深度研究DeFi遗珠：固定利率借贷

原文作者：S Capital Research，Odaily星球日报经授权发布

Background

传统金融中，固定利率借贷很普遍，商业银行通过客户的存款获得较低的融资成本。而借款人通过抵押资产的形式以较高的融资成本获得贷款来满足其创业，房贷，车贷等需求。在这种模式下，商业银行利用其品牌和牌照的垄断地位，使借款人需要付出较高的融资成本和贷款申请过程中的时间成本。从存款人的角度来讲，存款的收益很难跑赢通胀。传统金融的风险管控模式，导致整体效率很低。

亿万富翁投资者马克-库班在谈到DeFi的发展时说："DeFi的基本好处是，它简化了出于个人目的的借贷，因为从银行借钱很麻烦" 。

当下 DeFi 借贷的主要模式是以超额抵押为基础的浮动利率机制，借款利率和存款利率会随着用户的需求而浮动。资金池的可借资产越多，一般借款利率就会越低，这类产品的代表协议为 Compound ， AAVE 。然而 由于 DeFi 中利率高波动性的特点，使得浮动利率贷款 风险较高 ，让加密货币投资者无法以可预期的方式对资金进行长期的管理。以 AAVE 为例，在 2021 年 10 月 29 ～ 30 日， USDT 的借款利率在 一天内从 3.73% 陡升到 61% ，从借款端的角度来讲，浮动利率出现如此大的波动是灾难性的，因为借款人往往在缺乏流动性的时候质押优质资产来换取短期流动性，因此在利率大幅上升时，他们通常没有能力及时偿还债务，只能承受计划外的高额利息，或者债务违约折价拍卖抵押品。从 DeFi Ecosystem 的发展来看，利率有如此高的不确定性势必会阻碍市场更大规模的发展，而固定利率借贷协议恰好可以填补这一方面的空白。

在固定利率借贷服务中，利率在整个贷款期内均保持不变。由于已知利率是预先设定的，因此固定利率贷款的风险较小，能够吸引许多范围更广、时间更长、风险更低的用例。

在传统金融中，固定利率借贷是主要的借贷形式，在全球借贷市场上占有相当大的份额。根据证券业和金融市场协会（ SIFMA ）的数据，截至 2021 年，全球债券市场的规模（未偿还债务总额）估计为 119 万亿美元，美国市场为 46 万亿美元。根据门户网站 The Block 的数据统计，截止 2022 年 10 月 22 日，三家知名的 DeFi 借贷协议（ MakerDao, AAVE, Compound) 的未偿还债务总额约为 100 亿美元。 因此我们可以看到，固定利率借贷在 DeFi 领域是一颗尚未发现的遗珠，且有巨大的潜在市场规模，可谓是蓝海。

固定利率的实现方式有很多种，包括基础固定利率借贷协议，本息分离协议，结构化分层（固定利率衍生品）以及博弈论固定利率协议。上篇会聚焦于基础固定利率借贷协议，挖掘固定利率实现的基本机制，使用案例，和对比分析。

基础固定利率借贷协议

基础固定利率借贷协议实现这一目标的一个基本机制是 " 零息债券 " 。债券相当于一种借据，发行者会在上面标明在到期前应付的利息，可以用于低于票面金额买到并且不用支付利息的债券就是零息债券，其逻辑就是先用折价的债券进行销售，购买债券的人在到期日时获得原价票面金额的资金偿还，而其中的差价则代表了利息，所以可以通过平衡市场的供求关系来确定一个借款人和存款人都能接受的固定利率。在 DeFi 协议中，零息债券的模式通常是用一种资产抵押而生成一个具有债券功能的产权代币，用户可根据需求对该债券代币进行交易，兑换，构建永续产品等，来产生到期日之前的短期收益，具有代表性的项目有 Notional Finance ， Yield Protocol 。

Notional Finance

Notional Finance 是以太坊区块链上首批提供固定利率服务的借贷协议之一，使加密货币交易者能够以固定利率存入和借出数字资产，锁定的利率不会受到市场的波动而波动。

Basic Mechanism

Notional Finance 基于名为 fCash 的通证推出了固定利率借贷协议，通过可转让的 fCash 来促进固定利率、固定期限的加密资产借贷，而 fCash 代表了对未来特定时点的现金流的债权 。每枚 fCash 代币由两个因素所定义： 1. 所关联加密货币 2. 到期日期。

fCash 代币总是成对产生：资产和负债。在整个 Notional 系统中，资产和负债总是净值为零。这里也很好理解，权利和义务必须是对等的 。

• 计价货币 VS 结算货币

在 Notional V2 中， fCash 代币的计价货币与它的结算货币不同。 fCash 以 DAI 或 USDC 等基础代币计价，但它以 cDAI 或 cUSDC 等 cToken 结算（ cToken 为 Compound 的存款证明） 。例如，在到期时， 100 个 2021 年 12 月 1 日的 fDAI 不能直接赎回 100 个 DAI ，而是可以赎回价值 100 个 DAI 的 cDAI ，然后根据用户的意愿自由兑换成 DAI 。

这里就是 Notional 生态系统设计巧妙的一个地方，通过将计价货币从结算货币中分离出来，用 cTokens （如 cDAI ）优化 Notional 的资本效率，同时仍然能够实现基础代币（如 DAI ）的固定利率借贷，这样设计主要有两方面收益。

流动性提供者将基础货币存入 Notional 流动性池，但在池子中存在的形式是 cToken 。这大大增加了他们的回报，这允许 LPs 在其资本上赚取 cToken 浮动利率，此外还可以赚取在 Notional 上借出其资本的利息和 Notional 的流动性池应计的流动性费用。

从存款人的角度来讲， 由于 Notional 的底层资产为 cToken ，因此在贷款到期后， 存款 人会立即停止赚取固定利率， fCash 被自动转化成 Compound 的 cTokens 赚取浮动利息。换句话说， 这意味着固定利率的贷款一旦到期，即使没有被展期，也会开始计入可变的 cToken 存款利率。

• 结算机制

在现金资产到期时， Notional 确定相当于现金资产的面额货币的 cTokens 的数量，并将账户的现金转换为该数量的 cTokens 。例如，在到期时， 100 个 2021 年 12 月 1 日的 fDAI 将转换为 2021 年 12 月 1 日的 100 个 DAI 价值的 cDAI 。

从机制上讲， cDAI 的结算金额是由结算汇率决定的。结算汇率被定义为到期时的 cDAI/DAI 汇率。结算汇率在到期前是未知的，在到期时被设定，在到期后保持不变。

下面是 2021 年 12 月 1 日 100 个 fDAI 的价值如何随着时间的推移和 cDAI/DAI 汇率的变化而变化。

需要注意的是， "cDAI to Redeem " 被设定为确切的数额，以便 "cDAI to Redeem " 的 DAI 值在到期时等于 fCash 的面值。即使 "cDAI to Redeem " 的 DAI 值增加， "cDAI to Redeem " 在到期后仍保持不变。这反映了 Notional 的 现金余额被动地累积了 cToken 存款利率收益的事实。

在了解了 Notional 底层资产的基本机制后，让我们来深度挖掘借款人，存款人，流动性提供者是如何与流动性池交互，从而实现固定利率借贷。

但是需要特别强调的是，由于存款人和借款人不太可能在同一时间发生存款和借款的行为，因此存款人和借款人的交易对手方均为 Liquidity Pool ，这些流动性提供者确保在任何时候都有现金和 fCash 可供存款人或借款人使用，并收取交易费作为回报。因此，我们需要先来了解 Liquidity Pool 是如何建立的，因为如果没有 LPs 向池子里注入资金，也就没有任何固定利率的借贷行为。

• Liquidity Pool and nToken

Notional 在其内置支持 AMM 的流动性池中提供 fCash 的交易。 Notional 流动性池持有 fCash 和其结算货币（例如， cDai 和 fDai 一起）。

流动性提供者为 Notional 的流动性池提供 cToken ，并拿到 nTokens 作为凭证，该凭证无到期日，可以随时赎回。 nTokens 是 ERC-20 资产，代表 Notional 在特定货币总流动性中的份额。 nTokens 使 LP 能够被动地同时向特定货币的所有活跃流动性池提供流动性，而不需要以任何方式与基础流动性池互动。系统会将集中的流动性自动分配到各池，分配比例由社区治理来决定，以此来最大化资本使用效率。

存入的 cToken 一部分会用来购买 fCash 。因此，流动性池由 cToken 和 fCash 来组成， nToken 的混合利率收益会介于 fCash 和 Compound 的存款利率之间。

虽然流动性提供者获得的回报低于 fCash interest rate ，但是 LP 存在的目的永远都不是为了获得固定的回报，因此协议有以下几种方式来奖励流动性提供者。

每次存款和借款产生的交易费、 fCash 利息、作为 Compound 的被动存款人的基础货币市场利息，以及来自社区治理代币 NOTE 的奖励。前三个回报来源被纳入 " 可变利率 "APY 中。可变 APY 通常维持在 0.5% 左右，但是也有极端情况会出现负值。比如在缺少借款人的时候（大量存款人）， LP 就变成了借款人，需要支付到期产生的利息。出现负值就意味着交易费加上 Compound 的收益不足以覆盖 LP 借款行为产生的利息。在缺存款人的时候（大量借款人）， LP 就成了存款人，到期会收到利息，从而提高可变 APY 。

让我们来举例说明：

• Initial Status

假设在 2022 年 3 月流动性池在初始状态，让我们把 nToken 分解成它们的基础债权，为了简单起见，假设每个 nToken 对 1 个 cToken 和 1 个 fCash 都有债权。目前借贷行为保持在了一个平衡状态，此时 fCash 净现金头寸为 0 。

• Scenario 1

考虑第一个用户为借款人，从 2022 年 3 月的到期日借入 100 个 cToken ，以换取 105 个 fCash 。此时流动资金池 cToken Claim 下降到 100 ， fCash Claim 增加到 305 。所以现在 nToken 在 2022 年 3 月的到期日有 + 105 的净现金头寸。换句话说， nToken （流动性提供者）现在是这个期限的净存款人，到期会收到利息。

• Scenario 2

第二个用户为存款人在相同期限选择存入 200 个 cTokens ，以换取购买 208 个 fCash 。此时流动性池 cToken Claim 增加到 300 ， fCash Claim 下降到 97 。所以现在 nToken 在 2022 年 3 月的到期日有一个 -103 的净现金头寸。换句话说， nToken （流动性提供者）现在是这个期限的净借款人。如果负的 fCash 到期所产生的利息大于交易费加上 Compound 的收益，则可变 APY 会出现负值。

nToken 的净现金头寸反映了所有终端用户在 Notional 的总活动。当 nToken 有大量的净现金头寸时，意味着终端用户的活动已经向一个方向倾斜。大量的净现金头寸也会影响用户在赎回其 nToken 时产生的滑点。

nTokens 还有一个特点在于为流动性提供者提供了高度的资本效率，当流动性提供者获得了 nTokens 之后，可以使用 nTokens 作为抵押品进行借款，相当于将 nTokens 杠杆化。

在了解了以上所有流动性池和底层资产的基本运作机制后，理解固定利率的借款和存款会变的更加简单。

固定利率存款借款机制

存款人通过购买折价的 fCash 由此锁定一个利率， fCash 代表了他们可以在到期时有权获得相关基础货币的金额。借款人利用超额抵押铸造出 fCash ，并通过出售 fCash 以获得基础货币，同时换取在未来特定时间偿还的义务。

固定利率存款：存款人向流动性池子里支付 Dai ，系统会自动将 Dai 存入的 Compound 中换取 cDai ，再到流动性池中购买折价的零息债券 fDai 。 存款人在交易时付出的 Dai 与 f Dai 在 到期时可以获得其基础货币的差额，即为存款人获得的固定存款利息。

在下面的例子中， 存款人 希望以一年的固定利率向 Notional 上的提供 100 个 DAI 贷款。 存款人 首先将他们的 100 DAI 转换为 cDAI ，然后将 cDAI 存入 Notional 流动资金池，以换取 105 fDAI 。当贷款在 2021 年 12 月 1 日到期时， 存款人 可以将他们的 105 fDAI 赎回为 cDAI ，然后将 cDai 转换成 105 DAI 。

固定利率借款：借款人通过超额抵押了 ETH 之后，可以铸造出一定数额的 fDai ，系统会将其变卖成 cDai ，最终至 Compound 中取回 Dai 来实现固定利率借款，借款人 在交易时收到的 Dai 与铸造出 fDai 的差额，即为借款人在到期时需要支付的固定借款利息。

在下面的例子中，借款人先抵押一个 ETH 存入 Notional 中：

然后，借款人在他们选择的 2021 年 12 月 1 日到期日铸造一对 fCash 代币。

借款人现在可以将正的 fCash 代币卖到其流动性池中，以换取基础货币。

现在，借款人通过抵押资产，获得了借款，以及未来偿还借款的义务（在借款归还前抵押物无法取回）。到期还款金额和借款金额之间的差额，就是借款人需要付出的固定利息。

• Liquidation

抵押品的价格发生变化时，借款人的抵押率也会发生变化。例如，针对以 ETH 为抵押品借 USDC 的最低抵押率是 145% 。如果抵押率跌破 145% ，借款人的抵押品就会开始被系统被清算。在清算期间，清算人以链上预言机价格的折扣购买一个账户的部分抵押品，并偿还被清算账户的部分债务，清算人可以购买该账户至少 40% 的抵押品。

• Roll over

假如借款人在期限内并无发生清算，但在到期日没有偿还欠协议的债务，借款人将被第三方以罚息利率强行自动转入。目前惩罚利率设定为 250 个基点（ 2.5% ）。例如，如果以前的借款利率是 6% ，那么新利率将是 8.5% ，直到借款人偿还债务为止。借款人也可以按照该期限的现行利率将债务滚动到未来的期限。这意味着，借款人可以选择先不清偿债务，而是将债务展期到最近的到期日，借款人在下一个到期日偿还债务即可。

• Notional AMM

Notional 设计出来的 fCash 本质上是零息债券，而零息债券有一个很重要的特点就是价值会随着时间的变化而变化：

Price of Zero Coupon Bond = Maturity Value / ( 1 + r)^n

由以上公式可以看出，尽管利率在期间内保持恒定不变，但 零息债券的价格也会随时间不断变化。越临近到期日，债券的价格就越接近面额，最终两者之间的汇率将趋于 1 。从另一个角度来讲，如果我们用 Uniswap 的 x × y=k 作为 AMM 曲线，如果没有人在期间内有任何交易，资金池的状态保持不变，零息债券的价格也会保持不变，随着到期日的临近， APY 会呈现指数型增长，吸引人们去套利，使流动性提供者遭受无常损失。

因此，没有考虑时间变量的 AMM 在二级市场对 fCash 定价已经不再有效，我们需要一条能自动改变报价的曲线，使零息债券的价格在一开始就对时间和利率的变化更敏感，并能根据市场情况而变化，当接近到期日时，市场价格不断向面值收敛。

Notional AMM 是由三个变量组成 --Scalar ， Anchor ， Liquidity fee

Scalar 和 Anchor 允许分别改变曲线的陡度和它在 xy 面的位置。参数 Scalar 代表了价格对需求的敏感度，随着越临近到期日，曲线会越平滑，使流动性集中在参数 Anchor 所铆钉的价格上。增加 Scalar 值会使曲线变平，减少 Scalar 值会使其变陡。这意味着 Scalar 值越大，曲线就越不敏感，在特定交易中的滑点也就越少。相反，一个较小的 Scalar 值会导致一个更敏感的曲线，以及在给定交易中更多的滑点。改变 Anchor 可以使曲线在 XY 平面上上下移动。 Anchor 的设计理念是当价格不发生变化时， Anchor 可以保持利率恒定，防止时间的变化对利率产生影响。

静态敏感性的问题不仅与流动性曲线本身有关，也与流动性费用有关。同样的推理也适用 -- 随着 fCash 代币接近到期日，以汇率计算的恒定费用对终端用户的惩罚性将呈指数增长。为了解决这个问题，协议将 Scalar 和流动性费用转换为到期时间的函数，每个参数都是一个根值。使 Scalar 成为到期时间的函数意味着流动性曲线的形状随着我们接近到期时间而改变。这样设计的目的是，手续费的规模将随着时间的推移线性下降到零，以减少手续费对年化利率的影响。

因此我们综合以上三个参数可以得到 Notional AMM 的定价公式：

Yield Protocol

Yield 的基本机制与 Notional 有类似也有不同。 Yield 允许借款人抵押一种资产从而铸造出 fytokens ，这里的 fytokens 就相当于零息债券，本身不支付利息，利息由代币面值与支付的价格之间的差额决定，如果当借款头寸的抵押品价值低于债务价值 * 抵押率时，该头寸将被拍卖清算。所以 Yield 的整个生态系统就是围绕 fytokens ，以零息债券的方式来充当用户借贷的固定利率。

• Basic Mechanism

固定利率存款和借款机制如下：

固定利率存款：存款人现以折价购买零息债券 fydai 在到期日后赎回，来获得固定利息，其中 Dai 与 fDai 的差额为利息。如果存款人到期没有赎回 fydai ，那么将开始从 fyDai 上赚取 Compound 的 cDai 浮动利率，直到决定将其赎回为 Dai 。

固定利率借款：用户先存入抵押品例如 ETH 来铸造出 fyDai ，再变卖成 Dai ，由于 fyDai 是折价的，因此拿到的 Dai 的数量会变少，两者之差则为用户的借款成本。

• 流动性头寸管理

由于每一期的零息债券都有不同的到期日和价格，所以每一期的交易都需要一个单独的流动性池。目前，每期收益率协议的期限为 6 个月。为了消除流动性提供者频繁调整头寸的需要，流动性在到期后会自动滚动到最新一期，这样流动性提供者就可以继续赚取手续费，而不需要支付额外的 gas fee 。

• Yield Space （ AMM ）

与前面提到 Notional 的 fCash 一样， fyTokens 可以使用现有的 DEX 如 Uniswap 进行交易，但这些协议自身的 AMM 并没有为 fyTokens 进行优化，忽略了时间变量可能造成对流动池的套利损失。因此 Yield protocol 创新了一种考虑时间变量的 AMM 机制来支撑 Pool 的资金流动，旨在实现 fyTokens 和其基础资产之间的有效交易，该自动流动性做市商协议称为 Yieldspace 。

Yield protocol 加入了一个时间变量的恒定功率总和公式：

x^( 1 −t) + y^( 1 −t) = k

Where:

1. y 代表的是 fyToken 的储备

2. x 代表的是目标代币的储备

3. t 代表的是 Time to Maturity( 0<t<1)

当 t= 1 时，其公式相当于 uniswap 使用的恒定乘积公式，当 t= 0 时，恒定幂和共识相当于以 1 ： 1 的价格提供代币的恒定和公式。特点在于，资金池在任何时候提供的边际利率 =fyDai 储备与 Dai 的利率减 1.

• r=y/x-1

例如，如果 fyDai 的储备是 110 ， Dai 的储备是 100 ，那么资金池提供的边际利率将会等于 10% ，该公式确保如果储备没有变化，资金池提供的边际利率不会随时间变化。换句话说，资金池的 fydai 储备随着时间的推移而增加，其增加的速率与 fydai 当前价格所隐含的利率相同，虽然这并不会消除套利带来的损失，但是这意味着套利机会只能在利率变化时出现。

像其他自动流动性提供商一样，用户可以选择向 YieldSpace 资金池提供流动性以赚取未来交易的费用。 YieldSpace 使用一种为 fyTokens 优化的定制收费模式。 YieldSpace 不是按买入或卖出资产金额的百分比收取费用，而是按利率和到期时间的比例收取费用。这种收费模式确保收费永远不会导致借款人（ fyToken 卖家）支付的利率和贷款人（ fyToken 买家）赚取的不合理金额。

Notional Finance VS Yield Protocol

• 数据分析

Notional Finance 当前 TVL 约为 6 千万美元，远高于 Yield Protocol 的 8 百万美元。更高的锁仓量意味着，更多的市场认可，更低的交易滑点，和更合理的市场利率水平。 Notional 累计借贷活动金额达到 $ 688 Million 。

• 机制角度

Notional Finance 与 Yield Protocol 显著的区别在于， Notional 生态系统的底层资产是 cToken ，也就是 Compound 的存款证明，而交易零息代币的流动性池是 fCash/cToken ，这样存储在流动性池中的资金可以随时产生利息，提高流动性提供者的资金使用效率。

Yield 使用自己改良版本的 AMM ，称为 YieldSpace 来管理滑点，而 Notional 则使用一种动态的敏感曲线组成的专有算法，通过三个参数来构建了一个适用于零息债券流动池价格变化的曲线，两种机制都在一定程度上解决了以下三个问题。

1. 随着到期日的临近，系统会自动调整价格，尽管没有人交易，但保持利率不变。

2. 随着到期日的临近，价格曲线需要变得更加平滑，使库存的变化对价格不敏感。

3. 手续费不能按固定比例收取，需要随着到期日的临近而减少。

两种 AMM 都各有千秋，很难从机制角度来综合评判哪种在控制滑点和无常损失中表现更好。在 Uniswap 中，只要价格发生变化就会有套利交易，而 YieldSpace Pool 中的套利交易只有利率发生变化时才会发生，这也只能在一定程度上减少 LP 遭受的 " 无常损失 " 。

Notional 的解决方案是利用三个参数来分别控制变量，但缺点在于需要频繁调整参数来达到利率恒定，并且效果上有一定滞后。 Notional 利用最后交易利率来反映流动性池上最后执行交易的隐含利率。最后交易利率可以在短时间内被操纵（如通过闪电贷款），以显示一个不反映特定时间内流动性池的真实或平衡利率的利率。尽管为了抵消隐含利率的漂移，利 Anchor 参数来确保在没有任何交易的情况下保持利率的一致性，但每产生一次交易都会频繁更新隐含利率。

• 治理角度

Yield 协议信奉去中心化，抗审查和安全性这三大原则，所以 Yield 并无任何治理代币，协议一旦制定，开发人员就会移除， Yield 协议自动运行，任何人都没有管理权限。而 Notional 有自己的治理代币 NOTE ， NOTE 持有人可以提议，投票，并实施对 Notional 系统参数和智能合约的修改，每个 NOTE 持有者在他们持有的每个 NOTE 中获得一个投票权。从治理的角度来看， Notional 的发展上限会比 Yield 要高，基础固定利率借贷协议发挥的作用不仅仅是单纯解决固定利率借贷的难题，所涉及的零息债券会在未来与其他衍生品合约建立起用途更广的投资组合解决方案，这些都需要社群成员投票，决策和共同治理来推动。

• 用户体验角度

目前 Notional Finance 借贷区间保持在 3 个月一个期限，最长为 1 年。而 Yield Protocol 则是半年一个周期。从 LP 的角度来看，两种协议都支持到期可以自动展期，持续赚取可变收益，影响不大。

从产品界面来看， Notional Finance 有清晰的利率期限结构（ Term Structure) ，便于用户直观的对比长期利率与短期利率并匹配自身需求来做出投资决策。

从资本使用效率的角度来看， Notional Finance 的 LP 在向池子里提供流动性后收到的 nTokens 可以用于借款的自定义抵押品。换句话说， LP 可以对比 nTokens 的动态收益率和借款利率，当借款利率比较低时， LP 抵押 nTokens 获得基础资产，再用基础资产持续提供流动性铸造出更多的 nToken ，本质上是对 nTokens 加杠杆。 Notional 通过向 nToken 持有人分配治理代币 NOTE 来激励流动性提供者。然后 LP 可以质押获得的 NOTE 来持续获得协议的收益，这些特点都是 Yield Protocol 所不具备的。