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DEX （去中心化交易所）是以太坊智能合约平台最伟大的发明，以Uniswap为代表的协议持续占据以太坊上大部分交易量，然而要和他们的中心化交易所竞争绝非易事，除了绝佳的UI/UX体验，还需要在速度，流动性，费率，甚至是可组合性（区块链特性）上做文章。然而，目前的现货DEX都是基于AMM模型，而X*Y=K恒定乘积做市商模型最先由Uniswap率先实现并推广，使交易对的两种资产数量乘积恒定不变来推进市场交易。虽然Uniswap在DeFi领域开创了新时期的先河，成为了DEX领域的龙头，但恒定乘积做市商模型存在的滑点与无常损失仍饱受诟病。随后我们开始看到更有效的集中流动性模型, 预言机定价模型以及订单簿模型的出现。目前DEX现货交易占据整个加密现货交易的11%（其他为中心化交易所）, 而这个数字在一年前仅为6%，虽然我们没有看到这一年中市场份额的快速增长，但是其过往稳定的持续性的增长趋势，以及随着区块链技术的发展（扩展性和可组合性等）以及其上可搭建产品的设计多样性以及迭代，让我们相信其未来与中心化交易所竞争的潜力。
在传统领域，衍生交易按照规模来讲是最大的市场，比如2020年整体的衍生品市场的名义价值大致为840万亿美元，而对应的股票、债券等现货市场成交规模约为170万亿美元，衍生品市场的规模是其现货资产成交量的4-5倍。当然在加密领域也不例外，而加密行业中最常见的衍生品合约为永续合约，它就是一种“创新型”期货合约，由BitMEX首创。传统合约都有到期交割日，而永续合约没有交割日，可以持仓到永久，所以被称为永续合约（Perpetual Contract）。该合约允许用户利用杠杆做多或做空相关资产，并且通过费率机制锚定于基础资产市场价格。当合约价格高于标的的现货价格，资金费率为正，意味着多头向空头支付资金费率，反之资金费率为负，空头需要向多头支付资金费率。显然，永续合约会比现货产品的设计更为复杂。而市场上玩家逐步意识到这里的机会，如果哪些协议可以搭建更具扩展性，可用性的链上永续交易平台，那么它们会有巨大的机会复制DEX现货交易在加密行业的成功。目前按照交易量计算前五大去中心化衍生品协议分别为dYdX, GMX, Perp v2, Perpv1, Drift, 而他们累计占有2%的市场的份额，而这个数字在一年前仅为0.2% (10倍增长）。
而我们将根据不同的交易模型，其中包括无流动性的vAMMs（第一代），有流动性的vAMM(第二代），预言机定价以及订单簿等，分别从流动性提供者（LP), 交易员以及代币质押者角度分析每个模型的设计取舍， 当然我们认为核心竞争力应该主要来自于以下方面 1）处理好交易量和流动性相辅相成的关系，深流动性吸引更多的交易，而更多的交易量又会激励更多的流动性 （流动性提供者和交易员为对手关系）；2）相比于中心化交易所，区块链提供了可组合性和可互操作性，而随着区块链逐步从单片链过渡至模块化区块链，同时以太坊DS（Danksharding)，Cosmos跨链账户，跨链安全等功能的上线，我们认为未来的Defi产品的设计将变得更为多样，比如我们可以利用Uniswap的LP仓位在dYdX上进行杠杆借贷；3）为用户提供更好的UI/UX， 避免流动性分散带来的冗余的界面，用户不得不在不同的平台中切换交易 ，也避免将复杂的技术显示在产品端 4）长期价值捕获的代币。
第一代vAMMs
Perpetual v1
Perpetual 协议是一代vAMMs的代表，其永续合约部署在xDAI网络上。尽管其交易量较为可观，但是大部分为套利者。vAMMk可以理解为复制AMM流动性深度的交易系统，但是其实质上并没有任何流动性，而流动性深度体现为设置虚拟参数。所以比如我们在Uniswap v2 池子中创建了一个ETH/WBTC的池子（各100万美金), 那么虚拟AMM可以理解为v2这个池子流动性曲线的复制品，好像ETH和WBTC各有100万美金。在这个设计中，X*Y=K为控制50-50AMM池中流动性的核心公式，X为资产1的数量，Y为资产2的数量，K为乘积，K为恒定变量。在Perpetual协议设计中，交易者可以直接与vAMM 进行交易，而无需交易对手(没有流动性提供者）。vAMM 提供有保证的链上流动性，具有由恒定产品曲线设定的可预测定价, vAMM 还可以被设计为市场中立和完全抵押模型（之后会介绍）。当与使用自动做市商 (AMM) 进行代币交换和价格发现的应用程序（例如 Uniswap 和 Balancer）不同， Perpetual Protocol 仅通过恒定乘积曲线来进行价格发现，以便处理杠杆和仓位。因为K为恒定变量，所以流动性深度始终保持一致。而当单个资产价格处于单边行情剧烈波动时，其流动性会萎缩，会给协议，用户，甚至是代币持有者带来巨大风险。
Perp v1的以太坊市场部署于2020年12月，以太坊价格为800美金，随后以太坊经历了单边上涨行情，从1400美金一路飙升至4000美金。要使合约价格（vAMM)与市场价格保持一致，那么要确保足够多的多头仓位，将合约价格推高。而我们之前提到，当永续合约中的合约价格低于市场价格时，交易费率为负，空头需要支付给多头费用，所以市场的多空比例持续保持在95：5以上。同时，在早期流动性不足的情况下，项目方通常会通过交易机器人（并不套利）去维护未平仓合约，确保合约价格与外界价格保持一致。
协议的保险基金的设置通常是为了应对黑天鹅事件并且给多头支付费用。当然还有一个重要原因，“Terminal Price Reversion”。在这个设计中，由于一切流动性并非真实流动性，并且K为恒定系数，当协议上所有仓位关闭时，合约的价格会回到部署时候的价格(800美金）。所以在这种情况剧烈的单边上涨行情下，所以空头和协议保险基金需要支付高昂的手续费激励多头开仓，确保合约价格与市价一致，而当多头平仓时，合约价格会变更为为初始价格（800美金远低于市场现价4000美金，所以多头在800美金平仓，会导致巨额亏损。这种模型无法在高波动性的市场中奏效。
Drift 协议
Drift基于Perpetual的设计做了优化，比如恒定K变为动态设定。所以当资产价格变动时，流动性也会发生变化。我们没有流动性提供者的概念，但是引入了基于AMM的限价单操作，当然这个本身不会影响流动深度，流动深度来源于vAMM。比如我们可以将Drifit部署在高并发的Solana链上，基于vAMM创建订单簿。这意味着用户可以提交限价单，比如“当市场价格达到 2000美金 时，自动买入ETH。” 因为它不是真正的限价单，而是触发在某个价格下的市价单，所以根据仓位的大小会有部分滑点。但是这种设计允许了用户可以在选定价格范围内执行交易，并且提供了更好的UI/UX。
然而尽管动态K的设计缓解了Perpetualv1中的“Terminal Price Reversion”的问题，但仍然会导致合约价格(Mark Price) 与现货价格（Index Price)发生偏离。我们仍然需要确保足够的仓位，维持合约价格与现货价格的一致性，所以当价格上涨时，我们有足够多的多头，而反之亦然。
我们经历了Luna（从70归零）和UST价格（从1归零）的闪崩，这期间大量空头跑到中心化交易所做空，并且需要支付高昂的资金费率。而在Drift合约上，因为合约价格高于市场价格，所以需要确保足够多的空头将协议价格拉低至市场价格，所以LUNA的资金费率飞涨。而这意味着多头和协议需要向这些空头支付高昂的费率，这期间团队发现了重要性Bug, 不得不搁浅v1的开发，而投入到新的版本开发中。所以我们认为vAMM 没有流动性的原始设计是不可行的，其Terminal Price Reversion的问题给协议和用户带来了巨大风险，同时合约价格很难持续与外界保持一致。同时，资金支付的不平衡也会造成保险资金（为了应对黑天鹅事件）的耗尽，而将风险转接给代币持有者。，
第二代vAMMs
Perpv2
Perpv2 部署于Uniswapv3上，不过第二代设计引入了真正的流动性 （这里通过USDC)。用户将USDC存入Perpv2的交易引擎（作为抵押），同时创建基于虚拟USDC和BTC的范围订单，这里主要通过三种形式体现，当以太坊价格高于这个范围，那么流动性将全部为vUSDC。如果以太坊在这个范围区间，那么流动性将为部分vUSDC, 部分vBTC。如果以太坊价格低于这个范围，那么流动性将全部为vBTC。
举个例子，所以当看多的时候，比如我们在21000美金以及20%以下（16,800美金）提供流动性的时候，当市场下跌，你的vUSDC仓位会换为vBTC仓位，而你的对手方看空交易员会将vBTC卖给你，拿着vUSDC。市场继续下跌（在范围订单之内），你会储蓄更多的BTC。当市场价格接近于16800美金的时候，你就会全部持有vBTC仓位。当价格上涨，和你预期一致时，你的 BTC 的多头头寸将会持续扩大，直到价格回到入场价，此时无常损失为零，然后可以关闭流动性头寸，利润出场。当然要确保价格在你的范围订单之间波动，否则无法获得相关费用。当然这里也存在着风险。如果价格最终没有上涨，而是持续下跌，那么你会遭受损失。因为你是多头，而对手交易方也可以随时将它的vUSDC仓位卖回去。而同样的逻辑，如果BTC价格持续上涨，那么你的仓位会从vBTC变为vUSDC，即空头仓位。而如果持续下跌，你不仅会因为空投仓位损失，同时因为你并没有真正意义上持有BTC（vBTC), 其仅可以理解为一种借贷关系，那么当你需要取出USDC流动性的时候，你需要按照现价，而非开仓时候的BTC价格归还。所以如果LP没有对冲，收益并不可观。
所以对于V2来说我们认为其进入了个怪圈, 尽管它仍然需要非常专业的做市商，但是并不能为他们带来向dYdX或者其它协议的丰厚的收益。v2的流动性提供者只有在初始价格（区间）才能保证相对收支平衡，而价格偏离（无论上还是下）都会给到LP带来损失，当然手续费可以覆盖一部分。AMM的核心设计优势是为用户带来可观的被动收益，而v2的这种设计并没有吸取其精华, 对流动性提供者并不太友好。所以前期，他们同样利用了机器人去维护交易和流动性。不过在团队的努力下，我们逐步看到做市商开始进入到v2, 其中包括与TrueFi的合约。平台为交易员提供了多种交易资产，最高10倍杠杆。用户需要通过Optimism桥接资金（USDC或者ETH) 至交易引擎，并且生成10x的虚拟资产（vUSDC或者vETH)，可用于不同交易市场。平台收费主要包括0.1%的开仓和平仓费用。费率主要根据合约价格与市价的偏离程度。
对于其代币持有者，引入了一套veToken的设计方案。这个最初的想法来源于Curve Finance。这意味着PERP持币者可以将其锁定为vePERP，1年的时间。而这个vePERP除了享有平台的部分收益外，还可以决定PERP通胀的去向 （治理），用于激励各种池子以及其流动性提供者。所以在Curve上，我们看到大部分的veCRV持有者为项目方，DAO等Curve上相关池子的拥有者，目的就是参与到治理，并且将更多的收益反哺给他们自己的流动性池子，激励更多的用户以及流动性。当然，目前平Pepv2平台大部分收益都是给到流动性提供者，未来会给到保险基金，财政库以及vePERP持有者。
Rage Trade
Rage Trade 是专注于以太坊用于合约的协议。其创新在于可循环流动性的概念，目前还没有上线。和Perp2类似，它们也采用了基于UniswapV3的vAMM设计。但是其创新的提出了80-20池子的流动性提供方案，试图解决Perp2中很难为LP带来收益的问题，并且能够为更多的普通用户（不是专业做市商）带来被动收益。那么80-20的池子的工作原理是什么呢？
用户首先将它们现有的LP仓位存入Rage，比如Curve上的LP池子，GMX GLP池子（接下来会介绍），Uniswap上的WBTC和以太坊池子；Rage 将至少80%的仓位保留在原有协议上，而最多取出20%的流动性置于Uniswapv3提供流动性；通过这种方式，池子可以提供类似于Uniswapv2的支付/收益，同时可以享有额外的v3收益。这个过程主要有核心的四个步骤
1）初始状态
100%的资金存入在Rage Trade之外的流动性协议。而池子根据当前价格利用同等vUSDC和vETH, 在v3上提供集中流动性。
2)再平衡收益
当以太坊价格变动时，LP池子会储备更多单边永续仓位。再平衡收益功能会计算这些仓位的收益/亏损，并且将资产转入或者转出原有流动性协议，至虚拟池，确保有足够资金支付平仓的用户。
3）更新范围
当以太坊价格发生变动，集中流动性提供池子的仓位也会发生不平衡。这个功能确保池子可以将现有范围订单取出，根据新的价格重新部署范围订单（同等vUSDC和vETH)。
4）重置流动性
当出现行情剧烈波动（100%下跌，200%上涨），池子会储蓄大量单变仓位。如果超过池子20%的价值，那么需要用这个功能平仓。
Rage上的交易员可以在Arbitrum开最大10倍的杠杆。开仓平仓的价格在0.15%，费率为了保证和中心化交易所一致，其采用了相对综合的解决方案，其中包括计算链上永续合约与现货的价格区间2）引入Chainlink预言机3）相对效率较低的方案：手动通过治理投票
Rage尽管还没有上线，但是如果它能够实现目标，会为LP带来更好的收益，那么它可以从大量的未被充分利用的Defi上的LP仓位/资本中获益，并且通过更高的收益，并且相对安全的解决方案，吸引大量流动性，本质在提升资本效率的同时也提升整个行业的资金回报率。同时其与LayerZero, Stargate（多链入口）的合作也让我们期待。我们认为在区块链技术在迎来大规模应用前，其会是一种很好的补充方案。
预言机定价模型
GMX
GMX 为用户提供了一种基于预言机定价模型提供的零滑点的现货交易和保证金交易解决方案，其在Arbitrum和Avalanche上进行了部署。流动性提供者通过GLP提供流动性，GLP是一揽子资产的集合（BTC, ETH, AVAX, UNI LINK, 稳定币等）。GLP通过预言机，直接从其他平台上获取价格，而非通过AMM乘积曲线的方式进行价格发现。同时，GLP使得交易用户可以在市场价格执行全部交易，并且为用户带来了持续性的高收益回报 （从2月份起30%-40%)，这在熊市，以及Defi整体萎靡的情况下实在非常难得。GLP的持有者可以获得平台70的收益，而另外30%给到质押者。
在GMX开仓和平仓涉及两部分交易，用户发送情况开仓/平仓以及Keeper执行请求。两者交易成本根据现行Arbitrum手续费而异。而今日，我们也看到由于Odyssey导致链上活动大幅增加，Gas飙升，导致GMX被质疑从手续费中获利的可能。由于GMX的预言机定价模型无法像AMM实现价格发现，所以对于一些长尾，流动性较低的资产来说，无法根据实际价格进行交易（零滑点的设计）。当然，之后合成滑点的设计会试图解决这个问题，不过目前还是受限于其能够提供的资产交易类别。同时作为GLP资产的对手方，用户开仓的行为类似于从GLP 借出其期望的风险敞口（比如3个ETH的多头仓位类似于借出3个以太坊的上涨敞口），这意味着平台上的仓位受限于池子中的可用资产。
当然既然存在对手方，就存在亏损的风险。如果市场持续下跌，平台上都为空头，那么GLP的BTC和ETH等仓位会大跌，并且它们也需要支付稳定币给到盈利的交易员。但是根据历史数据，我们看到GMX的表现远超同类的指数。
对于交易员而言，GMX上提供了浮动的现货费用结算方式，取决于资产与其在GLP中预期权重的分离程度。而其保证金交易的费用固定在0.1%，其费率根据资产利用率决定。这里我们根据历史数据发现GMX的利率持续为正，这意味无论是空头还是多头，都需要持续支付正费率，因此交易者没有理由在平台上长期持有空头仓位。同时，费率相较于中心化交易所也较高，当然这对于流动性提供者和GMX质押是好事，但本质上还是牺牲了交易者的利益，给到了LP和持有者。其经济模型的设计中，30%给到质押者，同时其引入了esGMX和乘数积点的设计，确保给到GMX质押者和长期持有者最大的奖励。
订单簿模型
dYdX
当然最成功的，市场占有率最高(交易量85%)的链上衍生品平台当属dYdX， 它们采取了最容易让专业做市商接受(通过算法提供多边流动性并且提供可信订单簿）的订单簿模型。这种模型已经被像币安，FTX，Coinbase等这种大交易所采用。dYdX的费率机制，利用第三方喂价合约价格，以及各种订单类型，还有UI/UX界面，都可与中心化交易所相媲美，当然区块链的可扩展性仍然是其发展的重大瓶颈。
其原先在Starkware（zkrollups解决方案）开发，并且其交易引擎和执行引擎都依赖于中心化服务商AWS。同时，其通过流动性激励计划吸引了大量的交易者和套利者。目前其费率非常有竞争力，挂单费为0-0.05%，吃单费为0.05-0.2%，同时DYDX持有者还可以打折。其交易资产类型多样，界面用户友好，同时提供的订单类型包括市价单，限价单，市价停损单，限价停损单，成交或终止，到期订单等。
dYdX作为流动性、交易奖励（交易即挖矿），基于用户的支付手续费，以及其仓位进行发放。但是这过程中，我们也看到大量试图薅羊毛的虚拟交易发生，导致DYDX价格的表现持续低迷（从最高点跌去了94%）。所以在V4中，我们不仅仅将看到其去中心化交易和执行引擎的设计，我们也将看到DYDX的新的价值捕获设计。而dYdX从以太坊撤退，即将将v4版本迁移至至Cosmos，并且将基于Cosmos SDK开发应用链的举动也引发了行业激烈的讨论。当然官方公开的迁移的原因主要是从性能上/可用性考虑。StarkEx 的L2模式下，它们不得不部署中心化的订单簿，而在Cosmos中，可以通过去中心化的验证节点，搭建自己的生态应用链，更好地确保在保持去中心化的同时扩展交易速度。同时通过这种方式，也会给到DYDX新的价值捕获的故事，用户无需通过ETH支付交易费用，而需通过DYDX支付，同时验证节点也需要DYDX支付。当然还有监管问题，SEC,CFTC等的持续问询让dYdX坚定了其跨出中心化交易平台的枷锁，开启去中心化网络的新篇章的决心。
总结
至此，我们梳理了市面上大部分的去中心化衍生品协议的设计机制。我们相信随着产品的更新迭代，区块链技术的日益成熟，去中心化衍生品将会跟随现货市场的脚步，与中心化交易所充分竞争，共同服务这个规模巨大且高速增长的市场。
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