图1DeFiStackReference模型
结算层该层负责完成金融交易，并履行所有相关各方的义务。这包括解决潜在的冲突，并就一个系统的当前状态达成共识。在DeFi中，该功能通常由DLT提供，它实现了共识协议，并提供了在所有分布式计算机节点上全局复制状态的方法。Ethereum或Solana等DLTs也为智能合约提供了一个执行环境，这是所有DeFi协议的核心组件。DLT平台配备了一个本地代币，它在交易或智能合约执行中表示和转移价值。本地代币位于结算点和DLT应用程序层的交叉点处。它们是加密资产，但被嵌入在结算层中，并不像其他非本地代币那样作为智能合约部署。
DLT应用程序层它包括通过智能合约实现的应用程序。
?加密资产是促进整个DeFi生态系统中价值转移的DLT应用程序。任何人都可以任意定义它们，只需通过实现通常包含一个名称的特定“代币合约”，例如，Tether和一个符号，如USDT。代币合约既可以注册账户地址和余额，也可以记录代币所有权。
?DeFi协议是一个由一组智能合约实现的DLT应用程序，它利用了加密资产，并提供了一些金融服务功能。基于所提供的功能，我们可以大致区分贷款协议、衍生品协议和分散交易所。功能是汇集通过多用户提供的流动性、抵押品供应或加密资产交换等金融功能来实现的。某些函数特定于特定类型的协议，而其他函数在多个协议和跨不同类别中使用。
?DeFi组合支持一种特定类型的DeFi协议，也由一组智能合约实现，通过使用其他DeFi协议的服务来提供新的金融服务。DEX聚合器以编程方式将用户重定向到DEX，为加密资产对的交换提供最佳价格，而收益聚合器则实施策略，将用户资金投资于其他DeFi协议，并最大化其回报。
接口层DLT应用程序作为智能合约实现的，并为开发人员提供编程接口，但不向最终用户提供任何交互式图形化工具。相反，DeFi应用程序提供了前端接口，方便了与智能合约逻辑的交互。这是通过非区块链应用程序来实现的，如Web或移动设备应用程序。该层主要作为一个框架，为DLT应用程序层提供输入参数。就本文而言，这一层没有之前的一层相关，因此我们将不会在后面的章节中详细介绍它。
每个DeFistack层都与更广泛的生态系统中的真实世界实体相关联(见图1,右侧的列）。在最低层，验证器被节约地激励来处理交易和执行程序。美元、欧元和其他法定货币被被称为稳定币的加密资产用作储备。资产交换等金融功能通常依赖于外部信息：数据库运营商维护智能合约，允许在DLT中访问来自外部世界的链外数据，如真实世界的资产价格或相关汇率。最后，最终用户可以作为利益相关者参与协议的治理，或者通过用户界面与DeFi应用程序进行交互。
图2账户类型和交易记录类型
3结算层：技术原语
整个DeFi生态系统都建立在几个不同的DLTs之上。然而，就投资资金和项目而言，Ethereum是最相关的。
分布式分类账技术DeFi协议是运行在分布式分类账技术上的软件程序，如开放的、无许可的Ethereum区块链。DLTs提供了交易执行能力，并实现了共识协议，以全局地同意、表示和复制系统状态，而不依赖于单个中间节点。决定DLT是否适合于DeFi的一个关键特性是部署和运行智能合约的执行环境的可用性，即实现财务功能的软件程序。虽然比特币区块链已经提供了执行自定义代码的基本机制，但其功能是有限的。因此，DeFi协议通常运行在类似Ethereum的智能合约区块链上，并由虚拟机执行，比如EthereumVirtualMachine。
Ethereum是DeFi中最重要的区块链，但仍存在严重的网络拥塞和高昂的交易费用，这是由于DeFi交易量的增加造成的。因此，我们可以观察到，DeFi协议现在也部署在其他EVM兼容的块链上和非EVM兼容的区块链上。如果DeFi协议部署在多个链上，人们也会提到多链DeFi协议。
状态表示：账户与比特币的一个关键区别在于，Ethereum是一个基于账户的分布式分类账。Ethereum地址标识通过交易的状态转换来更新其状态的账户。账户状态存储有关余额和所执行的交易数量的信息。因此，该账户模型维护了一个包含账户状态的数据库。
如图2显示，存在两种不同类型的账户：外部拥有的账户即用户账户，和代码账户，通常被称为智能合约。EOAs可以通过特定的交易创建CAs，也称为合约创建。加密私钥控制前者；因此，交易可以由账户所有者发送。相反，后者与它们自己的代码相关联和控制。它们没有私钥，因此不能直接传播交易：CA最初是由EOA执行的。但是，一旦执行了一个合约，CA本身就可以调用其他合约。这可能导致一连串的合约调用，所有这些都在一个单独的交易中，也称为跟踪或内部交易。
图3新验证块和状态更改
状态转换：交易与在比特币中一样，交易是Ethereum区块链的核心元素，因为它们会触发和传播预期的状态变化。图3描述交易如何更新和修改Ethereum等DLT的全局状态。默认情况下，交易中包含有关交易收件人、值和数据传播的信息。收件人字段是指示交易的接收方的地址。以EOA作为收件人的交易通常只包含Value，因为EOA地址不能解释托管代码，并在双方之间作为支付。因此，当交易存储在区块链上时，EOA账户余额就会被更新，反映了这种状态转换。
根据智能合约执行的交易反而在数据字段中包含一个触发CA本身的数据有效负载。例如，在图3中的右侧中所表示的合约调用,发送方打算将50个DAI代币转移到另一个EOA上。外部交易不是指向EOA本身，而是指向代币智能合约，并且代币传递将在后续的内部交易中执行。合约在内部将EOA地址映射到其内部存储，从而记录每个所有者的代币余额。合约的状态变化体现在代币所有权的新的内部平衡中。因此，Ethereum账户的令币余额在智能合约级别处理，而Ethereum账户的Ethereum余额在协议级处理。换句话说，发送Ethereum是EthereumDLT的内在活动，而发送甚至拥有代币则不是，并且在内部交易中执行的代币传输在区块链中不显式可见。
共识协议在一个开放的、无允许的设置中，允许任何人参与，提供一个强大的、全局的账本状态是非常重要的。共识协议解决了在DLTs等分布式系统中同步账户状态的问题，以便所有节点都能达到并保持一个协议，即使存在恶意用户也可以。在DLT上下文中，共识机制保证代表状态变化的新交易以唯一的和商定的顺序附加。
共识协议的典型假设是，在一个分布式系统的n独立节点，共识可以容忍失败的一小部分节点f<n/k，k是一个参数，为每个共识协议，和其他n?f节点不受失败影响。我们又采用了另一种方法，模拟了验证者维持诚实交流所需要的潜在经济激励机制。
同时，已经设计了许多不同的共识算法，工作证明和股权证明是到目前为止最常见的一种。例如，比特币依赖PoW来达成共识。没有PoW，恶意用户很容易创建笔名账户，破坏分散网络的权威或权力，或获得对网络的控制。这也被称为Sybil攻击。PoW可以防止此类攻击，并通过要求节点执行计算密集型任务来参与向区块链添加新交易的过程，从而获得坚固。然而，这种方法也有一些缺点，比如巨大的相关能源浪费以及关于加密货币的区块补贴被逐步淘汰后支付安全性的问号。PoS是一种很有前景的替代方法，粗略地说，Sybil可以通过赋予共识协议中的每个参与者一个与她所持有的股份成正比的权重被阻止。在撰写本文时，Ethereum已经过渡到PoS。
4DeFi中的加密资产
加密资产用于表示和转移DLT中的价值，因此，它是DeFi生态系统中的一个基本元素。目前对术语“加密资产”的定义是不统一的，因为它们取决于上下文和法律框架。在本文中，我们将所有利用加密原语和分布式账本技术并对某人表示一些经济资源或价值的数字资产表示为加密资产。在像DeFi这样的分散生态系统中，它们可以被用作交换手段，用于投资目的，或获取商品或服务。
图4说明了引入加密资产范围的分类法。它可以根据其底层结算层的概念设计进行大致划分：加密资产既可以遵循比特币的未使用交易输出模型，也可以遵循Ethereum的账户模型。这两种设计都包括原生代币，比如比特币上的BTC或Ethereum账本上的ETH。基于UTXO的原生代币可以进一步分为注重隐私的类型，如Monero或Zcash，和透明类型，如比特币和其他替代代币。账户模型分类账支持部署任意的智能合约，因此它们也允许发行非本地代币。从技术上讲，UTXO模型账本也可以创建代币(例如，比特币中的彩色硬币）。然而，基于UTXO的DLTs的编程能力是有限的，这限制了此类代币的相关用例。因此，在下面，我们将重点关注那些部署在类Ethereumdlt上的工具。
图4加密资产分类法
非本地代币被用于许多用途，从自定义货币的定义，到代表所有权或会员声明，到表示软件游戏的访问凭证。由于代币使用的范围很难被限制，因此基于效用进行分类是困难的。然而，可以根据它们的技术设计清楚地区分令币，因为它们遵循特定的标准，该标准定义了预定义的最小功能集，由控制令币的智能合约实现。这两个主要的代币标准ERC-20和ERC-721分别定义了一个公共接口来创建可替代代币以及不可替代代币。
不可替代的代币通常用于表示和唯一地识别一些特定的虚拟资产，如数字艺术或收藏品。最近，NFTs也被发布为保证拥有体育收藏品、古董、甚至消费品收藏品等实物的所有权。大多数DeFi应用程序还不依赖于NFTs；然而，最近的发展表明，例如，NFTs可以用于贷款抵押或控制部分所有权。像离心机这样的代币CFG协议承诺通过在区块链表示为NFTs，将真实世界的物理资产与DeFi连接起来。
可替代代币在本质上是无法区分的。如上所述，它们可以被利用用于许多目的。在DeFi的上下文中，一个实用程序代币的一个例子是SNX，它在合成协议中被用作抵押品，并允许访问特定的智能合约功能。ETH/USDCLP是一个权益代币的一个例子，代表对基础资产股份的索赔，在这个具体情况下是对UniswapDEX中作为流动性准备存放的ETH和USDC金额的索赔。在联合交换协议中，它被用作ETH和USDC交易对的存款证明。DeFi中可替代代币的另一个重要用例是治理代币，它允许用户在DeFi协议的治理结构中成为具有投票权和决策权的利益相关者。MKR和COMP是MakerDAO和复合协议的治理代币示例。通常，治理代币分配给协议用户，并按持有金额成比例的部分份额授予权利。然而，最近的研究表明，DeFi治理通常实际上是集中式的，通常由协议内部人员和开发人员组成。
另一种相关类型的加密资产，由其机制设计而不是技术方面定义，是稳定币。他们的目标是稳定一个代币的价格和波动性，通过将它们的价值与一些外部参考资产挂钩。稳定币可以作为ERC-20代币实现，如DAI、美元硬币、Tether，或作为Terra链中的UST这样的原生资产实现。
稳定币的第一个也是最重要的设计选择是目标价格或挂钩：它可以是美元价格或大宗商品，如金属。第二种选择是稳定机制：在许多情况下，稳定是使用目标资产或其他流动资产作为抵押品来实现的。例如，USDC几乎完全由现金、银行存款和美国国库券支持。另一方面，Tether也支持商业票据和公司债券。USDC和USDT是集中式稳定币：它们在链上的发行和赎回对应于代币治理和投资者之间的链外执行的法定交易。因此，他们的债券发行不是自动化的，而依赖于商业银行。像DAI这样的分散的稳定币而由其他加密资产支持，并且是完全自动化和非监管的。最后，一些稳定币依赖于基于算法的方法，即根据特定的市场条件，或双硬币系统达到价格稳定，如Terra代币UST和LUNA。在此机制中，稳定币价格通过设计与另一个吸收所有波动的代币相关联，套利机制激励用户持有波动价格。然而，Terra的崩溃表明，算法稳定币的稳定性承诺不能得到保证，而且它们容易受到“稳定币运行”的影响。
一般来说，资产标记化是DeFi中的一个基本特性。通过实现一个专用的代币合约，可以在一个给定的DLT平台上表示任何其他的链外资产或链外资产。例如，在Ethereum上，人们可以发布包装好的代币，即其他加密资产的ERC-20兼容版本。包装好的BTC代币是一个突出的例子，它允许用户在EthereumDLT中使用比特币。比特币支持为1：1。由于包装好的代币的价值通常来自其他资产，人们可能会说，被代币化的现有资产通常是一种衍生形式。
5DeFi协议
在将加密资产作为DeFi生态系统的核心stacklayer组件之后，我们现在专注于DeFi协议，该协议在其基础上提供更高层次的金融服务，如借贷、借贷或交易。由于这个术语还没有明确定义，作为起点，本文对其定义如下：
定义2ADeFi协议为经济代理提供一种或多种金融服务。金融服务是通过一个或多个智能合约作为项目功能来实现的。
通常，DeFi协议及其底层智能合约是由一个开发团队作为特定项目的一部分开发的。虽然要描述出协议之间的精确边界并不简单，但对于本文，我们确定了以下主要类别，它们很好地描述了大多数现有的相关DeFi协议：
?去中心化交易所促进了加密资产的交换。
?借贷协议允许用户借贷加密资产。
?衍生品协议是一种交易平台，投资者可以在那里发行和交易跟踪潜在加密货币或真实世界资产价值的综合头寸。
聚合服务，如收益聚合器，可以实现自动化的投资组合优化策略，并作为去中心化的投资基金，是一种DeFi应用程序，通过利用智能合约的可组合性来提供新的金融服务。因此，我们将在第6节中讨论它们。
接下来，我们将描述每个类别的主要设计机制，它们所提供的最重要的金融服务以及所涉及的经济代理。我们说明了每个类别中一个具有代表性的DeFi协议的功能，以及与所涉及的经济主体的主要交互。我们还将这些服务与传统金融机构提供的服务进行了比较。在本节中，我们将重点关注部署在Ethereum上的协议。
5.1去中心化交易所
去中心化交易所是促进加密资产的程序化交换的DeFi协议。他们的设计可以遵循两种主要模式：订货簿DEXs，如0x和EtherDelta,利用部署在集中交易平台上的相同模型，以及与自动化市场制造商的DEXs。目前的研究大多集中在后者上，旨在更好地研究它们的创新设计，因此我们将注意力集中在它们上。不同于传统的基于订单的交易所，其中价格发现依赖于交易员放置的买卖订单的匹配机制，基于AMM的DEXs利用点对点池机制：对于每个受支持的交易对，特定于协议的智能合约池是由许多个人流动性提供商提供的加密资产储备，实际上充当自动做市商，并对这些合约池执行进入的交易。
5.1.1金融服务
图5使用UniswapV2协议描述了DEXs提供的服务以及它们与之交互的经济代理作为参考。DEXs的核心金融服务是促进代币的交换。互换是一种简单的代币交换，交易员根据持有代币对的储备x和y的流动性池智能合约执行。对于大多数AMM，掉期定价机制依赖于不变变量属性，例如约束两个资产的集中储备的保护功能。在常积函数的最简单情况下，储备受到方程f=x·y=k的约束。UniSwap的V1和V2版本实现了这条结合曲线。
图5基于AMM的去中心化交易所
即期汇率是代币准备金率。当执行一个互换时，一个交易员将金额?x存入交易对流动性池，并提取?y，以满足条件·=k。因此，足够大的掉期可能会导致下滑，即现货和实现价格之间的差异。激励机制确保了价格的趋同：套利者通过进行与价格下滑相反的交易来重新平衡交易池以获得利润。图5说明了在相同的DEX的池中执行循环套利策略的执。另一种策略是在不同的DEX上对同一交易对进行套利。
为了促进代币互换，流动性池发挥着至关重要的作用。DEXs利用基于智能合约的智能金融功能，能够在流动性池中或从智能合约中存款和提取代币对。任何一对代币的所有者都可以通过将它们锁定在一个流动性池中而成为流动性提供者。反过来，LP代币根据提供的加密资产的比例铸造并提供给LP。因此，LP代币代表池股份，并要求在被摧毁时收回部分基础资金。从这个意义上说，它们是资产标记化的一个例子，因为它们代表了底层池的部分所有权。存款通常尊重市场建立的比率价格为了防止套利机会的增加：一个纯粹的流动性准备行为并不改变隐含汇率，而是影响参数k。
激励机制促进了流动性的提供。由于有限合伙人承担价格风险，他们会获得费用：每一次掉期，都会向交易员收取费用，然后再由有限合伙人股东分担。部分费用可以保留在协议中并由治理部门管理，即持有协议的治理代币UNI的用户。治理代币的所有权授予投票权：所有者可以对设计选择进行投票，并提出战略决策，如修改协议参数或决定如何使用协议库。UNI的治理标志是在“创世纪”上铸造的并根据团队的决定，在有限的时间内分发给团队本身和所有协议用户，作为对参与的奖励。将治理代币作为对协议用户的进一步激励，特别是对有限合伙人的进一步激励的做法被称为流动性挖掘。在流动性挖掘活跃的时期，治理代币将出现在图5中与协议的所有用户交互中;因此，我们将它们的分布作为一种单独的交互作用来展示，以提高可读性，并强调流动性挖掘在Uniswap中仅在短时间窗口内活跃。其他DEXs，如Sushiswap和Curve，利用更系统的流动性开采计划。
5.1.2其他示例
其他DEXs在DeFi中发挥相关作用，因此值得特别考虑。例如，SushiSwap是由分叉UniSwap创建的流行协议；它们的机制设计是相似的。Curve专注于具有相同基础资产的加密资产池，并实现一个恒定函数，允许在较小的价格范围内集中流动性。Balancer和Bancor是另外两个相关的AMMs。第一种方法允许构建多个加密资产的池，而后者支持单一资产的流动性提供。
5.2贷款协议
可贷款资金协议,也被称为借贷协议，自动化加密资产的借贷。这样做，它们有助于在DeFi生态系统中实现资本的有效配置。PLFs以点对点的方式运作：借款人与智能合约进行互动，这些合约汇集了流动性，即加密资产贷款方提供的资源。与传统金融机构发行的贷款之间的一个本质区别是，利率是自动设定的，主要取决于市场条件，如贷款需求或资金池的规模，以及在治理层面上决定的参数。利率可能受到系统和方案特定风险因素的影响。
5.2.1金融服务
图6展示了经济代理如何与贷款协议提供的金融服务进行互动，如Compound。其核心服务是代币借贷。银行存款资金，作为回报，他们得到标志化资产，使他们可以及时赎回存款，加上额外的利率。例如，PLFCompound生成包装代币，其对基础资产的汇率不断增长。因此，当资金被赎回时，它们的价值就会增加了。相反，借款人在未平仓前支付平仓头寸的利息。复利利率遵循基于阈值的模型，即在特定的借款利用率于存款资金后急剧上升，而其他复合利率则遵循线性和非线性模型。
图6贷款协议
债务头寸的担保化是PLF合约所建立的核心金融功能。通常情况下，只有在提供抵押品后才允许借款第三方违约风险。由于加密资产波动和交易对手匿名，PLFs通常要求此类头寸进行过度担保。在Compound中，抵押品是通过与提供流动性的相同的合约功能相互作用而提供的；因此，借款人通过抵押品赚取利息。然后，DeFi用户就可以借用其他加密资产。借款所支付的利息创造了支付贷款人利息的准备金。
价格波动可能导致抵押品头寸不足：如果借款人没有提供额外的资本，贷款可能会被清算。监管者是监测市场的经济监管机构，寻找抵押不足的贷款。在Compound中，按照设计，保管者只能偿还借入的一部分，并以相对于市场价格的折扣获得借款人的一小部分抵押品。在新的市场价格下，借款人的抵押品足以支持贷款加密资产的一部分未清算，或者它将会进行随后的清算。部分费用可以保留在协议范围内。PLFAave利用了一种与Compound类似的机制，但它给予清算人更高的折扣。在其他协议中，如MakerDAO，管理员可以拍卖抵押品，偿还贷款，并收取执行清算的费用。在Compound中，协议使用直接奖励治理代币，作为流动性挖掘计划的一部分，以激励使用。治理成员可以就一些变化进行投票建议，例如，已接受的代币、抵押化阈值、建立利率的参数和其他设计方面。
图7衍生工具协议
5.2.2其他示例
Aave是锁定总量中最大的PLFs之一。它提供类似于复合利率的金融服务，用户可以在稳定利率和可变利率之间进行选择。MakerDAO是另一个允许锁定资本来铸造DAI的贷款协议。其他相关的协议被归类为PLFs的是AlphaHomora和Liquity。
5.3衍生工具协议
我们现在考虑在分散的背景下发行和促进金融衍生物合约交易的协议。虽然DEXs和PLFs已经得到了深入的研究，但关于衍生协议的学术文献却比较少。DeFi衍生品是一种跟踪基础资产价格的加密资产，这些基础资产可以是另一种加密资产、一种传统金融资产、一种商品或已定价的真实事件。衍生品协议的范围从看涨期权和看跌期权到期货、远期合约和永久掉期。合成资产可以在没有实际所有权的情况下接触到资产。为了追踪底层资产的价格，这些DeFi协议利用了Oracles，即智能合约，作为DLT和外部世界之间的桥梁服务，允许检索真实世界的链外数据。集中式金融投资者依赖于接受和结算订单的中介机构，而衍生品衍生品协议用智能合约替代它们，在自动确定的条件下发行金融工具，提供抵押品以防范风险。
图7说明衍生协议的合成代理与涉及的经济代理之间的相互作用。该平台主要专注于合成永久合约，或合成合约，它允许用户在没有到期日的情况下下注未来的价格，并在不拥有它的情况下复制基础资产的回报。它支持真实世界的资产，如法定货币和大宗商品，以及跟踪一般DeFi市场动态的加密资产和指数。
对于PLFs，过度抵押化是协议设计的一个关键要素。声明者必须提供ETH或SNX，这些代币是协议的原生标记，以发布代表衍生合约的合成，以及一个跟踪生成合成的数量的“债务”代币。两者都是标记化资产。为了解锁固定的抵押品，用户会烧掉合成器和债务代币。债券发行依赖于一种汇集机制：当投资者发行合成债券时，债务代币将作为系统中整体债务的一小部分产生。后者的波动反映了基础资产的价格变化。因此，当资产的价格发生变化时，个别投资者的债务将独立于该特定资产的头寸的影响。因此，声明者作为所有合成器交易所的集合交易对手。
一旦合成了，交易员可以在集成和补充合约发行过程的专用平台上交换或押注未来的价格。虽然交易活动需要支付一笔费用，但交易活动主要有两种奖励方式。首先，当陈述者通过流动性挖掘计划提取抵押品时，可以获得奖励：合成者采用通货膨胀货币政策，持有者可以在燃烧合成代币赎回抵押品时申请新铸造的SNX。其次，者赚取交易者支付费用的一小部分，与股份资本成比例。费用部分保留在协议财政中，并用于向一些治理成员支付工资。
衍生品协议也依赖于其他用户来强制执行激励机制。仲裁进一步确保价格趋同：如果合成价格与基础资产偏离，例如，如果合成资产被低估，套利者可以在其他地方廉价购买它，并在不考虑市场价值的协议生态系统中利用它。此外，Keepers清算担保不足的头寸，这些人收取识别这些头寸的费用，并开始清算，并对其进行罚款。然后，罚款被重新分配给其他股东，而剩余的抵押品被返还给清算账户。
其他相关的衍生品协议是dYdX和Nexus。前者，类似于合成公司，提供永久合约，此外，它还允许进行保证金交易。相反，后者专注于提供保险工具来对冲投资策略中的风险。Barnbridge提供工具来标记化，从而对冲风险，而Hegic提供许多不同的衍生合约选项。
5.4DeFiPeer-to-Pool模型：一个泛化框架
在描述了主要的DeFi协议类别及其机制设计之后，我们现在将DeFi协议和它们提供的金融服务抽象到一个适用于大多数协议的通用框架中其中的小专业。
首先，协议通常基于池加密资产的能力提供服务。图8说明了这个概念，它被定义为Peer-to-Pool模型。智能合约用于保管或托管锁定其资金的资本提供商的加密资产，例如，在DEXs中提供流动性或作为PLFs的抵押品。资产池是在DeFi生态系统中提高流动性的主要方式，它允许金融交易不依赖于匹配机制或与同行交易对手的交互。相反，DeFi服务是自动化的，结果也是确定性的，因为金融功能遵循智能合约本身中描述的逻辑。
图8DeFiPeer-to-Peer模型
通过访问DeFi协议服务，积极要求流动性的服务客户，如加密资产的借贷或交换，在使用时支付费用或利率。资本提供者被动地赚取收入，并参与流动性挖掘计划，作为对有限合伙人承担价格风险的奖励，并因为它们通过提供流动性改善了协议提供的服务。他们对锁定加密资产的索赔通常使用标记化资产处理，这些资产证明所有权，并使所有者能够提取标的资产。
除了支付给资本提供者的费用外，协议还纳入了其他激励机制。管理者发起了一项由智能合约不能自动触发的收费交易，而仲裁者则进行有利可图的交易活动，以确保价格趋同。Oracles也是DeFi的相关组成部分。他们的运营商获取数据，并为所提供的服务收取费用，从而实现与链外数据的交互。协议代币所有权授予治理成员决策权和投票权。
最后，不同协议之间的定价机制也很相似。代币供应是通过燃烧和铸造它们来处理的，以调整稀缺性。稳定币的价格稳定使用抵押品作为储备或通过替代算法方法，如双硬币。这种机制允许匹配任何金融资产的价格，以及衍生品合约的价格。DEXs利用结合曲线和保护定价函数来对资产进行定价，并利用Orgacles将外部信息来源纳入协议中。
6DeFi的组成
到目前为止，我们已经认为DeFi协议是独立的实体。然而，DeFi协议也可以通过“DeFi组合”来安排，利用其他DeFi协议提供的金融功能，提供新的金融服务。因为可组合性已经成为当前DeFi开发的一个中心方面，我们现在主要关注智能合约级别上的协议交互。
图9DeFi的组成示例
6.1概念化
为了说明DeFi组合的概念，我们参考了图9。它展示了在智能合约级别上的两个交易的执行情况。两者都触发了相同的金融服务，即交换由UniSwap合约“DEX交易对”执行的两个代币。上面的一个是由EOA触发1英寸协议的“路由器”智能合约启动的，而底部的一个是指向UniSwap的“路由器”合约。1英寸合约的目的是比较几个DEXs的价格，并将用户传送到提供最佳价格的交换机上。在这个示例中，价格最好的目标协议是UniSwap。因此，指向1英寸的交易是DeFi组成就是这样一个例子：1英寸协议提供了一种新的金融服务，即，它比较跨DEXs的价格和流动性，并与其他DeFi协议相关的智能合约进行交互。在上面的示例中，智能合约触发多个合约，这些合约随后调用其他合约。此调用级联发生在由最终用户执行的同一交易中，该最终用户控制着一个或多个外部拥有的账户。鉴于这个概念化，并且接下来,我们对“DeFi组合”的定义如下：
定义3DeFi组合通过在一次交易中利用多个DeFi协议特定的智能合约的组合来提供新的金融服务。
6.2聚合器
在撰写本文时，DeFi组合最相关的实现涉及到聚合器的类别。上面描述的例子介绍了1英寸的DeFi应用程序，它分析不同DEXs的价格，并自动将用户路由到提供最佳价格的一个。1英寸可以被认为是一个需求端聚合器，也就是说，它以编程方式将用户重定向到DEX，提供加密资产的最佳价格。更重要的是供应端聚合器，也被称为产量聚合器，即实现跨多个DeFi协议最大化用户返回的策略的服务。
图10收益聚合器
收益聚合器目的是通过比较跨多个DeFi协议的多元化金融服务的回报，使加密资产投资组合的价值最大化。根据优化的投资策略跨协议转移资产的概念被称为收益耕作。优化策略和基础资产在不同的协议中有所不同，但它们的主要机制是相似的：用户将资本锁定在一个合约中，根据用户的偏好，如风险配置文件和治理参数，通过编程方式将资本分配给一组其他的DeFi金融工具。收益聚合器的工作方式与传统的投资基金类似，关键的区别在于，点对点池机制不需要经纪人或托管人。
6.2.1金融服务
图10描述了收益聚合器和所涉及的经济参与者的一般机制。它是基于闲置财务协议。与DEXs和PLFs相比，治理具有更为突出的作用，因为收益聚合器提供的核心金融服务是优化策略的设计和部署。这些方案由协议开发团队提出并由治理成员投票决定，而收益聚合器协议充当了一个自动的基金管理器。然而，在某些情况下，策略是半自动的，基金经理发挥着积极的作用。
一旦制定了一个策略，就创建了一个Vaultcontract。在Idle的最佳收益策略中，Vault收集由个人投资者提供的单一加密资产，这些投资者反过来获得策略代币，即代表投资总资本的部分所有权的代币化资产。这些都是根据资本提供铸造的，可以销毁来赎回。因此，战略的执行主要取决于流动性汇集阶段。更普遍的来说，池的组成可能因策略而异，例如，池可以收集代币，如包装的代币和代币化资产，但也可以收集Rari资本中的一篮子代币。
一旦资金被收集起来，收益聚合器就会将资金部署在策略中，需要将其投资于其他与收益相关的DeFi协议中。在上述例子中，收益耕作策略涉及到PLFCompound。其他聚合器也利用DEXs及其流动性挖掘程序。例如，收获金融实施了基于DEX的策略，将资金存入流动性池，该协议收集和重新分配流动性挖掘奖励。因此，当投资者赎回他们的资金时，他们以多种方式获利：他们从收益聚合器本身获得治理代币，以及对其他协议的投资收入，包括交易费用或利率和目标协议的治理代币。收益聚合器在收入中保留了一笔绩效费。
6.2.2其他示例
除了IdleFinance，聚合器如PickleFinance，他们的策略是基于投资与投资回报最高的流动性池相关的LP代币。HarvestFinance提供了在这两种策略中进行选择的可能性。其他的，比如YearnFinance，提供一些产品，需要更复杂的策略，结合多个协议和利用杠杆地位，或明确地将其产量策略建立在稳定币，如Fei或者wBTC，比如Badger。
6.3调查DeFi成分
图9中所示的示例显示了一个简单的嵌套结构，其中1英寸使用UniSwap的“交换”金融功能来与DEX交易对wETH和USDT进行交互，和图10描述了聚合器如何利用由其他协议提供的金融服务。然而，以前的工作已经表明，这些组合物可以深度嵌套，并涉及多个深度级别的多个DeFi协议。术语“金融乐高”经常被用来说明可以组装或组合多个特定于协议的智能合约，从而提供一些新颖的金融服务。如第1节所述,显然，有必要调查和更好地理解这些成分。这样做，并继续做,我们确定了我们在下面所描述的两个可能的方向。
6.3.1构成要素提取
分离DeFi成分的构成要素是一种可能的研究方法。在此上下文中，构成要素是一种通用模式，它出现在多个交易中，但始终实现相同的财务功能。例如，再次考虑图9:“交换”构成要素总是具有相同的结构，独立于交换中涉及的代币。值得注意的是，构成要素还可以包含嵌套结构中的其他构成要素。我们提出了一种算法来识别这些构建块，并测量它们在Ethereum交易中的发生情况。构成要素提取有助于更好地理解一个新的金融产品家族，如果DeFi被越来越多地采用，它还可以在评估系统风险方面发挥重要作用。
6.3.2DeFi合约和协议网络
另一种可能的调查方法是分析可归因于特定DeFi协议的智能合约之间的相互依赖关系。我们可以从涉及DeFi协议的智能合约的交易中提取这些相互依赖关系，并构建一个网络抽象，其中一个节点表示一个智能合约，并边缘涉及特定源和目标合约的所有交易的聚合。此外，人们还可以将特定于同一协议的所有合约合并到单个节点中，并在协议级别上研究网络交互。
图11说明了协议交互网络。它的构建考虑了2021年1月至8月期间执行的所有Ethereum交易，并过滤了那些针对可以与23个已知的DeFi协议唯一关联的智能合约集的交易。相关表示由执行特定于协议的智能合约而产生的内部交易，而该智能合约又与另一个DeFi协议相关联的智能合约进行交互(如图9中所示)。因此，表示DeFi成分的存在。该网络高度连接：DeFi协议严重相互依赖。
图10DeFi协议网络
6.4案例研究：评估稳定币试验的效果
为了演示这些调查方法的实际应用，我们提出了一个案例研究，灵感来自最近在Terra区块链上的事件，在那里我们量化了特定稳定币的崩溃将在多大程度上影响已知DeFi协议的构建块。2022年5月，Terra成为一系列交易行动的受害者，这些交易行动造成了强劲的抛售压力，最终导致美元脱钩，其本土代币LUNA和UST的价格在几个小时内下跌到接近于零。市场参与者在DEX曲线上出售了大量的UST，并通过诱导科大持有者试图出售他们在LUNA和UST的所有资产，从而触发稳定运行。我们测量了对两种广泛使用的稳定币USDC和DAI的假设运行会在多大程度上影响DeFi生态系统。我们应用了中引入的构建块提取算法，对于我们数据集中的23个DeFi协议中的每一个，我们测量了包含这两个标记之一的构建块的比例，要么直接，要么间接。
DAI和USDC的结果如图12所示，分别在上面板和下面板中。虽然在许多协议中，依赖性很小，百分比低于5%，但很少有DeFi协议表现出对稳定币的显著依赖性：例如，平衡器构建块严重直接依赖于DAI和USDC。这意味着，指向这类协议的所有交易中的很大一部分可能会受到损害。MakerDAO构建块包含直接和间接的DAI，而不包含USDC，而安装适应则间接和间接地依赖于两者。其他对稳定币有显著依赖性的协议有Yearn、Curvefinance和Compound。
总之，这些结果说明了显而易见的一点：大量接触这些稳定币的方案也是那些更容易受到稳定币运行对DeFi生态系统的潜在冲击影响的方案。然而，这种调查方法使我们能够系统地评估和量化相互依赖关系，这是决策者和决策者的基本要求。
图12对稳定币运行的协议揭示
7一个跨学科的研究议程
DeFi建立在非平凡的技术原语之上，以提供不能直接映射到传统金融机构提供的金融服务。我们相信，只有通过多学科的、有深刻联系的研究议程，才能产生更深层次的理解。遵循章节2中描述的DSR模型，我们现在描述了未来的研究方向以及每个stack的子层。
7.1清算层
7.1.1多链认证协议和跨链互操作性
部分3主要关注基于EVM的DLTs。在撰写本文时，Ethereum仍然是与DeFi最相关的区块链，其总锁定价值超过400亿美元。然而，许多其他区块链提供了与我们在前面段落中描述的类似的DeFi服务，最相关的部分都是与Ethereum虚拟机兼容的。它们促进了代码的可重用性，因为同一项目可以很容易地部署在多个链上：例如，所有主要的1英寸智能合约都部署在Ethereum和BSC上。非EVM兼容链通常支持更少的DeFi协议，因为迁移现有项目的进入障碍更高。我们已经可以指出一些部署在这些替代区块链上的协议，我们注意到在第1节中描述的许多协议5现在正朝着在多个DLTs中部署其智能合约的方向前进。
在多个链上部署DeFi协议会导致运行在单独账本上的DeFi协议无法通信或调用部署在另一个账本上的协议合约的问题。因此，最近的努力旨在开发增强跨区块链互操作性的解决方案，挑战在于找到允许源分类账改变目标分类账状态的机制。
原子交换是基于在多个DLTs上执行的交易序列的协议，允许对应者在不信任的环境下协调本地代币的交换。Bridges是另一种互操作性的方法。例如，ThorChain是一个DeFi项目，它允许通过桥接区块链交换本地资产，如ETH和BTC。当这样的交换发生时，BTC被发送到索链金库，并与索链的本地标记RUNE进行第一次交易；然后，第二次交易从RUNE到ETH进行交易。一些DeFi协议实现了类似的桥，使资产能够跨不同的区块链进行迁移。此外，Sidechains可以被认为是与主区块链相连的区块链。例如，Polygon是Ethereum的一个基于EVM的缩放侧链解决方案。用户可以利用智能合约锁定主链中的加密资产，然后在侧链上解锁加密资产。由于它与EVM兼容，因此也可以在侧链中部署智能合约。Ronin是侧链的另一个例子，它是用Ethereum专门为一个流行的区块链游戏建立的。像Polygon这样的侧链被称为“第二层”解。
上述解决方案默认情况下不实现互操作性，而是允许独立、异构区块链进行通信。其他项目旨在将互操作性作为一个内置的特性，通过实现一个主链和一个特定于应用程序的链来实现互操作性。例如，在Polkadot中继链起着核心作用，可以创建默认情况下互操作的其他区块链，称为副链。Cosmos实现了类似的设计。它的目标是通用的区块链互操作性，也基于一个具有主区块链的结构，称为中心，以及可以与主链交互的不同区域。我们注意到ThorChain是Cosmos生态系统的一部分。
跨链互操作性已经成为DeFi中的一个关键方面和一个额外的复杂性层。而在写这些解决方案导致多个，有些孤立的DeFi生态系统，互操作性越来越重要，和一个相关的未来研究方向是理解这方面将如何影响DeFi生态系统。
7.1.2交易重新排序和挖掘
当挖掘者选择包含哪个交易时，就会发生交易重新排序和挖掘交易重新排序，以及在新的块被附加到区块链时如何对它们进行排序。这种做法产生的利润称为minerextractablevalue。账户状态通过触发状态转换的交易进行更新：因此，状态更新并不独立于它们包含在块中的顺序，并且交易顺序可能会影响涉及DeFi参与者的交易活动的结果，例如，通过导致意外的状态更新。这对挖掘者的激励机制和DeFi用户的交易活动都有影响，从经济的角度来看，这些方面可以通过博弈论分析和相关方法来解决。例如，作者利用博弈论来区分合法竞争和旨在最大化MEV的攻击。
以前的研究表明，理性的挖掘者被鼓励故意分割区块链，并对其安全性造成影响，以复制其他新增区块的DeFi用户执行的盈利交易。他们表明，利用交易排序的技术，如前端、后台运行和三明治攻击、清算和套利行为，是MEV的相关来源。此外，被称为中继器的集中式服务器使挖掘者与爬行区块链寻找MEV机会的第三方直接接触。后者根据挖掘者的要求付费来订购交易。调查采用这类服务背后的经济激励因素中引入的博弈论模型；为了更好地理解这一近期的现象，还需要在这个方向上进行进一步的研究。
7.2加密资产
部分4提供了一种加密资产的分类法。然而，它是不完整的，除了ERC-20和ERC-721之外，实现其他功能的新标准正在出现。此外，许多现有的加密资产，特别是代币化资产，通常是其价格来自标的资产的资产，然后可以被视为一种衍生品形式。在这个意义上的知识系统化将是有益的，以便识别多个加密资产类别，并根据其设计将它们映射到不同类型的衍生品合约中。其他相关的研究方向涉及，如加密资产和传统资产的投资组合选择，或者旨在调查哪些加密资产以及DeFi如何促进非法活动。
7.3DeFi协议
在撰写本文时，相关的DeFi协议，如Compound，正在推出基于更新的智能合约的新协议版本，这可能会实现创新的金融功能。因此，第5节中提供的数字可能很快就会过时。
理解DeFi协议的当前结构和特征，以及新的协议，是一个由经济学家可以通过机制设计方法来建模的问题。这可能有助于设计具有理想特征的协议，例如旨在达到社会最优状态。推广协议机制设计以优化其功能和设计新的特性也是一个相关的目标。需要适当的建模、模拟和实现的工具来实现这些目标。同样重要的是，设计金融模型，以降低与现有协议相关的金融风险，并将从传统金融的知名方法适应DeFi协议的创新协议设计。然而，在将机制设计应用到区块链上存在一个问题，因为“设计者”可以创建自己的代币。这不是标准微观经济理论通常考虑的可能性，这限制了标准机制设计结果对区块链的适用性；提出了在拍卖中克服这一限制的模型。
需要更详细地研究的另一个相关方面是关于如何管理DeFi协议的治理，以及这如何影响集中化。与此严格相关的是开发和隐藏在DeFi项目背后的实体的角色。即使这样的组织管理大量的客户资金，他们似乎仍然由小群个人管理，正如FTX崩溃所显示的那样，谁对他们的项目知之甚少。在这个意义上，一个有希望的方向是，例如，比较DeFi生态系统中的相对协议大小是否转化为它们的组织规模，并分析跨DeFi参与者的治理代币分布。
最后，与传统金融相比，DeFi协议仍然是一个小众现象。重要的是要了解DeFi可以在多大程度上普及给更广泛的受众。调查如何了解公众感知DeFi生态系统，包括什么是常见的误解，以及DeFi是否被积极看待，或者更好地了解投资者的概况，以及他们为什么要转向DeFi，将是非常有益的。与此同时，必须评估投资欺诈者在多大程度上利用DeFi，并调查DeFi用户面临的风险是否与更普遍投资于加密货币的用户所面临的风险不同。
7.4DeFi兼容性
部分6描述了可组合性是如何成为DeFi生态系统的一个相关方面。分析DeFi协议的相互依赖关系只是一个更全面的系统风险评估的第一步。例如，先前的研究表明，在特定的市场条件下，利用过度抵押化的DeFi协议可能会遭遇流动性枯竭的问题，并导致资不抵债。此外，重复标记化的资产可以在DeFi参与者之间创建依赖关系并引发稳定性问题。未来的研究应该关注于更深入地理解系统风险，例如通过分析代币流以及协议依赖，同时要考虑在加密生态系统中，也要考虑传统金融系统的潜在溢出效应。未来的研究还应特别关注是否以及如何在金融科技和传统金融生态系统中进一步整合金融金融领域。
8总结
我们将DeFi协议提供的技术原语和财务功能系统化。我们首先描述了底层的技术原语。然后，概述了在DeFi中使用的各种类型的加密资产，并重点介绍了提供金融服务的特定DeFi协议类别，如向经济代理交换或借贷和借贷加密资产。接下来，我们描述了如何通过组合将DeFi协议组装成复杂的金融结构。我们还指出了可能的调查和测量方法，可以用于解开DeFi协议的构建结构，或研究更广泛的DeFi生态系统的网络结构。为了说明这些方法的实际适用性，我们展示了稳定币运行如何影响其他DeFi协议。最后，我们提供了未来研究方向的指向，有助于理解DeFi协议及其生态系统，如协议依赖和智能合约可组合性，在全面的系统风险评估和跨DLTs互操作性方面的调查。
DeFi以一种前所未有的方式整合了技术、金融和社会经济的复杂性。由于DeFi目前仍然是一个小众现象，没有与命令系统相关联，所以这一发展可能会被忽视。然而，随着加密资产与传统金融部门的日益整合，我们需要新的方法来识别、调查并最终理解与这些发展相关的风险。嵌入在多学科设置中的科学方法为这一挑战提供了最有希望的答案。
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