價格預言機：一種不可或缺的基礎設施

隨著 DeFi 生態的發展，DeFi 1.0 已經無法滿足市場的需求。我們需要 DeFi 2.0，即 CoFi （Computable Finance）。

概述

伴隨著去中心化金融生態環境在過去一年中的發展和近期積極的市場動向，我們觀察到，最近三個月以來，市場正由中心化金融體系向去中心化金融轉變。

然而，距離去中心化金融最終達到革新傳統金融，並使其更加高效和透明之路仍然漫長，預言機問題是阻礙去中心化金融發展的障礙之一。

價格預言機：一種不可或缺的基礎設施

去中心化應用（DApps）無法直接與鏈下數據發生交互從而進行應用創新，是區塊鏈世界的核心問題之一。價格預言機的出現或可解決這一問題，從而推進去中心化金融體系的發展。價格預言機是連接鏈上世界和鏈下世界的介面。

若沒有價格預言機，區塊鏈本身將難以和非區塊鏈世界進行通信交互，進而限制其應用和創新的潛力，這是價格預言機存在的重要意義。

現有的主流去中心金融服務平台（如 MakerDao、Compound、dYdX 等）對預言機有較強的依賴，這些去中心化金融服務平台需要從預言機處獲取穩定可信的數據。因此，預言機是去中心化金融體系中一種不可或缺的基礎設施。

風險

去中心化金融與傳統金融具有很大的差異性，包括以下幾點。

難以進行風險管理

在傳統金融中，無論是投資、交易，亦或是持有頭寸，風險總是被優先考慮的。

可量化的風險指標能夠幫助市場參與者做出相對正確的決定。但在去中心化金融領域，我們很難進行風險分析，更難以對特定產品進行風險因素的量化計算。換言之，在當前市場環境下，市場參與者無法完全理解去中心化金融的風險，也無法進行風險對沖。

區塊鏈的時間不是連續的，而是以區塊計時

在鏈下世界中，時間是一個連續性指標，市場有基於連續時間的價格發現機制。因此，中心化市場的價格發現較去中心化市場更為高效。然而，鏈上的最小時間單位是一個區塊。

由於時間結構的不同，我們認為去中心化金融不應使用與中心化金融相同的價格發現機制。去中心化金融應當發揮其獨特的優勢，但目前的去中心化金融市場是建立在中心化思想之上的。

現有的自動做市商（AMMs）依賴套利者維持價格準確性

傳統金融市場經過長期發展已經變得相對高效，套利機會十分難得。然而，當前基於自動化做市場的去中心化交易所高度依賴套利行為達到價格準確，使其基礎設施相對不完善。

風險資產的流動性提供者（LPs）無法獲得足夠的風險補償

摩擦成本（如手續費和延遲成本）在傳統金融中是不可忽視的，這些摩擦成本在去中心化金融中依然存在，流動性提供者難以獲得足夠的補償以彌補這些摩擦成本帶來的損失。

考慮到以上因素，我們認為區塊鏈基礎結構，尤其是預言機體系，應該遵從以下設計原則。

• 能夠進行風險量化；
• 使用區塊做為最小時間單位，而非使用連續時間；
• 能夠不依靠套利行為運行；
• 對流動性提供者的延遲、手續費等摩擦成本進行補償。

預言機

預言機是去中心世界重要的組成部分，其功能在於連接鏈上世界和鏈下世界數據，並為這些數據賦予價值。

如下圖所示，在 2020 年 5 月 1 日至 2020 年 9 月 1 日間，Chainlink （一個預言機項目）的 30 日滾動 Gas 消耗上升了 32.2 倍，與此同時，全網平均 Gas 消耗僅上升 26.9 倍。

Chainlink 和全網平均 30 日滾動 Gas 消耗，來源：ETH Gas Station

Chainlink 和 NEST Protocol （另一個預言機項目）在 2020 年 9 月 1 日進入以太坊全網 Gas 消耗前十名，分別位列第五名和第七名。Chainlink 於同年 5 月 1 日僅排第十一名，而 NEST Protocol 則並未進入榜單。

以太坊 gas 消耗分布，來源：ETH Gas Station

Gas 消耗分布同時顯示，NEST Protocol 和 Chainlink 是以太坊 Gas 消耗量榜單前十中僅有的非去中心化交易所（DEX）項目（除 Tether USD 和 SmartWay Forsage 外，其中 SmartWay Forsage 是一個龐氏騙局）。

不同於流動性挖礦瘋狂的年化收益率，預言機項目更加腳踏實地，尤其是 NEST Protocol。Google 搜索指數顯示，預言機關鍵詞在過去 90 天中有 80% 的時間搜索熱度為 0。相對於去中心金融近期的發展，這種冷清意味著預言機板塊還有很大的發展空間。

Google 搜索熱度對比：DeFi 和預言機，來源：Google Trend

預言機概論

預言機板塊大體上可分為兩類，即中心化預言機和去中心化預言機。其中，Coinbase 預言機是中心化預言機的代表。該預言機使用 Coinbase Pro 交易 API 作為價格數據來源，並剔除異常的數據。去中心化金融項目可以使用 Coinbase 預言機，並使用公鑰進行來源驗證。儘管中心化預言機是一種數據上鏈的簡單解決方案，但出於安全考慮，多數去中心化金融項目並未使用這類預言機。其原因在於，攻擊者可惡意操作這類預言機的單一數據來源，將其向全網進行廣播，進而影響依賴於這些預言機的去中心化協議。

去中心化預言機則被去中心化金融生態廣泛接受，借貸和衍生品平台是去中心預言機的使用大戶。

不同預言機承載的鎖倉量（TVL），來源：DeFi Pulse

本章主要分析四個去中心化預言機項目，分別為 Chainlink、NEST Protocol、Band Protocol 和 Tellor。這四個預言機遵從不同的設計原則，並擁有不同的去中心化程度。

Chainlink 為 55 個交易對提供喂價，其中包括 30 個法幣交易對。截止 2020 年 9 月 14 日，超過 23 億美金的鎖倉資金依賴（或部分依賴）於 Chainlink。

Band Protocol 旨在向多個公鏈（包括以太坊、Polkadot 和 Cosmos）提供喂價服務。除數字資產外，Band Protocol 還可通過 API 和定製化腳本連接各類可信數據源，如天氣、彩票和失業率等。

Tellor 將傳統的工作量證明機制和質押（Staking）概念結合以保證數據質量。用戶可使用 TRB 作為激勵請求數據，智能合約會根據激勵數量為礦工分配最高激勵的數據申請，隨後礦工進行工作量競賽。最先完成計算的並被提交的 5 個數據之中位數將被記錄於鏈上，並作為喂價。

總體而言，以上三者均採用下圖所示的數據上鏈解決方案。

常規去中心化預言機的數據上鏈解決方案

通常情況下，鏈上驗證需要通過交易進行投票。這一過程在網路堵塞時（或市場劇烈波動時）消耗大量的 Gas，交易失敗的可能性是存在的。受限於鏈上數據驗證需求，以上三個預言機可能會在市場失去理性時喂價失敗。

不同的是，NEST Protocol 採用了一種全新的激勵方法來進行去中心化數據上鏈過程，這一過程被稱為報價挖礦。在報價挖礦中，市場參與者分為 Makers 和 Callers 兩類。任何人均可支付手續費進行報價挖礦，並獲得 NEST 通證。若報價與市場價格不符，挑戰者可進行雙倍質押，更新價格並獲利。

當前，每一個去中心化金融項目都將傳統金融體系的一個模塊放在智能合約上運行，其中借貸模塊是總鎖倉量最高的。然而，根據 CoinGecko 數據計算，前 100 數字資產項目總市值約為 3,280 億美金，其中有 22% 的市值尚未有去中心化預言機喂價。

不同 DeFi 功能模塊總鎖倉量，來源：DeFi Pulse

去中心金融體系建設的初衷之一便是無歧視，其應避免僅向那些流動性極為豐富的通證提供服務，而不向小市值通證提供借貸。然而，在沒有適當經濟激勵的情況下，即使去中心化預言機也無法同時滿足數百個交易對的喂價需求。

去中心化金融生態不應固定其預言機報價資產的種類，哪些資產可以獲得報價應當由社區決定。然而，長尾資產的報價往往容易被攻擊。對於惡意報價者的懲罰僅限於其於預言機系統中質押的資產，並遠低於依靠該預言機的資產總量，從而使惡意報價者有利可圖。NEST Protocol 則使惡意報價難以進行。若在 NEST Protocol 進行惡意報價，除非該報價者持續進行雙倍質押維持報價，否則便會暴露出很大的套利空間。對資產的惡意報價成本在一小時內便會超過當前 ETH 的總供給量，因此，NEST Protocol 是具有抵抗惡意報價功能的。

喂價對比

預言機的主要職責之一是喂價。下圖為當前預言機支持數字資產喂價的市值。

當前預言機支持數字資產喂價的市值，來源：CoinGecko

Chainlink 節點需抵押 LINK 通證方可進行數據上傳。儘管官方稱任何組織或個人均可運行 Chainlink 節點，但 Reference Data Feed 體系當前仍然需要經過批准，具有較高的中心化程度。Chainlink 的 ETH-USD 交易對喂價當前有 21 個信任節點，其喂價頻率為 0.5% 價格變動。

在 Tellor 中，用戶可使用 TRB 激勵進行喂價申請，5 個最先完成工作量競賽的價格將被取中位數，同時用戶可以在一天內對價格進行爭議。

NEST Protocol 運行礦工通過質押報價交易對通證的方法進行報價。例如，同時質押 10 個 ETH 和 3,800 個 USDT 意味著該礦工對 ETH 的報價為 $380/ETH。當報價不正確時，套利者可以在 25 個區塊內（當前約 5 分鐘），對報價礦工的質押的任意一邊通證進行買入，從而進行價格修正。

若在 25 個區塊內，報價未被挑戰，則意味著該報價無法被套利；該報價將被 NEST Protocol 下游 DeFi 應用使用。在其它預言機中並無類似的驗證過程，因此，其它預言機無法保證其報價無法被套利。

此外，NEST Protocol 可以達到每個區塊均有報價。因鏈上時間由區塊組成，故該報價效率即是最高效率。

不同去中心化預言機的喂價對比

獨特的風險因素價值主張

價格延遲和價格偏差（波動）是引用預言機報價時必須面對的風險因素。網路擁塞、缺乏喂價等等因素會導致價格延遲，從而導致價格偏離。這兩個風險因素極大影響依賴預言機喂價的 DeFi 協議的整體表現。

由於鏈下採用連續時間計時，而鏈上採用離散的區塊計時，鏈上報價的延時與偏離無法被完美消除。儘管如此，卻可嘗試對兩風險因素進行量化，進一步探索 DeFi 生態更多可能性。

作為鏈上和鏈外數據之間的橋樑，預言機的重要性不言而喻。但由於預言機設計及區塊鏈本身問題，通過預言機資產價格從鏈下被傳導至鏈上後，與鏈下價格存在差異。且延時越長，波動越大則價格差異越大。

事實上，在資產價格從鏈下傳導至鏈上的過程中將產生三個差異較小的價格：交易所報價、預言機理論喂價以及鏈上報價。這三者價格之間的差異背後是兩個被忽視的風險因素：延時和價格波動性。

鏈上與鏈下價格偏離解釋說明

延時與波動

所有預言機均存在延時情況，造成價格波動風險因素難以忽視。由於鏈上鏈下運行採用不同的時間結構（離散型區塊計時與連續型計時），時間容易出現延遲，鏈上鏈下之間自然會出現價格差異。並且，當市場波動較大時，更易出現更大的價格偏差。

數據分析

本報告以 ETH/USDT 為對象比較 NEST Protocol 以及 Chainlink 預言機的報價情況。鏈下數據選用 Huobi Global 交易所報價。數據時間範圍選取 2020 年 8 月 30 日至 9 月 16 日。

如下左圖分析為 NEST Protocol 和 Chainlink 的 ETH/USDT 報價以及鏈下數據的情況，兩個預言機所報的價格與鏈下數據走勢分布幾乎相等，只存在些微差異。如下右圖為以 1440 分鐘為移動窗口的移動平均價格走勢圖，三條曲線基本重合。

下圖為預言機報價與鏈下價格的價差偏離分布，可見總體情況 NEST 協議（紅點）的價差比 Chainlink （藍點）的價差更小。此外價差統計分析結果顯示，Chainlink 平均價差絕對值為 $0.494 是 NEST 協議平均價差（$-0.016）絕對值的 31 倍。相較之下，NEST 協議報價比 Chainlink 更精準。

價差偏離分析

上圖顯示 9 月 2 日至 6 日期間兩個預言機的報價均與鏈下價格產生較大價差。在這一期間市場同樣發生較劇烈變化：一為 ETH/USDT 價格發生明顯下跌，二為 9 月 2 日以太坊網路的 gas 費用高於平常水平，達到了 480Gwei 高位。因而在一定程度上預言機報價精準受市場表現影響。

以太坊網路 Gas 費用走勢圖（Gwei），來源：etherscan

下圖為價差的移動平均標準差（以每日 1440 分鐘為移動窗口）走勢圖，圖中顯示 NEST 協議報價與鏈下價格的價差移動平均標準差僅為 0.21% 至 1.3%，Chainlink 則達到 0.97% 至 2.01%，高於 NEST。

移動平均標準差分析

在前面分析中不同預言機在鏈下價格波動較大時均產生明顯價差，本報告進一步比較不同價格波動市場下預言機報價精準情況。下圖為 9 月 5 日與 9 月 14 日的分析結果。其中在 9 月 5 日 Huobi Global 交易所的 ETH/USDT 價格最大值與最小值相差 $76，在同日 NEST 協議與 Chainlink 的報價與鏈下價格的價差均達到最大偏離。而 9 月 14 日則代表鏈下市場價格波動較小的市場情況。

下圖顯示 Chainlink 提供的報價數量（紅色）明顯小於 NEST 協議提供的報價。且在 9 月 14 日即市場價格波動較大的情況下尤為明顯。這是由於 Chainlink 預言機自身設計導致其報價頻率略低於 NEST 預言機。

2020 年 9 月 5 日、14 日 ETH/USDT 價格

Chainlink 預言機僅在兩種情況下更新報價。一是鏈下價格波動幅度超過 0.5%，二是鏈下價格波動幅度在 10800 秒內一直低於 0.5%。而 NEST 協議則是允許任何礦工提供報價以賺取 NEST 通證。

這兩日 NEST 協議、Chainlink 預言機報價與鏈下價格偏離結果如下圖所示，在 9 月 5 日市場價格波動大的情況下，預言機報價產生偏離超過 $10。在 9 月 14 日市場價格波動較小的情況下，預言機報價產生的偏離小於 $5。可見鏈下市場價格波動加劇了預言機報價與鏈下價格的偏離。

2020 年 9 月 5 日、14 日價差對比分析

此外在相同市場價格波動之下，NEST 協議相比 Chainlink 能夠提供更精準的報價。

通過本報告多個角度分析對比，由於 NEST Protocol 能夠提供更頻繁、更精準的報價，NEST Protocol 遠遠勝任 Chainlink 作為預言機的角色。

這意味著什麼？

儘管我們看到了社區對於去中心化、創新和無差別性的努力，但當前的去中心化金融生態依然是運行在區塊鏈上的中心化金融體系。我們認為，當前的去中心化金融體系可以被稱為 DeFi 1.0。去中心化金融藍圖的一些板塊，如借貸、交易、預言機等在過去數年中有了一定的早期建設。

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