Defi安全之借贷杠杆

熊市就像一块试金石，Defi的各核心业态，哪些能够穿越周期，更好的发展？在周期中又暴露了哪些问题，值得后来者借鉴？SharkTeam合约安全系列课程之【DeFi安全】和您一起讨论和深入。这一课我们聊聊【Defi借贷杠杆】。

一、什么是借贷杠杆？

如何在借贷市场实现杠杆交易呢？我们Compoun借贷市场为例，将A资产抵押到Compound再借出B资产，之后再到DEX平台（如Uniswap）用B资产兑换成A资产，又重复投入Compound，如此反复操作，最终实现杠杆交易。 这种循环借贷与兑换的方式，对用户来说，是非常繁琐的，而且中间多次操作会消耗较多手续费。而且，在循环借贷的过程中，若借款超额则会触发清算机制。因此，直接提供杠杆交易服务的产品很受欢迎，因为杠杆交易服务使用闪电贷技术，只需要一次兑换，即不会消耗很多手续费；而且只要杠杆率是安全地，就不会在添加杠杆的过程中触发清算。 从需求角度角度，用户使用杠杆交易的目的是获取更多收益，包括： 1.利用借贷协议存款与借款APY（或APR）差值来扩大存款收益。比如单币循环贷：假设BTC存款收益APY为2%，借款费用APY为-15%，BTC抵押因子为80%，可以抵押BTC借出BTC，然后存入再借出，循环操作，实现杠杆，可以增加2~3倍的收益。 2.想要做多或做空某种资产。比如：选定ETH/USDT交易对，做多ETH就需要借入USDT并兑换成ETH；做空ETH则借入ETH来兑换USDT。 当然，用户想要开仓，就需要先抵押资产作为保证金，这样才可借入资产。该逻辑其实和Compound的借贷逻辑一样，不同点在于，Compound属于超额抵押借贷，比如对于最大抵押率为75%的ETH，存入价值100U的ETH，最多只可借出75U的其他类型的代币；但杠杆交易则可以借出多倍的资产，比如开3倍杠杆做多ETH时，100U的ETH作为抵押代币，可以借出300U的ETH来开仓，实际相当于借出了200U，这200U是从哪儿借来的呢？ 首先我们要弄清楚3倍杠杆做多ETH是怎么做到的？实现过程如下： 1.将100U的ETH存入到CompoundETH资金池中； 2.通过闪电贷从闪电贷平台（如：Uniswap、Aave、dYdX等）借贷200U的ETH； 3.将借贷的200U的ETH存入到CompoundETH资金池中，然后抵押物变成了300U的ETH； 4.凭借300U的ETH抵押物，从Compound中借出200U的USDT； 5.将200U的USDT通过DEX兑换成200U的ETH用于闪电贷还款（忽略闪电贷和DEX兑换的手续费）

通过以上步骤，最终以3倍杠杆做多100U的ETH。对于CompoundETH资金池，实际上存入了300U的ETH，借出了200U的USDT，抵押借贷率=200U/300U=66.67%<75% 从整个过程来看，以100U的ETH开3倍杠杆，200U的USDT从Compound的USDT资金池中借出，然后兑换成ETH后再与100U再次存入到CompoundETH资金池中。 对于用户来说，其实际支付了100U，当ETH价格上涨时，实际可以获得3倍的收益；当ETH价格下跌时，同样会有3倍的损失。相比于原来的只存入100U来说，被清算的风险也更高，本质上还是超额抵押贷，抵押借贷率为66.67%。换言之，用户以更高的清算风险换来了3倍的收益/损失。

对于CompoundETH资金池来说，流入资金池的ETH分为两部分： 用户直接的存款，即100U的ETH，来自于用户 杠杆借贷的资产，即200U的ETH，来自于其他资金池（USDT资金池） 除了用户直接存入100U的ETH外，添加杠杆需要的额外的代币（200U的ETH）实际上来自于其他资金池（如：如这里的USDT资金池），即杠杆实现了借贷资金池之间的资金流转，同时借贷资金池资金总价值不变，还提高借贷资金池（如这里的USDT资金池）的资金使用率。

资金使用率utilizationRate计算如下：

其中，borrows表示借款总额，cash表示资金池余额，reserves表示储备金。此外，ETH资金池中资金增加，而USDT资金池资金减少。如果资金池资金一直减少下去而又没有用户存款的话，资金池可能出现资金不足甚至资金枯竭的情况。 在多空平衡的情况下，资金池的流动性也会保持平衡。但是，如果出现极端情况，比如，做多远超于做空的时候，就要考虑是否会出现某一资金池枯竭的风险。比如上面做多ETH，抵押了ETH，借出了USDT，兑换回ETH，随着做多杠杆越来越大，ETH资金池中的资金会越来越多，但USDT资金池中的资金则越来越少，资金使用率会越来越高，那么USDT的资金就会面临资金不足甚至枯竭的风险。 为了降低甚至避免这种风险，借贷协议通过利率模型调高存款利率来鼓励用户存款。如Compound利率模型如下，当资金使用率增加到一定程度，如80%，借款利率快速增长，进而激励用户存款到资金池中。

二、使用杠杆提高存款收益

1、循环贷模式

以Flux中的DAI资金池为例：

DAI存款APR为0.78%，借款APR为-8.29%，抵押率限额为130%。存入1000DAI，最大可借出1000/130%=769.23DAI。以存入1000DAI的保证金为例，循环贷如下： （1）借出769DAI，然后存入资金池，此时： 总存款=1000+769=1769DAI， 总借款=769DAI， 抵押率=1769/769=230.04%， 最大可借出1769/130%-769=591.77DAI， 杠杆率=1.769， 收益APR=(17690.78%+7698.29%)/1000=7.75% （2）借出591DAI，然后存入资金池，此时： 总存款=1769+591=2360DAI， 总借款=769+591=1360DAI， 抵押率=2360/1360=173.53%， 最大可借出2360/130%-1360=455.38DAI， 杠杆率=2.36， 收益APR=(23600.78%+13608.29%)/1000=13.10% （3）借出455DAI，然后存入资金池，此时： 总存款=2360+455=2815DAI， 总借款=1360+455=1815DAI， 抵押率=2815/1815=155.10%， 最大可借出2815/130%-1815=250.38DAI， 杠杆率=2.815 收益APR=(28150.78%+18158.29%)/1000=17.22% （4）借出250DAI，然后存入资金池，此时： 总存款=2815+250=3065DAI， 总借款=1815+250=2065DAI， 抵押率=3065/2065=148.43%， 最大可借出3065/130%-2065=292.69DAI， 杠杆率=3.065 收益APR=(30650.78%+20658.29%)/1000=19.49% 以上过程中，每次都借出后立即存入到资金库中，而且几乎以抵押率限额来借出资产，通过循环借款与存款，利用收益率的差来获得数倍的收益。

循环贷在实际实现的时候可以选择两种模式：

1. 合约循环贷模式，即按照循环贷的步骤，以合约的方式实现，可以在一笔交易内完成。
2. 交易循环贷模式，即每次存入和借出都是一笔交易。 比较之下，前者被清算的风险低，清算取决于最终的抵押率，即在中间步骤可以借取最大的资产；而且会消耗较小的Gas费，但会增加部署合约的成本；后者需要发起多笔交易，会消耗更多的Gas费，此外每笔交易成功后都有可能被清算，取决于交易后的抵押率，每次借取的资产不能太大，否则会面临清算的风险；但没有部署合约的成本。 由于借款和存款的操作不是一笔交易，因此，这种做法风险较高，尤其是在借出的时候，资产价格的波动可能会使得当前的债务被清算。因此，实际借款要远低于最大可借资产数量，而且杠杆率一般在1x~3x之间，无法实现更高的杠杆率。 循环贷提取存入的资金并还款只需要按照相反的顺序，提款-还款-提款-还款……也可以通过闪电贷直接还款，然后提款后还闪电贷和手续费，剩余的为最终收益。 对于单币循环贷，理论上因为存借的都是同一个币种，就算币价发生了大波动，抵押和借贷价值的波动一样，比值会一直固定。这意味着循环借贷可以无视币价上的波动，也不用担心因为币价波动太大导致被清算。 若是循环贷选择交易对中的两种代币，则每一次借款与存款之间都需要一次兑换，需要支付兑换的手续费，这将严重影响最终的收益。另外，由于抵押（即存款）与借贷的币种不同，其币价波动也不一样，相比于单币来说，抵押率更容易超出限额而触发资产清算。

   2、闪电贷模式

   还是以DAI为例，存入1000DAI，使用3倍杠杆，过程如下：

3. 通过闪电贷借款2000DAI（闪电贷平台：dYdX，Aave，Uniswap），不同平台手续费不同 Uniswap手续费为0.3%，即6DAI Aave手续费为0.09%，即1.8DAI dYdX手续费为2Wei，可以忽略不计
4. 将本金1000DAI以及闪电贷的2000DAI存入到借贷平台
5. 以存入的3000DAI为抵押物，借出2000DAI
6. 还闪电贷的2000DAI借款，同时还要还闪电贷的手续费。

通过以上4个步骤，在一笔交易内实现了3倍杠杆存款，完成后的各项系数如下： 总存款=3000DAI， 总借款=2000DAI， 抵押率=3000/2000=150%， 最大可借出3000/130%-2000=307.69DAI， 杠杆率=3 收益APR=(30000.78%+20008.29%)/1000=18.92% 提取存入的资金并还款步骤如下：

1. 通过闪电贷借款2000DAI，
2. 利用闪电贷得到的2000DAI还借贷平台的债务
3. 提取借贷平台存入的3000DAI以及所有的收益
4. 使用提取的DAI还闪电贷的2000DAI以及闪电贷的手续费 对比循环贷模式，闪电贷模式有很多优点： 可以实现更大的杠杆率， 实现的步骤简单，且只需要一笔交易即可实现，消耗的Gas较少 清算风险完全取决于杠杆交易后的抵押率；过程中没有任何风险 虽然需要部署合约，但合约实现也相对简单，不需要复杂的步骤，部署合约的费用相对较低

唯一的缺点应该就是在整个过程中需要支付闪电贷的手续费，因此建议优先选择手续费低的闪电贷平台，比如dYdX。因此，基于闪电贷模式的直接的杠杆交易服务非常受用户欢迎。

三、使用杠杆做多/做空

1、杠杆做多

以ETH/USDT为例，假设看涨ETH，想要以3倍杠杆做多ETH，假设当前ETH的价格为2000U，ETH的抵押率为130%，本金为1ETH，以3倍杠杆做多1ETH过程如下（忽略闪电贷的手续费）：

1. 通过闪电贷借入2ETH，价值4000U
2. 将本金1ETH以及闪电贷的2ETH存入借贷平台的ETH资金池，作为抵押物，价值6000U
3. 在借贷平台借出4000USDT，此时抵押率为6000/4000=150%>130%
4. 将4000USDT兑换成2ETH用于闪电贷还款。若通过Uniswap平台的ETH/USDT交易对进行闪电贷，则直接以USDT进行还贷即可，同样需要一次DEX的兑换费用，即手续费。 此时： 总存款为3ETH，价值6000U 总借款为4000USDT，价值4000U 抵押率为6000/4000=150% 当ETH价格上涨时，假设涨至3000U，即上涨1.5倍，此时： 总存款为3ETH，价值9000U 总借款为4000USDT，价值4000U 抵押率为9000/4000=225% 将借贷平台中的存款提取出来，过程如下：
5. 通过闪电贷借入4000USDT
6. 将4000USDT用于借贷平台的还款，还款后借贷平台总借款为0
7. 将存入借贷平台的3ETH提取出来
8. 通过DEX平台将3ETH兑换成9000USDT
9. 使用4000USDT还闪电贷，剩余5000USDT，价值5000U。

最初投入1ETH=2000U，使用3倍杠杆后获利3000U；若不使用杠杆，只会获利1000U，即因价格涨了1000U而获利。因此，3倍杠杆使得收益也扩大了3倍。 同理，若价格下跌，3倍杠杆下的损失也将是3倍，甚至还会有被清算的风险，该风险同样是在不使用杠杆情况下的3倍。

2、杠杆做空

杠杆做空就是投资者利用杠杆的方式做空，用户可以利用做空赚取收益的。做空是一种在金融产品下跌过程牟利手段，下跌的差价就是投资者的利润。

以ETH/USDT为例，假设看跌ETH，想要以3倍杠杆做空ETH，假设当前ETH的价格为2000U，USDT的抵押率为130%，本金为1ETH，以3倍杠杆做多1ETH过程如下（忽略闪电贷的手续费）：

1. 通过闪电贷借入6000USDT，价值6000U
2. 将闪电贷的6000USDT存入借贷平台的USDT资金池，作为抵押物，价值6000U
3. 在借贷平台借出2ETH，此时抵押率为6000/4000=150%>130%
4. 将本金1ETH以及借出的2ETH共计3ETH（价值6000U）兑换成6000USDT用于闪电贷还款。若通过Uniswap平台的ETH/USDT交易对进行闪电贷，则直接以ETH进行还贷即可，同样需要一次DEX的兑换费用，即手续费。 此时， 总存款为6000USDT，价值6000U 总借款为2ETH，价值4000U 抵押率为6000/4000=150% 当ETH价格下跌时，假设跌至1000U，即下跌0.5倍，此时， 总存款为6000USDT，价值6000U 总借款为2ETH，价值2000U 抵押率为6000/2000=300% 将借贷平台中的存款提取出来，过程如下：
5. 通过闪电贷借入2ETH
6. 将2ETH用于借贷平台的还款，还款后借贷平台总借款为0
7. 将存入借贷平台的6000USDT提取出来
8. 通过DEX平台将2000USDT兑换成2ETH
9. 使用2ETH还闪电贷，剩余4000USDT，价值4000U 最初投入1ETH=2000U，使用3倍杠杆后获利2000U；若不使用杠杆，会损失1000U，即获利-1000U，。因此，3倍杠杆使得收益也扩大了3倍。 同理，若价格上涨，3倍杠杆下的损失也将是3倍，甚至还会有被清算的风险，该风险同样是在不使用杠杆情况下的3倍。

总结：DeFi杠杆在为使用者提供更高的流动性和更少的启动资金的同时，也引入了更多的金融风险，如果使用DeFi杠杆工具，请先确保您已经完全理解它并具备控制风险的能力。 关于我们：SharkTeam的愿景是全面保护Web3世界的安全。团队成员分布在北京、南京、苏州、硅谷，由来自世界各地的经验丰富的安全专业人士和高级研究人员组成，精通区块链和智能合约的底层理论，提供包括智能合约审计、链上分析、应急响应等服务。已与区块链生态系统各个领域的关键参与者,如OKC、Huobi Global、polygon、Polkadot、imToken、ChainIDE等建立长期合作关系。 Web：https://www.sharkteam.org Telegram：https://t.me/sharkteamorg Twitter：https://twitter.com/sharkteamorg 更多区块链安全咨询与分析，点击下方链接查看 D查查|链上风险核查 https://m.chainaegis.com