本文分析了衍生品資產 “跨鏈資產 “ 和” 流動性質押資產 “ 普遍使用的價格預言機方法固有的漏洞，提出了我們應該避免這種常見做法的思考

原文：Price Oracles for Derivative Assets（Delphi Digital）

作者： Jonathan Erlich

翻譯：0xStephen

審閱： EthereumCN

原用標題（譯後）：針對衍生品資產的價格預言機

目錄

  • 介紹
  • 跨鏈資產
  • 流動性質押衍生品（LSD)
  • 總結性思考

1. 介紹  

在這篇文章中，我們將分析在 DeFi 借貸協議的背景下，針對衍生資產價格的預言機的現有假設。具體來說，我們將討論為什麼使用基礎資產 (underlying asset) 的價格作為衍生資產的餵價，通常是一種應該避免的壞做法。鑑於這種做法的普遍性，我們認為這是一個及時和重要的問題。

我們將重點討論兩種類型的衍生資產：跨鏈資產和流動性質押衍生品。然而，類似的分析也可以泛用為任何類型的衍生資產。

這篇文章分為三個部分：跨鏈資產、流動性質押衍生品和總結性思考。

2. 跨鏈資產  

當一項衍生資產以基礎資產作為代理進行定價時，有一個基本的假設（或至少是隱含在決策中的假設）：這兩種資產在一段時間內將遵循相同的價格軌跡。而一般來說，情況就是這樣。

如果一切運作正常，基礎資產價格應該密切跟踪衍生品的價格。然而，當事情不按預期進行時，這一假設就會被打破，在跨鏈資產的案例中，這種情況經常發生。讓我們探討一個例子來了解原因。

假設我們有 bridgedETH，即不同 L1 鏈上的 ETH 的跨鏈版本。在正常情況下，每個 bridgedETH 由鎖定在以太坊的一個智能合約上的 ETH 支撐 (基於 1:1 的比率錨定)。然而，這些正常情況並不總是成立。特別是，正如已經發生過的幾次情況，跨鏈可以被利用，導致基礎資產被盜。舉個例子，讓我們假設這正是發生在我們的 bridgedETH 上的情況，攻擊者利用了跨鏈並能夠竊取支持 bridgedETH 的所有 ETH。

那麼，這將如何影響使用 ETH 價格作為 bridgedETH 的代理的借貸協議？從根本上說，這意味著該協議對每個 bridgedETH 的估值為 1 ETH，而其真實價格為 0 ETH（假設這也是其市場價格）。這就使協議出現了以下的漏洞：

  • 它允許攻擊者使用 bridgedETH 作為抵押品，從協議中竊取資金。任何攻擊者都能夠以 0 的價格從市場上購買橋接 ETH，並將其作為抵押品存入協議（在那裡它的價值為 1 ETH，並以一種有效的無抵押方式借入（盜取）其他資產。這種類型的攻擊已經被用於不同的實時協議（例如，對 Moonriver 上的 Hundred Finance 和對 Harmony 上的 Aave）。
  • 它阻礙了清算的正確運作。當 bridgedETH 的市場價格從 1 ETH 跌至 0 ETH 時，一些使用 bridgedETH 作為抵押品的頭寸應該變得可以清算。然而，鑑於協議仍然將每個 bridgedETH 估值定為 1 個 ETH，這些頭寸不會成為可清算的對象。如果使用一個強大的預言機，這些頭寸是否真的會被清算是另一個有趣的問題，最終將取決於 bridgedETH 的市場價格下跌的速度。然而，這種分析不在本篇文章的範圍之內。重要的一點是，在脆弱的預言機機制下，這些頭寸甚至不會成為可被清算的壞賬。

作為這個問題的潛在解決方案，Aave 正在考慮接入 Chainlink 的 Proof-of-reserve (儲備金證明) 餵價。在宏觀上，這些餵價將允許 Aave 驗證支持跨鏈衍生品的基礎資產確實存在。雖然這可能是一個可行的解決方案，但其實施的細節仍然很少，無法進行全面評估。此外，這個解決方案不能很好地處理一些特殊情況。

例如，基礎資產可能變得無法訪問或 “ 失效”，這意味著合約中的一個錯誤永遠鎖定了合約中的基礎資產。在這種情況下，基礎資產實際上是存在的，所以不會有儲備證明的問題。然而，如果基礎資產不能被收回，衍生品將毫無價值。市場價格很可能會反映出這一點，這將使該協議出現上面所探討的漏洞。雖然這是一個低概率事件，但在評估解決方案的時候應該考慮到這一點。

3. 流動性質押衍生品（LSD)  

當使用基礎資產的價格作為衍生資產的代理時，LSD 會受到與跨鏈資產相同的脆弱性的影響。鑑於我們已經在上一節中談到了這些問題，讓我們來看看 DeFi 中專門針對 LSD 的更複雜的案例。

在進入具體問題之前，我們值得簡單探討一下 LSD 的工作原理。正如它的名字所示，LSD 是抵押基礎資產（通常在 PoS 網絡中）的可流動證明。在這種情況下，流動性質押協議的工作方式如下：

  1. 它從用戶方接收要被抵押的資產
  2. 它將這些資產委託給一些驗證者 (節點)
  3. 它向用戶返回被抵押資產的證明 (可流通的)：即 LSD

當用戶想要提取基礎資產時 (將 LSD 換為流通資產)，協議的工作過程如下：

  1. 它從用戶方收到 LSD
  2. 它使用贖回率計算出應該向用戶歸還多少基礎資產。贖回率是 LSD 供應與基礎資產的比率 (即它表明每個 LSD 所代表的基礎資產數額)。
  3. 它解除了必要的基礎資產的質押
  4. 在釋放期過後，用戶便可以認領資產

在這個背景下，讓我們回到價格問題。目前一些協議使用的計算 LSD 價格的方式是將基礎資產的價格及贖回率都納入考量標準，計算方式如下：

其中：

通過將贖回率納入計算，這種方法解決了上一節所探討的情況，即基礎資產可能被盜（或在 PoS 協議的情況下被罰沒）。例如，如果基礎資產被盜，將被反映在贖回率上，因此，價格也將受到影響。

那麼，這種方法有什麼問題呢？讓我們用以下例子來探討這個問題。在這個例子中，假設我們有一個名為 stakedATOM 的 ATOM 的 LSD，其工作方式與我們上面描述的 LSD 的方式類似，並且有一個 21 天的釋放期。使用上面描述的定價方法，stakedATOM 的價格計算方式如下（假設我們以美元計價）：

其中：

這種方法有一個基本問題：stakedATOM 的實際市場價格可能與上面探討的計算價格有出入。這是因為，雖然當 stakedATOM 的市場價格高於計算價格時，存在一個套利機會，但當 stakedATOM 的價格低於計算價格時，就不是這樣了。

換句話說，雖然 stakedATOM 的市場價格在上行方面有一個硬掛鉤（相當於計算價格），但在下行時卻不存在了。為了了解原因，讓我們來探討一下這兩種情況下的套利機會是如何運作的。上漲的情況如下：

  • 假設贖回率為 1 ATOM/stakedATOM。
  • 市場價格是 1.1 ATOM/stakedATOM（stakedATOM 在市場上被高估了）。
  • 一個套利者可以質押 1 ATOM，並收到 1 stakedATOM，然後在市場上賣出該 stakedATOM 並獲得 0.1 ATOM 的利潤。

上述情況會發生，直到套利機會不再存在。這種機制保證了市場價格將傾向於有一個等於計算價格的上限。然而，價格下行時，情況並不是這樣的，其原因是 21 天的釋放期打破了套利機會。以下是另一個例子：

  • 假設贖回率為 1 ATOM/stakedATOM。
  • 市場價格是 0.9 ATOM/stakedATOM。
  • 如果沒有釋放期，套利者可以在市場上用 0.9 個 ATOM 買 1 個 stakedATOM 並解除質押 ATOM，取回 1ATOM，其利潤為 0.1 ATOM。
  • 然而，釋放期為 21 天，所以不存在立即套利的機會。

所以，對於價格上升來說這存在一個 “硬掛鉤”，而對於價格下降來說卻是一個 “軟掛鉤”。這種軟掛鉤意味著，從長遠來看，市場價格應該趨向於跟隨贖回率。但在短期內，stakedATOM 的價格沒有一個真正的下限。這不僅僅是一個理論上或抽象的發現，在現實中，我們已經看到了這一點，例如臭名昭著的 stETH 脫錨事件和其他 LSD，如 stLUNA。基本上，當有足夠多的人想要提出 LSD 而不想要等待釋放期時，價格就會趨向於向下 “ 脫鉤”。

對於使用計算出的價格作為 LSD 的預言機餵價的借貸協議而言，上述波動可能會導致資不抵債。讓我們來看看下面的例子來了解這種情況是如何發生的：

假設我們在 DeFi 借貸協議中擁有下述倉位：

  • 一位用戶存入了 100 個 stakedATOM 作為抵押品，其最高貸款利率為 70%
  • 該用戶使用 stakedATOM 作為抵押，借出了價值 600 美元的其他資產

現在讓我們探討一下下圖中 T1、T2 和 T3 時間節點中倉位是如何變化的：

  • 在 T1 中，stakedATOM 的市場價格 (第 4 行) 完美反映了計算出的預言機價格 (第 5 行)，所以一切都運行順利；具體來說，健康係數 (Collateral*Max.LTV/Debt) 和抵押品係數 (Collateral/Debt) 都高於 1，所以這個賬戶是健康並且超抵押的；
  • 在 T2 中，stakedATOM 的市場價格偏離了贖回率 (也因此偏離了預言機價格)。具體來說，雖然贖回價格是 1 ATOM，但市場價格是 0.8 ATOM (有 20% 的偏差)；這種情況下有幾個部分值得詳述：
  1. 用 stakedATOM 的市場價格計算的健康係數 (第 12 行) 不再高於 1，意味著用市場價格衡量的頭寸是不健康的，應該是可以清算的。然而，考慮到協議使用的是預言機價格，而預言機價格並沒有改變，使用預言機價格計算的健康係數 (第 11 行) 仍然與 T1 中的完全相同，並且高於 1。因此，該頭寸無法被清算。
  2. 請注意，在這一點上，對清算人來說，該頭寸的清算已經無利可圖 (見最後一行)。這是由於協議根據預言機的價格計算要支付給清算人的。stakedATOM 抵押品的數量，而預言機的價格被高估了。如果預言機使用的是市場價格，那麼這個頭寸是可以清算的，在這個時候清算是有利可圖的。
  3. 雖然這種情況並不理想，但考慮到應該清算的頭寸並沒有清算，這並不是很糟糕，因為該頭寸仍有償付能力。換句話說，它仍然是過度抵押的 (抵押係數高於 1)。
  • 在 T3 中，市場價格和贖回率之間的偏差與 T2 相同，但 ATOM 的價格從 10 美元降至 5 美元。這實際上會導致一個無力償還的頭寸，因為它不會被清算，現在抵押率已經降至 1 以下。

從根本上說，這種預言機方法的問題在於，即使一切都在按計劃進行，沒有發生價格操縱，系統也會變得無力償還，正如上文所探討的那樣。

4. 總結性思考  

預言機是 DeFi 借貸協議的核心。它們是如此重要，以至於它們往往決定了整個協議的未來。一個不健全的預言機可能會使價值數百萬美元的資產面臨風險，這就是為什麼我們花了這麼多時間分析預言機的實現。

通過這篇文章，我們希望能對衍生資產的預言機的使用情況有所了解。特別是，我們已經表明為什麼一些常用的做法並不理想，應該避免。這篇文章的目的並不是要阻止衍生資產的上市，因為我們知道它們是一些可以作為抵押品的最佳資產。我們的目的是不鼓勵這些衍生資產上市時使用不夠穩健的預言機，這可能導致最壞的結果。

我們知道，衍生資產的流動性往往比它們的基礎資產要差，這使得專門為它們建立健全的預言機制很困難。然而，我們認為這不應該成為使用非穩健預言機的藉口。我們強烈鼓勵協議在使用非穩健預言機之前，等待流動性的建立和針對特定資產的穩健預言機的開發。

特別感謝 ECN 社區翻譯志願者 @RoyalKagura 對本文的翻譯貢獻。

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