GXChain全球区块链研究院成立于2019年7月22日。GXChain全球区块链研究院面向全球技术极客、投资人及区块链爱好者等群体，在基础技术研究、前沿技术转化、国际监管政策追踪、项目白皮书剖析和投融资环境评估等多领域进行研究，从而更好地服务区块链生态的建设。
同时，GXhain研究院也将成为GXChain生态的“斥候”，帮助团队前瞻最领先的行业技术和产业趋势，为社区的战略决策提供客观、多维的信息，助力GXChain生态成长。
PS：点击阅读原文，可下载该报告《开放金融：发展现状与模式评估》PDF文档
2008年次贷危机重创了世界经济和基础设施，美国失业率升至二十年最高。次年，经济依然一蹶不振，多国政府陆续推出了量化宽松的政策，增加基础货币供给。比特币白皮书在此背景下诞生，回顾过去十年，它掀起了一场持续的金融去中心化运动。Fackbook最近发布的Libra区块链白皮书将这场运动推向了一个新的高度：书中宣称Libra旨在促进降低交易成本，扩大金融设施的可获取性，并鼓励无许可的金融创新。
开放金融(Decentralized Finance, DeFi)，利用区块链技术可以大大降低使用各种金融服务的门槛，使其更加开放、分散、抗审查、无国界。
本文评估了DeFi的优势，可行的商业模型，以及潜在挑战。总的来说，DeFi代表了金融技术的一个新领域，它可能从根本上重塑现代金融结构，并创建一个开放的金融体系，使我们所有人受益。
作为开放金融 (DeFi) 的基础，区块链为底层技术。首先，为了对抗大公司的垄断，DeFi 使用的 基础技术不受中央实体控制，而是由分散的、点对点网络 --- 即区块链构成 [1-2]。区块链是一个 分布式账簿，通常，点对点网络中的各个节点负责维护。根据节点的数量和准入差异，区块链可分 为公有链、联盟链、以及私有链。任何人都可以参与或使用公有链，所以其权力分布通常比另外两 种更加分散 [3-4]。
无论哪种链，只要是以区块链为基础的去中心化网络，它就不再由单一权力所控制， 而是受代码规则所约束。
只要一个交易满足代码所规定的各种条件，这个交易就会被处理 [5]。交易 一旦被验证，打包，并被确认，它在区块链上就成为了安全、可反复验证且永久的记录。所有使用 同一区块链的参与方都可以查看并验证已发生的各个交易，因此，各参与方可以在链上实现点对点 的交易，在不用再依赖传统的中心机构或可信第三方，从而降低权力的集中度，提高资源的利用效率， 大大降低交易成本。
过去两年来，区块链社区兴起了各种 DeFi 应用，它们主要基于以太坊，利用区块链的去中心化 特性改善传统的金融产品，形成了完整的内生金融生态。比特币启蒙了许多 DeFi 产品，如稳定币 Dai[6]，它能够解决支付、结算，以及跨境转账，属于金融领域的基础环节。开放金融提供了更加多样化的服务，具备更多的可能性:
如借贷平台 Compound[7]，风险对冲 Etherisc[8]、保证金交 易 Opyn[9]，金融衍生品 dYdX[10]，
它们全部建立在去中心化的平台上，没有中间人或清算所，大 幅减少对可信第三方的需求，有时甚至完全不需要信任任何有形的机构。这些新产品的价值主张令 人耳目一新。
本文介绍并评估了一些头部的 DeFi 应用，
将从四个维度:稳定币、交易平台、抵押借贷和金融衍生品来定位它们的目标以及解决的问题，深入分析设计原理和实现机制。
在此基础上更进一步的 探讨 DeFi 在当前区块链或者金融领域的价值，对其进行合理的推理和预期，带给读者不一样的视角。同一区块链的参与方都可以查看并验证已发生的各个交易，因此，各参与方可以在链上实现点对点 的交易，在不用再依赖传统的中心机构或可信第三方，从而降低权力的集中度，提高资源的利用效率， 大大降低交易成本。
同一区块链的参与方都可以查看并验证已发生的各个交易，因此，各参与方可以在链上实现点 对点的交易，在不用再依赖传统的中心机构或可信第三方，从而降低权力的集中度，提高资源的利 用效率，大大降低交易成本。
根据DeFi应用解决的问题，我们将其分为
基础设施/协议，财富管理/钱包，去中心化交易，抵押借贷，衍生品，保险，数字身份，预测市场，以及稳定币
。图1展示了各种使用场景在整个DeFi项目中的占比，数据筛选自defiprime.com上DeFi项目和产品，共138个。一些产品涵盖了不止一种功能，例如dYdX上既有保证金交易，又集成了借贷等功能。可以看到，除了基础设施外，抵押借贷和去中心化交易是开发者们热衷的方向，分别占到14%和19%。
图1. DeFi应用的功能，统计自138个DeFi项目/产品。来源：Defi.review, GXChain Research
此外，我们调查了defi.review[11]上各个DeFi项目抵押金额和占比。总抵押额为11亿美元，约占整个加密资产总市值的0.3%，比特币总市值的0.5%。
其中，借贷类占总抵押额的89%，去中心化交易平台占6.6%，衍生品占3.44%，其余产品占比不到1%。显然，借贷类在DeFi应用中占主导
；其中，EOSREX占51.4%，Makerdao占28%，Compound占8%，三个产品共占据了借贷类抵押额的87.4%。EOSREX是EOS公链上的资源租赁平台，用户可用其租借CPU、带宽等资源。基于发展趋势和创新性，本文评估了四类DeFi应用，即稳定币、去中心化交易、抵押借贷、以及衍生品。选取的项目均基于以太坊。
稳定币大多数在以太坊上发行，1:1 锚定法币，解决加密资产波动性大的问题。本文选择技术上较有代表性的Dai进行分析。
Dai是MakerDao通过抵押ETH产生稳定币。目前，大多数DeFi产品都以Dai作为交易媒介。
加密资产由于巨大的波动性而无法被当做日常的货币使用。
由抵押资产支撑的数字货币，其价格和美元保持稳定，为了完整实现区块链的潜力。
Dai稳定货币系统通过目标利率反馈机制调整价格变化率，促动市场力量来保持Dai和美元对等，当Dai的交易价格超过1美元时，智能合约会激励人们生成Dai。
当Dai的交易价格不到1美元是，智能合约会激励人们赎返Dai，整个过程类似于中央银行使用利率机制来调控货币供给。
抵押债仓（Collateralized Debt Positions，简称CDP）合约的平均抵押率接近300%，这是一个非常高的水平。
在150%到300%之间，系统无动作，相当于使用超额抵押抗住资产贬值风险。
当抵押率<150%， 系统自动启动抵押清算，会低于市场价3%卖出抵押的ETH偿还债务并关闭CDP，CDP Creator 收到的ETH= 原ETH - 拍卖偿还Dai的ETH - 罚金。由于存在无风险套利机会，看护机(Keepers)会积极主动地监控和管理CDP。
当抵押率< 100%时，定义为小概率的黑天鹅风险，系统授权的全局清算者启动全局清算，Maker持有者作为正常运行时的最大受益方，当系统风险发生时，作为风险承担者，自动增加供给并从市场回购足够的资金以对系统进行资产重组。
任何人都可以在 Maker 平台上用抵押资产生成 Dai 做杠杆，通过 Maker 独有的智能合约 CDP。
CDP 保存用户所储存的抵押资产，并允许用户生成 Dai，但是生成 Dai 意味着生成一笔债务。这笔债务会将 CDP 中的抵押资产锁定，直到用户偿还 Dai 后才可以拿回抵押资产。有效的 CDP 都 是有超额抵押的，这意味着抵押物的价值高于债务的价值。当系统风险发生时，作为风险承担者， 自动增加供给并从市场回购足够的资金以对系统进行资产重组。
b）决 定 Dai 持有者在全局清算时将收到的抵押资产价值。
初始目标价格将设为和美元1:1，逐渐会和美元软锚定。
2、
目标价变化率反馈机制，在目标价变化率反馈机制下，当 Dai 的市场价格低于目标价格，目标价变化率会提高。这会使得目标价格升高，从而利用CDP生成Dai变得昂贵。
同时，升高的目标价变化率会使持有Dai的资本回报增加，从而导致购买Dai的需求增加。减少的供给和增加的需求会使得Dai的市场价格升高，趋近其目标价格。
1、启动全局清算，足够多的由Maker管理者选定的全局清算这可以启动全局清算，中止抵押债仓的创建和操作，冻结喂价；
2、
进行全局清算兑换，当全局清算启动后，会给Keepers一段时间去基于固定喂价处理 Dai 和抵押债仓持有 者的对应索偿。
在这一过程结束后，所有的 Dai 和抵押债仓持有者可以兑换固定比例的 ETH。
当全局清算启动后，会给Keepers一段时间去基于固定喂价处理 Dai 和抵押债仓持有者的对应索偿。
在这一过程结束后，所有的Dai和抵押债仓持有者可以兑换固定比例的ETH。
加密资产交易平台多为中心化机构，用户资产存在交易对手风险。
去中心化交易(DEX)旨在使用户拥有自己资产的所有权的前提下，实现交易撮合。
本文分析了Kyber Network和Uniswap两种DEX模式。Kyber Network[12]是一个完全去中心化的交易解决方案，必要组件都部署在区块链上。Uniswap[13]独特的架构完全摆脱了限价订单的概念，做市商者在提供流动性时不再指定交易价格，而是只提供资金，剩下来的事由Uniswap 负责。
中心化交易所通常不会公开交易细节的源码，实际上如何运作也只有其内部人员可得知。
确保交易过程的透明与安全性，就算其中有利润的拆分也会公开在区块链上。
对使用者来说，
如果需要将1 ETH 转换成 BAT，仅需要调用Kyber Network的智能合约中的 Transfer() 函数，当交易成功时 BAT 就会直接发送到指定的钱包地址，因为只有一笔交易而且是直接从钱包发出，无需挂单与等候，所以在交易费或交易时间上都很不错。
与EtherDelta从存款、提款、挂单至少要三笔交易比较，Kyber Network优势明显，这一点正是Kyber Network的设计关键。
Kyber Network上面没有挂单的功能，取而代之的是由储备管理者（Reserve Manager）直接对智能合约设定汇率，用户交易前就可以透过网站或调用API取得汇率，由于在交易前就可以取得汇率，使用者就可以依照此汇率决定要不要在Kyber Network交易货币。
储备供应者(Reserve Contributor) 这个角色提供多种多样的加密货币，他们可以将自己的加密货币提供给Kyber Network并且分得利润。
用户有兑换需求时，Kyber将带着用户的需求在各个代币储备库间进行比价，挑选出最优的储备库直接提供一个汇率给用户进行兑换。与之相比，Uniswap和Bancor则主要是通过储备库自带的、根据库存来定价的算法提供汇率。
Uniswap 使用了一种被称为“恒定乘积做市商模型”的算法。
其中一大特点是，无论订单簿规模有多大或流动性资金池有多小，它都能提供流动性。
其中的窍门是随着需方数量（买单）的增加，渐进式地增加代币的价格。
其中x 和 y 是流动性池中的代币数量，k 是乘积。要想保持 k 恒定，x 和 y 只能相互反向变动。
比如某一交易者在此合约中用 DAI 购买 ETH，则他们正在增加 x（因为增加了流动池中的 Dai），同时也减少了 y（因为减少了流动池中的 ETH）。
但这个反向变化不是线性增长的关系。如果现在用户要购买100ETH而不是10ETH，那么在购买10ETH所需的Dai的基础上增加10 倍，可能并不够用，事实上所需的Dai是渐进式增加的。图3为合约中的token变化的曲线。
Kyber Network 上面没有挂单的功能，取而代之的是由储备管理者(Reserve Manager)直接 对智能合约设定汇率，用户交易前就可以透过网站或调用 API 取得汇率，由于在交易前就可以取 得汇率，使用者就可以依照此汇率决定要不要在 Kyber Network 交易货币。储备供应者 (Reserve Contributor) 这个角色提供多种多样的加密货币，他们可以将自己的加密货币提供给 Kyber Network 并且分得利润。
用户有兑换需求时，Kyber 将带着用户的需求在各个代币储备库间进行比价，挑选出最优的储 备库直接提供一个汇率给用户进行兑换。与之相比，Uniswap 和 Bancor 则主要是通过储备库自带的、 根据库存来定价的算法提供汇率。
流动性提供者可以向池中增加流动性时，他不能只向交易对的一方提供流动性，这样会改变两种代币间的比率、设定出一个新交易价格（这是个危险操作，因为他将立即被交易对手套利，造成损失）。
例如，某一流动性提供者仅增加了1,000ETH，则合约的新比率为 100,000/2,000 = 50。套利者将蜂拥而至，直至该比率再次变成100:1。流动性提供者必须为交易对的两个币种提供等值的资金 (Uniswap接口将确保不会出现错误操作）。
流动性提供者获得的奖励是总交易量的0.3%，假设其注入的金额相当于总流动性池的10％，因此合约会产出一种流动性代币 (liquidity token)，将其提供给市商，使其有权获得池中可用流动性的10％。
这些代币不是用于交易的代币，而只是一种用于记录流动性提供方债权的记账工具。
如果其他人随后存币或者取币，则将会产生或者销毁新的流动性代币，保证每个人在流动资金池中的相对份额保持不变。
目前，抵押借贷DeFi最普遍的应用场景，用户可借款的额度由抵押物的价值决定，不再由自身信用决定，从而保障了贷款人的资金安全。
DeFi 借贷市场则是近两年进入公众视野，最早的产品是MakerDao，于2017年末上市，现在依然是以太坊上的头部应用。
我们已经在稳定币中介绍了MakerDao，下面介绍另一个借贷应用：Compound。它于 2018 年 09 月份推出，定位为一个货币市场平台，用户可以放贷加密货币赚取利息或者从平台上借用加密资产。
2）由于存储成本和风险造成的加密资产负收益率，没有自然利率来抵消这些成本。
用于借用以太坊代币，没有中心化交易所的风险，运作适当的货币市场能够创建一种安全的正收益率方法来存储资产。
货币市场由MoneyMarket合约来维护账户余额和资产负债表，后者满足国际会计准则：
Cash + Borrows = Supply + Equity 2-2
Compound协议聚合每个用户的供应，当用户提供资产时，它就成为可替代的资源。
用户可以随时提取资产，而无需等待特定贷款到期。
提供给市场的资产由ERC-20代币余额(cToken)表示，该余额使所有者有权获得越来越多的标的资产。随着货币市场累积利息，cTokens可以转换为越来越多的标的资产。
使用cTokens作为抵押品，Compound允许用户从协议中无摩擦地借用，以便在以太坊生态系统的任何地方使用。
用户只需指定所需的资产，没有谈判条款、到期日或利率，借款是即时和可预测的。
与提供资产类似，每个货币市场都有一个由市场力量设定的浮动利率，这决定了每种资产的借贷成本。
在每个货币市场，利息是由供需来实现均衡，当需求增多时，利息升高；当需求减少时，利息降低。它主要涉及到如下概念：
U = Borrows/(Cash+Borrows) 2-3
2）利率和需求挂钩，借入利率（Borrowing Interest Rate, BIR)：
3）贷出利率（Supplying Interest Rate, SIR）等于借入利率：
根据上述公式，我们假设这个利率是按天来计算，一个直观的例子如图3所示：
利率的历史由利息指数索引捕获，它会因为用户的存取行为改变。
一个借款者的余额与利息之和等于最近检查点的资产与现在的index的商，以元组的形式存储。每当一个交易发生，供应和借款利息率都会发生改变，在新的交易发生之前，利息率的计算公式是：
Indexa,n = Indexa,(n-1) *(1+r*t) 2-6
其中a代表资产类型，n代表索引，r是最近的利率，t则代表区块数。
用户可以贷款的前提是在合约中存有余额，借款人可以随借随还，当用户余额资产低于抵押率时，将会启动清算流程，相应的，贷款人可以随存随取
。
DeFi在衍生品方面的应用出现的更晚，尚在刚起步阶段。dYdX和Cdxproject[14]的应用上线不到一年。
dYdX是一个去中心化的金融衍生品协议，其用智能合约重写衍生品的交易规则，用户可以通过借入资金来放大杠杆，用来做空或者做多ETH。
Cdxproject可以让投资者建立信用违约互换(Credit Default Swap, CDS)，从而对冲交易平台被攻击而导致资产丢失。本文选择了dYdX进行详细分析。
目前的产品是Expo[15]，提供sETH/lETH作为空单和多单，主要的角色包括：
1）借贷者：出借资金，发布包括资金的种类，数量，保证金数量，利息等信息；
2）交易者：借入资金，卖出owed token，持有held token。
1）Margin contract：保证金交易的业务逻辑；
2）Proxy contract：代表用户完成各种资产的转移；
3）Vault contract：作为一个储备金库托管用户在保证金交易中的资产。
出借人把自己手里持有的某个token 以指定借出的利率和保证金借出去，通过转发借贷消息，无论是链上还是链下的平台，dYdX不管借款人和贷款人如何达成贷款共识，这意味着可以通过传统的中心化的方式来撮合。
买盘可以像贷款一样，通过多种方式撮合，交易者通常选择价格最佳的买盘。
dYdX使用Exchange Wrapper来重新封装了去中心化交易所的智能合约
，比如0x协议。交易者可以使用这个Exchange Wrapper或者自己来开发Exchange Wrapper。
交易者通过调用Margin合约来开启保证金交易，包括交易者，接受借款，买盘（指定owe->held token），Exchange Wrapper地址，owed token，保证金使用owed/held token支付，保证金数量，交易者的地址等信息。
Margin智能合约将确认借贷是否生效，依次调用Proxy转移贷款人的代币并调用Exchange Wrapper来执行买盘交易。
交易者可以在任何时间平仓，Margin合约收到平仓消息时，会执行清算，调用proxy转移借入资产和利息给贷款人，剩下的则是借款人的资产。通常
由贷款方来监控借款人的价格仓位，现在可以委托给第三方完成。
过去的一年里，我们看到DeFi众多应用进展迅速。各个应用的抵押额总和从一年前的1.74亿美元上升到11.8亿美元，增幅接近七倍[16]。
DeFi应用现在的规模还非常小，发展刚刚起步。和整个加密资产相比，不到1%的规模。
金融作为区块链的主要应用场景，我们相信DeFi在未来有很大潜力，尤其能够帮助通证找到它们的使用场景，优化通政经济。传统金融巨头不仅开始研究相关技术，也在和区块链公司合作，希望避免自己被新技术颠覆[17-18]。
