掉線的驗證者就會遭到罰沒。
相比之下，PoW 礦工是通過購買礦機實現“質押” 的，然後獲得區塊獎勵和交易費作為回報。由於需要預先支付礦機費用，礦工同樣面臨流動性問題，因為從回本到盈利需要較長一段時間。如果礦工的成本增加了，比如，電費上漲，他們可能需要藉錢來支付電費。目前就有礦工在利用自己賺取的代幣貸款。從理論上來說，礦工可以使用自己的礦機作為抵押品來貸款。然而， Anicca Research 的Leo Zhang 在文章中指出，礦機的二級市場太小，借款人不放心接受礦機作為抵押品。礦工轉而通過質押代幣來貸款，這是BlockFi 和Nexo 等借貸平台上槓桿交易激增的主要原因。
以比特幣為例，礦工平均來說每挖出100 個區塊（約16.6 小時）就能得到一次收入，因此獲取比特幣很容易。 PoS 機制則不然。許多協議都註明了代幣會被鎖定數周乃至數月之久。為了讓PoS 驗證者也能像PoW 礦工那樣獲得流動性，有開發者提出了質押衍生品的概念，做法是讓用戶以自己被鎖定的質押品來背書發行一種虛擬資產，再拿這種虛擬資產來貸款，這樣用戶就能得到一些流動性。合成資產的價格永遠不會超過質押品的價值，而且一旦借款人“違約”，合成資產的價值就會下降。最簡單的“違約” 情形就是驗證者被罰沒，導致質押品的價值跌到借貸交易的最低擔保要求以下。被罰沒時，網絡會沒收驗證者的質押品，重新對其進行適當分配。
那麼，網絡是如何決定驗證者能以什麼價格貸款的呢？關鍵參數是衍生品定價函數。我們來想像一下，借貸雙方是如何按部就班地完成一筆貸款交易的。借方找到貸方借錢，貸方在PoS 鏈上查看借方的餘額。如果借方的貸款額和余額令貸方滿意，貸方可以將代幣借給借方，並將這筆借款記錄到貸款簿上，並重新計算價格。追踪價格非常重要，因為這可以讓貸方准確地計算後續貸款的價格。然後，貸方繼續監控PoS 鏈。如果借方遭到罰沒，貸方就會更新貸款簿和價格。鎖定期結束後，貸方可以要求借方清償貸款和/或計算借方需要支付的價格。不過，上述步驟都以貸方能夠相信借方會在鎖定期結束後清償貸款為前提。
這些交易都可以通過智能合約執行。實際上，智能合約可以直接與PoS 協議的共識算法交互，從而監控罰沒情況，併計算衍生品定價函數。另外，我們還可以使用恆定函數做市商（CFMM），如Uniswap，讓市場來決定衍生品的價格。從共識算法和DeFi 協議之間的交互中，我們可以看出，當共識協議可以與智能合約應用層交互時，資本效率就會提高。
目前，許多PoS 網絡本身並不支持這種功能，因此用戶直接向網絡貸款會顯得有些奇怪。然而，Celo、Terra 和Libra 等新型網絡的共識算法都是通過在分佈式虛擬機上執行的智能合約來實現的。在這些系統中，共識是一等公民（first class），可以與其他智能合約交互。另外，DeFi 合約可以與共識交互，並讀取系統的當前狀態，來確定是否出現違約情況（例如，罰沒）。例如，Celo 區塊鏈的共識協議採用了CFMM 算法，以實現其原生算法穩定幣的穩定性。這些新型網絡協議都內置了質押衍生品工具！
但是，所有這些質押衍生品都安全嗎？畢竟，PoS 網絡的安全性與質押量成正比，因為雙花攻擊至少要有33% 乃至50% 的質押品權重才行[0]。如果用戶拿已質押代幣的價值作為擔保來貸款（一種再抵押形式），就等於加槓桿，用X 個代幣撬動了X+Y 個代幣，其中Y 指的是貸款額（由X根據衍生品定價函數得出）。但是，如果借方違約，貸方的質押品就變成了XY 個代幣，導致網絡安全性降低。因此，如果用p 來代表借方拖欠Y 個代幣不還的概率， 則網絡中質押的代幣量為(1-p)X + pY ，有降低安全性的風險。
p 的值極難估算，因為它會隨著借方信貸質量的變化而變化，從而導致嚴重的激勵問題。例如，如果衍生品價格暴漲，借方的罰沒成本變成零，借方就有可能放棄質押品。另外，如果p 非常小，只有十億分之一的話，那麼網絡的安全性風險也很小，只有十億分之（XY）。那麼，驗證者獲得的收益就能與PoW 礦工持平。
一個更有趣的問題是，如果將質押衍生品貸款聚合在一起呢？為了提高質押衍生品資產的流動性和價格發現，我們希望驗證者手中的PoS 衍生品能夠實現同質化。就像Maker 生成的Dai 是同質化資產，但是每個CDP/Vault 都是非同質化的。
在這種情況下，質押衍生品的價格與驗證者基數的集體責任綁定在了一起。發行由有擔保貸款池背書的債券正是住房抵押貸款證券（Mortgage-Backed Securities）和相關證券化結構的功能。但是，提供質押品貸款的網絡是如何像住房抵押貸款證券那樣實現槓桿的？在此之前，我們先來分析一下，為什麼個人和銀行需要槓桿？
假設你剛花64 萬美元買了套房子，首付付了10 萬美元，月供3000 美元，15 年還清。 10 年後，假設你的房屋淨值為46 萬美元[1]。假設這時你想買輛特斯拉，你的銀行賬戶上又沒這麼多現金—— 但是你有價值46 萬美元的房屋淨值啊！如果你可以抵押這部分房屋淨值來貸款10 萬美元並分5 年還清呢？這就是房屋淨值貸款（home equity loan） —— 將你的房屋作為抵押品來進行二次貸款，貸取不高於房屋淨值的款項。請注意，房屋淨值貸款就是一種獲得槓桿的方式，你可以通過抵押非流動性資產（房產）來獲得即時流動性，只需支付利息即可。如果借方把特斯拉撞壞了，又丟了工作，無法償還10 萬美元的貸款，提供車貸的機構就可以收走作為抵押品的房產。
提供證券化的機構，如銀行，將收取證券發行費用。請注意，這裡的貸方是用非流動性資產的未來現金流（利息）來交換流動性（現金），從而獲得了槓桿。如果房產所有人無法支付利息，銀行就會沒收其房產，然後拍賣掉，將拍賣所得分配給500 股股票的持有人。現實中，貸方會將許多房產打包在一起，出售其股票份額—— 這就是住房抵押貸款證券（MBS）。
其中
譯者註：作者在這裡對有擔保型貸款和MBS（房貸背書型證券）的解釋有點混在一起了。在有擔保型貸款中（比如按揭買房），借方（貸款方）獲得了房子，背上了債務；而貸方（放貸方，銀行）獲得了債權和抵押物權；貸方有權要求借方按時支付利息（債權），如借方違約，則可獲得房產並賣出（抵押物權）。而MBS 則並非銀行通過抵押什麼東西而獲得的流動性，而是通過直接賣出債權和抵押物權來獲得現金。設有一家公司僅持有這些債權和抵押物權，則該公司只有一項收益就是房貸的利息，而該公司的股票就成了MBS，因為這些股票的價值純粹是由房貸來支撐的。銀行如此操作的用意不僅是獲得現金，而是將房貸相關的風險轉賣出去，賣出之後，收益與銀行無關，但風險也與銀行無關了。
其中
類似地，在PoS 網絡中，驗證者可以藉助於質押衍生品來實現質押操作。如果有許多驗證者同時以質押衍生品為擔保用於貸款，那麼該網絡就會根據每個驗證者的違約概率來持有其相應的債務。網絡必須對安全性損失定價，通過以下公式估算來合計該網絡的總安全資本。
其中
調整後PoS 網絡的安全預算
其中
S 代表用於保護網絡安全的資金量
p 是代表違約概率的矢量（例如：pi 代表第i 個驗證者的違約概率）
X 是代表質押的矢量（例如：Xi 代表第i 個驗證者的質押鎖倉量）
Y 是代表借款的矢量（例如：Yi 代表第i 個驗證者通過質押衍生品借入的資金量）
就像MBS 代表其背後眾多貸款的總價值一樣，一個質押衍生品池可以把質押資產的價值匯聚成一個資產包並予以代幣化。而該聚合代幣的價格是最重要的衡量指標—— 它代表網絡安全的價格。
但如果質押衍生品與抵押支持證券一樣，豈不是也非常糟糕可怕麼？我們會不會引發新一輪的金融危機（只不過不是在由國家背書的資本世界裡）？
也許會吧，而且“密碼學資產證券化” 和MBS 之間存在一個關鍵的區別。首先，我們退後一步來看看證券化的特徵。證券化最簡單的功能，就是匯集資產並發行以現金流為支撐的證券。在我們下面這幅（很顯然帶有諷刺意味的）關於MBS 的漫畫例子中，一名抵押貸款的發放者向消費者發放住房貸款。隨後，該發放者將這些貸款出售給一個特殊目標的實體，以換取現金。而該實體則通過向投資者發行證券（也就是MBS）來獲得購買上述貸款的資金。這些證券代表其背後潛在的數千筆個人貸款的現金流，但其流動性卻遠勝於構成這些證券的貸款。這使得較大的買家可以購買與其風險偏好相匹配的單一流動資產，而不必費盡心力去購買數千筆個人貸款了。
如果我們看看像Aave 和Compound 這類的DeFi 借貸協議，會發現它們的結構極其相似。一系列不同類型的貸款被匯集到一個智能合約中。該協議通過發行以貸款利息收入背書的債券（比如cDai），將這些貸款重新註入金融市場。從這個意義上而言，Compound 和Aave 不僅是藉貸協議，也是證券化協議。
關鍵的區別在於，借貸協議既可以發放貸款，又可以自動執行證券化。相比之下，在常規的證券化當中，通常由發放人中一個單獨的實體來處理與借款人的關係。這一差異對於PoS 而言至關重要，因為PoS 協議需要自動強制清算槓桿率過高的借款人。像Liquity 這樣的DeFi 協議也計劃這樣做。
證券化交易通常被認為是分級交易：發行由同一貸款池支撐的不同等級的證券來迎合不同的風險偏好。乍一看，上述Compound 的案例中似乎沒有分級，其發行的是cDAI 這種統一形式的債券。然而，我們看到一些提供更低風險（例如通過Opyn 或Nexus Mutual 將cDAI 與保險結合在一起）和更高風險（例如PoolTogether）的選項開始出現，以滿足風險偏好不同的貸款方。
2007-2008 年，導致抵押貸款支持型證券災難性崩塌的問題之一是，很難對其進行透明定價。其中部分原因來自委託代理問題，但更主要的原因在於：從違約出現到MBS 價值受到衝擊中間的時延太長。例如，如果一個借方拖欠了房屋貸款，那麼其未支付的款項首先將影響貸方。然後，貸方將該筆未支付的款項報告給抵押貸款證券化的發行方，後者隨後告訴所有股東他們的留置權（lien）已經違約。由於美國房屋市場的獨特性，這一過程可能需要耗時數月才能將違約行為傳導到復雜的金融體系中去[4]。
在密碼學貨幣領域，這一點就不再是問題了。借助於區塊鏈，所有的參與者都清楚貸款是否違約—— 無論是密碼學貨幣抵押品還是質押抵押品。這意味著依賴這些貸款的金融產品（諸如質押衍生品）可以立即為違約定價並執行清算。儘管清算的風險依然存在—— 例如，市場和流動性風險可能會抑制像Compound 和Maker 這類協議中的清算人執行清算[3] —— 但其效率要高出傳統市場一大截。相對方便的清算在區塊鏈上的效率意味著我們可以用傳統金融世界裡很難做的方法對更複雜的證券進行定價、打包和再利用。
然而，實現這一優勢免不了要付出代價。不同於債權人直接放貸給債務人，密碼學貨幣協議並不了解其債務人的信用質量。此外，以密碼學貨幣形式收到的擔保品質量往往也更低。 DeFi 協議試圖通過設置更高的擔保品率和更加激進的清算政策來解決這些問題。
此外，由於清算減少了貨幣供應量，質押衍生品還帶來了額外的風險。因為當某個驗證者拖欠貸款時，PoS 協議會在系統中銷毀或剔除其質押的份額。貨幣供應量的減少將增加其它驗證者未來的預期回報，但會降低系統的安全性。即便協議通過增發貨幣來彌補這一點，這些資產在市場上的價值也可能會打折扣。因此，在每次清算時網絡的安全性會大幅降低。
最後，傳統的證券化結構嚴重依賴於代表許多不同借款人的多樣化的貸款池。而假名的使用使得在DeFi 和PoS 協議中評估協議對任何單一實體的風險暴露程度變得困難重重。因此，研究PoS 中債務人之間的財富分配顯得尤為重要。 PoS 參與者之間的財富分配不均會將風險集中到少數債務人身上，進而危及系統的安全。
這是本篇論文關注的重點所在，我們在本文中研究質押衍生品會如何影響PoS 網絡中的不平等和收益。我們發現，在一定的條件下，質押衍生品會減少不平等的現象。造成這一影響的直觀原因有兩個。首先，質押衍生品通過允許驗證者循環利用資金，使得無論多大規模的驗證者都有機會入選出塊者集合，從而營造公平的競爭環境。其次，通過銷毀過度槓桿化的違約驗證者的質押量，提高了其它驗證者的收益。當大型驗證者違約時，這一效果會相當顯著。但我們也認為，特定的“大而不能倒” 的驗證者將改變這一結果。為了維持質押衍生品的良好運作，驗證者必須按比例承擔違約風險，並集體懲罰違約行為，尤其是那些大實體的違約行為。
這對於協議開發者而言意味著什麼？如果他們決定在其協議中加入質押衍生品，就需要考慮到他們實際上是在往系統中添加免信任型的抵押貸款支持型證券。好的一面是，此舉允許驗證者們優化其資本效率，獲得更高的整體回報，同時清算機制確保這些留置權始終可以被正確定價。然而另一方面，人們所熟知的MBS 風險在PoS 中依然存在。如果網絡中放貸的標準過於寬鬆，那麼這些衍生品將顯著降低網絡的安全性。協議設計者需要精心設計衍生品的定價函數，告訴驗證者其借款額度。該函數應該恰當地結合已支付費用（利息）、信貸限制、以及清算政策，以規避不利情形。
