HashKey:全景式解讀 DeFi 永續衍生品生態版圖與發展脈絡


永續衍生品發展脈絡

永續衍生品發展的第一階段是反向永續合約,即 Bitmex 在 2016 年發展出來的比特幣反向永續合約。傳統交割期貨都存在結算日、交割、合約移倉等機制,永續衍生品通過質押、資金費率和價格跟蹤三個機制的結合,讓永續合約大放光彩。但直到 2020 年大批交易所才紛紛跟進永續衍生品。

根據 BitMex 的研究,反向合約做多的收益率是不平衡的:反向合約主導的的市場,漲跌做多者更加不利。後由於穩定幣的引入,正向合約開始替代反向合約,因為其收益率更加線性。也就是反向合約具有凸性,出現了類似期權裡 gamma 的性質。因為比特幣實際上並不是正態分佈的,一段時間內是具有漂移項的,做多和做空的收益比並不平衡。正向合約彌補了反向合約非線性的部分。


永續衍生品的第二階段是鏈上永續合約,在 2020 年 DeFi summer 中鏈上 AMM 走向大眾,永續衍生品也隨之啟動。第二階段可以看做是永續衍生品的概念驗證到落地,每天有幾億美元的交易量。由於效能的限制,還沒有到大規模使用的階段。


第三階段是隨著 Layer2 上線,永續合約的底層效能的限制突破,伴隨著訂單薄重新成為專案的可選方向,以及 Uniswap V3 的集中流動性的自帶訂單薄特性,讓專業的做市商和交易員進入。衍生品不僅是投機,複雜的鏈上衍生品策略組合開始被採用。

我們認為永續衍生品第四階段是永續期權將在 2022-23 年成為新的交易者認可的工具。隨著 Paradigm 對永恆期權(everlasting option)的討論以及一些專案落地鏈上永續期權,會有更多的協議參加這個非線性遊戲。第四階段市場將開始理解非線性衍生品帶來的 greeks 交易機會和組合機會。永續期權解決了交割期權流動性被分割在二維平面的困境。長尾資產將獲得更多關注。而且由於波動比較大,會讓他們成為交易員喜歡的品種。

永續衍生品最後會和其他交割衍生品一樣並存,為非永續合約對跨期限衍生品套利衍生出更多策略。市場回到多產品狀態,流動性大幅提升,這才會進入到樂觀主義者談論的衍生品市場遠大於現貨市場的階段(也就是套用 TAM 的估算方法)。第四階段另一個重要的特徵就是固定收益衍生品開始流行,這樣真正進入到一個很機構化的時代。利率這個之前沒有被交易過的產品就補齊了。

我們認為永續衍生品具備以下功能:

一種方便博弈方向的工具。市場現存的永續衍生品續證明了永續合約的適用性

一種管理組合工具。可以和現貨、交割期貨、交割期權進行組合。專業交易員可以構建更多型別的投資組合。永續合約、到期合約、永續期權和到期期權之間可以構建奇異組合

提供固定收益的方式。由於永續合約特殊的維持價格穩定的方式,純粹的以獲取 fund rate 模式的交易必然盛行於專業交易員圈子,類似於外匯裡的 carry trade。除了專業交易員自己構建的組合外,已經有一些合約開始把這種組合模板化了。

提供去中心化波動率交易的方式 。利用永續期權淡化 delta 和 theta 的特性。

長尾代幣的流動性場所

永續衍生品的定價

一般期權的微分形式:


S 是底層資產,σ是隱含波動率,t 是時間,z 是一個高斯過程,f 是期權價格。

期貨可以看成是隻包含一次項的部分:


期貨和期權兩個都可以看做是對未來標的的上槓杆,如果不包含邊界條件,期權還包含了對價格變動二次項(即波動),以及對時間的價值。期權可以看成包含一次項,二次項和時間項。期貨可以看成一個只有 delta 項的期權,期權幣期貨多了 gamma 項和 theta 項。期貨的邏輯相對簡單,買賣雙方均存在權利義務。期權由於行權價的存在,存在 payoff 函式,這由期權權利金的存在所決定,期權的買方只有權利,沒有義務,這個義務的讓渡,由權利金去表示,賣方賣出權利金的同時,獲得了在到期日負責交付的義務。

資金費率是永續期貨合約最精妙的一點,所有的衍生品都在圍繞自己費率進行擴充套件。即資金的買方或者賣方支付資金費率給對方,以維持期貨價格和標的價格(index)之間的平衡。但是由於高槓杆的永續合約被清算的可能性增加,永續期權提供了另外一種解決策略:1 不會被清算,對於期權買方只有權利沒有義務,2 在沒有清算的前提下,把槓桿倍數放大。

期權要解決的主要問題是定價,因為引入了二次項和時間,價格表現出凸性(convexity)。期權的定價(賣出期權)和實際交易價格的差別,是期權交易的利潤來源。

永續期權在學術界已有很多討論,比如美式 call option 的不行權,put option 的解析解等。但期權對於使用者來講,最大的門檻在於:1 理解期權和標的物的關係;2 期權與期貨相比,提供了哪些額外的好處,可以讓使用者至少在兩者之間進行等價的選擇。由於歷史原因和產品複雜度的原因,大部分使用者,都是以期貨起家的。

Paradigm 提供了一種以費率作為永續期權定價的表示方式:


Deri protocol 在 8 月 11 日推出了永續期權產品,他們利用的是 paradigm 對期權定價的模型,並推出了永續模型的另一個表達法:


以及 C (t)和 P (t)為一般一般性的 BS model 所表示


鏈上永續期權協議 Shield protocol 直接更近一步,解出了永續期權的解析解:


Shield Protocol 的解析解基於 3 年曆史資料動態對衝驗證和場外期權定價理論研究的實證結果。
永續期權定價公式的落地,對整個永續產品起到奠基性的作用,期權的賣家可以計算風險敞口了,也就是傳統的期權賣方策略可以實現。1973 年 Black, Sholes 和 Merton 三人提出的期權定價模型,對至今的期權定價仍然是最重要的方法,解析解一直是定價上的明珠,當然大多數期權定價公式還是依賴於數值解,因為期權模型的解析解計算難度太大了。

主要永續衍生品專案

行業地圖

dYdX

dYdX 創立於 2017 年,提供加密貨幣衍生品業務產品包括:永續合約、現貨和槓桿交易、借貸等。dYdX 的永續合約使用 USDC 作為抵押物,可以 crossmargin, 即多合約使用同一抵押物。永續合約的 funding rate 採用每一個小時結算一次,dydx 的 fund rate 還考到了兩個比重直接借貸的利差,他的 funding rate 公式為:

Funding Rate = (Premium Component / 8) + Interest Rate Component

dYdX 的永續合約建立在 Starkware 設計的 zk-rollup 上。zk rollup 在鏈下完成客戶交易,並把交易結果傳到鏈上,rollup 是負責交易打包,zk 負責提供零知識證明,以證明存入 layer2 是有效的。互動過程如下:

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以太坊到 Layer2: dYdX 監控相關的以太坊交易,即存款、強制提款和強制交易。一旦在以太坊上收到此類交易,相關操作如新增資金將在第二層進行。

Layer2 到以太坊 : 在鏈下執行一批交易後,其有效性的證明被鏈上的 STARK 驗證者生成並驗證。在 STARK 驗證者批准狀態轉換後,狀態轉換生效,如存入或從第二層提取而改變使用者的以太坊餘額。

dYdX 使用是訂單薄系統,訂單薄可以提供限價單,所以會更適合於做衍生品。永續衍生品協議 Injective 曾對比了訂單薄和 AMM 的兩個機制。


訂單薄系統的優點在於可以提供很多複雜的訂單型別,但仍依賴做市商,如 dYdX 就使用 Wintermute 這樣的做市商,所以訂單薄、做市商本質是一套體系。除了專業做市商外,一般流動性提供商可以將 USDC 新增到流動池中,然後專業做市商可以適用這部分 USDC,把流動性和做市做了個區分,進一步利於有資金但沒有交易能力的使用者參與。

dYdX 和傳統交易市場很像,最大的創新在於 API,已經可以提供到類似中心化交易所的水平,即這樣的 API 把其中的區塊鏈邏輯完全去掉,只剩下的適用於做市商的。如 1.25ETH 就是 1.25,而不是最基本的 wei 表示。從 Wintermute 的反饋來看,交叉保證金對於做市商是很友好的,可以節省大量資本。

dYdX 上線 layer2 後,交易量大幅上升。



一天的成交量可以達到 70 億美元,但隨著市場的下降,也已經進入到下來了,最大的三個交易對是 BTC/ETH/SOL/COMP 等。

Layer 2 引擎

dYdX 使用的是 StarkEX 的引擎,也是 Starkware 開發的專門基於二層網路的交易引擎,在 2020 年 6 月上線,可以支援很多用例,如現貨交易、永續合約交易和 NFT 的交易。Starkware 可以支援資料上鍊(ZK-Rollup)和資料不上鍊(Validium)模式。


使用者的資金轉入到 StarkEX 的合約上,實現去中心化自託管,然後就可以在 dYdX 上交易了。StarkEX 的鏈下元件會管理所有交易訂單,執行後將狀態更新傳送至鏈上元件部分。


交易和狀態的改變會經由 StarkEX 的驗證者進行驗證,SHARP 是一個將各類 statement 打包生成證明的工具。目前 Stark 引擎支援 dYdX、DeversiFi、Immutable、 Sorare 幾個協議。

Perpetual Protocol

Perpetual 是曾經是全網交易量第一的鏈上永續期貨市場(目前第二),Perpetual 的 V1 版本使用的是 vAMM 型別的交易池,vAMM 是 AMM 的擴充套件型別。按交易量統計,Perpetual, dYdX 和 Futureswap 是永續衍生品裡的前三大。

vAMM 採用 AMM 的計算方式,但是不採用 AMM 的清算方式。K 值可以調節,K 值越大,滑點越低,K 值大小也要和場外市場相匹配。vAMM 可以採用近乎無限的流動性,這樣根據恆定乘積公式 k=x*y,就幾乎不會產生交易滑點,所有流動性較低的 AMM 的池子都面臨流動性不足、交易滑點過大的問題。vAMM 真正的清結算在 Perpetual 的底層,保險基金承擔了流動性提供者的角色。Perpetual 的 v1 採用了 xDai 作為二層方案。

保險基金承擔了 vAMM 的對手風險(比如一致性做多和一致性做空的時候)。如果業務沒有持續穩定發展,保險資金的增長應該是不可持續。大的負面波動會抵消掉幾星期的 insurance fund 的增加。

在新的 V2 版本中,Perpetual 利用了 Uniswap V3 的流動性,引入了對手方,流動性風險降低。V2 版本做了很多其他改進設計,V2 版本會分成四步:V2.1: 利用 V3 版本的集中流動性,基於 Arbitrium 的做市;V2.2: 上線現價單系統和 PERP 的 staking;V2.3: 除 USDC 以外的多抵押系統;V2.4: 無需許可的私人市場。在 V2.2 版本這將和 dYdX 一樣變成限價單系統。Offchain Lab 認為 Arbitrium 每秒可以打包 4200 個交易,比以太坊主網高 300 倍。


Perp 的 V2 選用 Arbitrium,一方面 Uniswap V3 選用 Arbitrium 有關,因為 v3 的流動性池建立在 v3 上面。V3 的因為集中流動性滑點會更小,這是比 Perp v1 的 vAMM 更進步的地方。另一方面,和 Optimism 相比,Arbitrium 完全相容 EVM,這樣 Uniswap 完全不用做任何修改,就可以直接上線,這影響一大批的非專案的選擇。完全相容和部分相容的區別就在此。5 月底,Uniswap 的社羣群投票幾乎 100% 支援 v3 在 Arbitrium 上線。已經有許多專案開始支援 Arbitrium,除 Uniswap 外,包括 Aave, Band, Hop, imToken, MakerDAO, WBTC 等 70 所個專案都選擇了 Arbitrum。

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永續掉期 DerivaDEX

DerivaDEX 的主要產品是永續互換合約,也就是和 Bitmex 類似的鏈上版本。


DerivaDEX 使用的是訂單薄,DerivaDEX 也設計了類似 Perpetual Protocol 的 Insurance fund,用來保護當協議出現一定損失(如對手方的損失超過了他們的抵押)。爆倉沒有什麼特別的解決辦法,需要依賴 insurance fund 去解決,這也是 Bitmex 永續合約創造的另一個機制。

在 DerivaDEX,資金費率的遊戲也可以變成一種交易策略:比如可以持續構造一個現貨多方和期貨空方,當假設資金費率利於己方時候的,就賺了固定的資金費率(理想情況)。

永續期權 Shield Protocol

Shield Protocol 是一個鏈上永續衍生品協議,其經濟邏輯是非合作博弈邏輯。其第一版產品是一個鏈上永續期權產品,之後會開發永續合約產品,場外期權及結構化產品。具有非抵押、透明、無中介費、去信任以及容易上手等特點。永續期權產品形式邏輯和永續期貨類似,即期權價格的 payoff 由價格變動,資金費和交易費決定:

Payoff= (No. Of Contracts*Price Change) – Funding Fee – Trading Fee

期權相比期貨,沒有清倉的概念。每天的最大損失就是資金費率。其流動性由私池和公池兩個池子支援。Shield 的核心創新在於永續期權的定價公式的解析解,形如 BS model,已如前所述。

期權在 market fit 層面最主要的問題是,因為操作複雜,所以並不是很適合散戶,T 字報價板就是一個最大的障礙。最大的期權交易所 Deribit 的交易量比較少,期權領域更加適合於專業交易員。Shield 解決這個困擾的辦法是:1. 於是引入了 broker 角色,broker 幫助使用者理解期權和提供交易 / 投資諮詢。整個過程發生在鏈上,broker 可以獲得佣金,和傳統金融一樣,佣金來自於被推薦者的交易佣金。2. 將傳統的交割期權改造成了永續期權,並讓使用者只能做平值的買權,這樣大大降低了使用者使用門坎和風險。

Shield 特有的是公池、私池系統。私池作為主要的交易池,公池作為補充。私池是為專業交易者服務的,他們可以通過外部對衝轉移風險。公池的門檻較低,適合散戶和風險厭惡者參與。在 T=0 時刻,私池相當於期權的賣方,交易者為期權的賣方,所有的交易都是 peer to pool 的,流動性來自於池子。新開單的分配由隨機數決定,一個是區塊的雜湊,另一個區塊的時間。訂單被隨機匹配到私池中。私池的提供方獲得基於 SLD (治理代幣) 的交易費,私池的費用收入較高。清算人通過提供清算服務,獲得獎勵。Shield 的五個角色通過非合作博弈來維護協議的穩定。


永續期權的顯性用處,投資者可以不必承擔移倉的麻煩,作為期權的持有方,沒有爆倉風險。期權的長期持有就是要付出時間價值, 即每天都有時間損耗,永續期權不需要付出時間價值,付出的是 funding fee。永續期權的隱形用處,提供了一種可以博弈波動率用的衍生品。當把永續期貨和永續期權結合起來,剔除掉一次項,剔除掉時間價值,(假設 funding fee 可控),那合成的產品就是一個純粹的波動率,給非方向性的博弈提供了大的空間。此外豐富了產品組合,可以體現了真正的可組合性。永續期權可以和交割期權結合起來,形成一些策略,但是目前的永續期權價格機制還比較繁瑣,不太好計算各類 greeks 的風險暴露。

永續模板和可組合性-Ribbon 和 OPYN

Ribbon 和 OPYN 的故事顯示出了一個有趣的現象,複雜產品的創意往往依靠極端簡單的前端做到擴大化,正體現了 DeFi 可組合性的優勢。Ribbon Finance 利用了 OPYN 提供的永續期權模板,創造出了類似定期儲蓄的資金池,底部由 put selling 和 covered call 策略的期權賣出策略支撐,可以給使用者提供類固定收益的集合產品。


Ribbon 相當於為 OPYN 建立了一個策略聚合收益前端,幫助使用者每週固定執行賣出期權策略,也就類似於永續期權的衍生品。實現原理是,Theta Vault (Ribbon 上的資金池)把投資人的 90% 的存入資金在 OPYN 鑄造 coverd call, 並以 oToken (OPYN 裡代表期權的 token)賣給做市場,期權的引數設定由 Theta Vault 決定,使用者無需考慮,一般會選用價外期權,這樣可以賺到 premium,缺點是若單位時期內,標的價格上漲至行權價,使用者會承受損失。

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這裡不得不提一下 OPYN,OPYN 越來越走向底層,特別是一些是實用性的工具如看漲期權,清算機器人,期權流動性池以及永續期權金庫模板,這個模板被 Ribbon 所用,也為 OPYN 提升了大量的 TVL。基本上 OPYN 的 TVL 的近期增長全部由 Ribbon 推動。


OPYN 的底層:Perpetual Vault Templates。它使用了一整套永續期權模板,任何人可以構建他們所需要的期權(任意的行權價,到期日),省去了從底層 bootstrap 的功夫,做出來任何策略的,並以 oToken 的形式其表示這個期權。其可以容乃非常大量的期權策略,面向前端的 vault 可以自行構建客戶需要的產品(比如固定收益)。

從期權的發展看永續衍生品

古代和近代期權的發展可追溯到中東地區以及鬱金香泡沫時代,都是一種約定的交易合同的形式出現。比如買家向賣家支付 3.5%-10% 的定金,到期日如果鬱金香價格低於合同價格,賣家可以豁免買入義務。現代期權無論是理論還是實踐都在美國,商品期權起源於農作物和畜牧業,金融期權(以股票期權為代表)一開始都是去中心化的模式,都是場外期權。1973 年是期權市場發展的轉折的一年,芝加哥期權交易所邀請南森公司完成了一份《南森報告》。同年 Fisher Black、Myron Sholes 和 Robert Merton 分別發表兩篇論文,提出了結論近似的期權定價模型,也就是後來被稱之為 BSM 的期權定價模型。

1974 年的美國證監會報告大量引用了《南森報告》的內容,四項結論非常重要:1 場內期權有助於降低場內現貨的波動,2 場內期權提升了現貨流動性,3 場內期權不會分流流動性,4 場內期權讓投資人開始成熟面對複雜的市場。在 1985 年美國四大監管機構推出了《期貨和期權交易對經濟的影響研究》,這個俗稱四方報告的刊物讓期權發展正式走上正軌。

期權的發展歷史非常之長,是市場、理論、交易者和監管共同作用的結果。對應到 crypto 的期權,我們發現理論是基本不變的,市場需求是存在的,交易者不太成熟,監管持很負面態度,符合早期也就是 1973 年以前股票期權市場的特徵。衍生品發展的早期一般都具有較重的投機味道,直到投資者開始成熟,工具屬性才慢慢復現,對於機構和個人,期權的意義也明顯不同。所以發展 crypto 期權市場的定位是需要值得思考的。

為什麼此時看好永續衍生品:

效能提升:Layer 2 上線是似乎解決了效能問題,更重要的是,給了衍生品 launch 新 V 的契機。在基礎鏈的 AMM 模式開始向訂單薄過度。隨著 Uniswap V3 的出現,訂單薄這個之前被遺忘的方案重新回來了,AMM 會和訂單薄一起

玩法多樣:永續是一個很好的方向,Crypto 散戶多的特點,到期衍生品很多人操作不習慣。永續衍生品已被市場證明可以組合成有趣的收益產品。

期權熱度上升:期權的熱度在上升,期權很適合專業做市商的出現,專業做市商在 Layer 2 做事已經司空見慣。永續、永恆期權的定價和時間已經開始形成風氣,這是促使專業交易員進入到市場的重要因素。

潛在的交易因素和非交易因素:只要全市場市場交易量上升,永續衍生品上量會非常快。而目前的一些其他因素讓 DeFi 衍生品有了增量。

永續衍生品的風險:

衍生產品的高槓杆是可以吸引客戶但是也對協議造成壓力

對其池子的設計者而言,流動性的提供方會面臨損失或者不願意積極參與的局面

抵押品的選擇是一個雙刃劍

衍生品是否可以承擔高通量還未經過驗證

越接近於中心化的訂單薄系統,越接近於和中心化交易所競爭的位置。之前通過 mining/staking 機制激發了使用者,但是隨後是真正產品的競爭。

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