Проблеми ліквідності та рішення Elixir для ордербук DEX

1. Вступ
2. 1. Проблеми забезпечення ліквідності в середовищах блокчейну

Ліквідність означає легкість, з якою певний актив можна обміняти на контрагентний актив без суттєвого впливу на ціну. У торговельних середовищах з недостатньою ліквідністю виникають дві основні проблеми: 1) Виконання транзакцій займає більше часу, і 2) Швидкі угоди можуть вимагати прийняття значних цінових поступок. Цей дефіцит ліквідності може призвести до підвищення волатильності ці та вищих транзакційних витрат. Для забезпечення плавного торговельного середовища сучасні фінансові біржі — що працюють з акціями, облігаціями, товарами та криптовалютами — часто укладають договори з маркет-мейкерами. Ці маркет-мейкери постійно розміщують заявки на купівлю та продаж у книзі замовлень біржі, тим самим забезпечуючи ліквідність. Вони отримують прибуток через спред, різницю між цінами купівлі та продажу. У традиційних ринках, таких як ринок США, понад 40% обсягу торговельних операцій з акціями припадають на замовлення маркет-мейкерів, що підкреслює їх значний вплив.

Обсяг торговельних операцій з акціями США за учасниками ринку, Джерело: Bloomberg

З появою смарт-контрактів розпочалися дискусії про децентралізовані фінанси (DeFi) в мережі Ethereum, з особливим фокусом на DEX на основі книги замовлень (децентралізовані біржі). Ці платформи вимагали від користувачів сплачувати газ за розміщення ордерів, що означало, що повторне розміщення та скасування ордерів для забезпечення ліквідності вимагало значних капітальних витрат. Ранні DEX на базі книги замовлень на Ethereum, такі як EtherDelta, стикалися зі значними труднощами у залученні маркет-мейкерів і тому не змогли забезпечити адекватну ліквідність, не досягши масового успіху.

1. 2. Автоматизований маркет-мейкинг (AMM)

З моменту введення Uniswap у 2018 році в основній мережі Ethereum з'явилися DEX, які використовують модель автоматизованого маркет-мейкера (AMM) для встановлення цін та автоматичного виконання торгів без потреби в традиційних книгах замовлень. Біржі на базі AMM працюють, використовуючи пули ліквідності, що містять пари токенів. Коли трейдер бажає продати один токен з пари, він вносить його у пул ліквідності та отримує відповідну суму іншого токена відповідно до алгоритму. Цей метод дозволяє будь-кому забезпечувати ліквідність, вносячи пару токенів у пул, а в обмін провайдери ліквідності отримують частину транзакційних зборів, сплачених трейдерами. Ця модель значно знижує бар'єри для забезпечення ліквідності, які раніше залежали від кількох великих маркет-мейкерів, тим самим сприяючи плавним ончейн-транзакціям із достатньою ліквідністю. Крім того, AMM DEX стимулювали ранніх провайдерів ліквідності, розподіляючи власні токени протоколу через кампанії ліквідного майнінгу. Це не тільки просувало їхні продукти, але й допомагало створювати початкову ліквідність, що робить модель AMM типовим вибором для більшості DEX і дозволяє їй розвиватися різними шляхами.

Однак, у моделі AMM є свої обмеження; 1) Високі комісії за газ у мережі Ethereum роблять її непридатною для високочастотної торгівлі, яка вимагає частих транзакцій, і 2) Фокус AMM DEX на обміні токенів накладає обмеження, що робить їх менш привабливими для трейдерів, звикших до функцій та інтерфейсів традиційних бірж із книгою замовлень. Через ці фактори AMM DEX важко залучити високочастотних трейдерів, а високі бар'єри входу на ончейн-платформи обмежили приплив роздрібних користувачів з централізованих бірж (CEX). Як наслідок, на даний момент DEX становлять лише близько 10% загального обсягу торгів порівняно з CEX.

Обсяг спотової торгівлі DEX до CEX, Джерело: The Block

Для вирішення цих проблем тривають дискусії про інтеграцію традиційних методів книги замовлень у DEX, щоб залучити високочастотних трейдерів із традиційних фінансових ринків до екосистеми DeFi. Цей підхід вважається критично важливим для зростання та розширення ринку DeFi, оскільки він спрямований на залучення більше користувачів та збільшення ліквідності.

1. 3. DEX на основі книги замовлень: Протистояння постійній проблемі забезпечення ліквідності

Поки AMM DEX еволюціонували, щоб ефективніше використовувати ліквідність, надану у своїх пулах, DEX на основі книги замовлень розвивалися шляхом впровадження офчейн-книг замовлень та запису відповідних замовлень в ончейн, маючи на меті швидке та ефективне виконання транзакцій. Прогрес DEX на основі книги замовлень був додатково прискорений появою інфраструктур блокчейн-мереж, що пропонують швидкі та економічні транзакції, таких як рішення Layer 2 та app-чени Cosmos. dYdX, провідна DEX на основі книги замовлень для перпетуалів та ф'ючерсів, у версії 3 прийняла модель, в якій торги обробляються офчейн, а чинність транзакцій підтверджується через мережу StarkWare перед записом в основну мережу Ethereum. Ця модель дозволила dYdX забезпечити швидке та ефективне торговельне середовище. Пізніше dYdX представив власний app-ланцюг, використовуючи Cosmos SDK у версії 4, що повністю переводить усі торговельні процеси в ончейн. Станом на березень 2024 року dYdX v4 досяг загальної вартості заблокованих коштів (TVL), що становить близько 5% від TVL Uniswap v3, при цьому захоплюючи 60% обсягу торгів Uniswap.

У сфері DEX на основі книги замовлень провайдери ліквідності повинні постійно подавати та коригувати ордери в книзі замовлень, що різко контрастує з моделлю AMM DEX, що покладається на пули ліквідності. Ця вимога робить DEX на основі книги замовлень залежними від обмеженої кількості технічно підкованих учасників ринку щодо постачання ліквідності. Для пом'якшення цього обмеження більшість DEX на основі книги замовлень запозичили стимулюючі моделі AMM DEX, запускаючи кампанії, які винагороджують користувачів власними токенами протоколу за розміщення та виконання ордерів. Однак ці стимули не є ідеальним рішенням. Звичайні користувачі без необхідних навичок для постійного заповнення книги замовлень вважають за краще не брати участь у цих кампаніях. Крім того, кваліфіковані трейдери, здатні виконувати ці вимоги, можуть легко перейти на інші DEX на основі книги замовлень, що пропонують кращі умови. Таким чином, DEX на основі книги замовлень стикаються зі структурними викликами у забезпеченні ліквідності, що нагадує гру з нульовою сумою за обмеженої доступної ліквідності.

На тлі цих викликів з'явився новий протокол під назвою Elixir, пропонуючи рішення проблем ліквідності, з якими стикаються DEX на основі книги замовлень.

Цей протокол має на меті зменшити залежність від небагатьох кваліфікованих учасників шляхом розширення доступності та привабливості надання ліквідності завдяки інноваційним механізмам.

2. Elixir, Децентралізований Маркет-мейкер

Elixir — це децентралізований протокол маркет-мейкінгу, який постачає ліквідність на DEX з ордер-буком у різних мережах. Він використовує алгоритми автоматичного маркет-мейкінгу та працює через власну мережу з метою залучення ширшого кола учасників до внеску в ліквідність DEX з ордер-буком у децентралізованому середовищі. Користувачі можуть вносити активи в Elixir та обирати торгові пари від партнерських DEX з ордер-буком для постачання ліквідності. Через цей механізм користувачі можуть брати участь у кампаніях із заохочення кожного DEX з ордер-буком і генерувати дохід. Наразі Elixir встановив партнерські відносини з кількома біржами споту та ф'ючерсів з ордер-буком, включаючи Vertex, Bluefin та RabbitX, забезпечуючи ліквідність та підтримуючи їхню роботу. Поточний статус співпраці виглядає наступним:

Окрім існуючих партнерств, Elixir також готує співпрацю з іншими DEX з ордер-буком, такими як Hyperliquid, dYdX v4 та Orderly Network. Протокол планує постійно розширювати мережу партнерств з DEX з ордер-буком для подальшого покращення забезпечення ліквідністю на різних платформах. Вносячи активи в протокол Elixir, користувачі можуть заробляти винагороди пропорційно до внесених активів через участь у кампаніях із заохочення кожного DEX. Крім того, користувачі можуть отримувати бали Elixir, відомі як Potions (Зілля), які також можна заробити через соціальну активність у каналах спільноти Elixir. У Elixir є плани розподілу рідного токена, $ELX, на основі кількості Potions, які має користувач після запуску основної мережі. Токен$ELX призначений для використання в різних функціях протоколу Elixir, включаючи керування, стейкінг валідаторів та розподіл комісій. Далі ми детальніше розглянемо основну технологію Elixir, зосередившись на алгоритмі маркет-мейкінгу та архітектурі мережі.

2. 1. Механізм надання ліквідності

Elixir використовує власний алгоритм маркет-мейкінгу для подання ордерів на DEX з ордер-буком, розроблений для досягнення ефекту надання ліквідності, порівнянного з ефектом AMM Uniswap v2. Перш ніж глибше зануритися в механізм постачання ліквідності Elixir, давайте спочатку зрозуміємо принцип роботи моделі Постійного Продуктового Маркет-мейкера (Constant Product Market Maker — CPMM), прикладом якої є Uniswap v2.

2. 1. 1. Як працює CPMM

Uniswap v2 використовує модель CPMM, яка працює за формулою XY=K. У цьому рівнянні X і Y представляють кількості відповідних токенів, а K є постійним значенням. У моделі CPMM кожна угода гарантує, що добуток кількостей двох токенів у пулі ліквідності залишається незмінним. Наприклад, якщо трейдер хоче обміняти токен X на токен Y, пул автоматично розраховує курс обміну на основі формули XY=K, щоб визначити кількість Y для надання трейдеру, і навпаки.

Механізм AMM Uniswap v2, Джерело: Uniswap Docs

Крім того, будь-хто може надати ліквідність, додавши обидва токени пропорційно до поточного співвідношення в пулі, а зняття ліквідності відбувається за тим самим принципом, що дозволяє одночасне виведення обох токенів відповідно до наявного співвідношення в пулі. Ця структура може призвести до того, що провайдери ліквідності зазнають збитків порівняно з простим утриманням токенів через коливання ринкової ціни токенів, які впливають на співвідношення в пулі. Наприклад, якщо ринкова ціна токена X значно зростає після того, як провайдер вніс X та Y у співвідношенні 1:1, провайдер отримає менше токенів X і більше токенів Y при знятті ліквідності, що може оцінюватися менше, ніж якби він зберігав свої токени поза пулом. Проте такий втрата не реалізується до моменту зняття ліквідності і називається непостійною втратою (impermanent loss). Таким чином, CPMM використовує формулу X*Y=K для автоматичного виконання маркет-мейкінгу, чітко визначаючи курси обміну та співвідношення ліквідності пулу.

2. 1. 2. Механізм надання ліквідності Elixir

На відміну від AMM, біржі з ордер-буком складаються з численних ордерів на купівлю та продаж, запропонованих різними учасниками, кожен на основі власних суджень та стратегій. Це призводить до того, що ціни та ліквідність розподіляються нерівномірно, ускладнюючи реалізацію уніфікованої системи автоматичного надання ліквідності, подібної до моделі Постійного Продуктового Маркет-мейкера (CPMM). Щоб подолати ці структурні обмеження та забезпечити провайдерів ліквідності в ордер-буку профілем ризиків та винагород, аналогічним до CPMM, Elixir вимірює змінні в реальному часі, такі як волатильність ціни торгових пар, стан ордер-буку та ризик інвентарю, який є невідповідністю між ідеальним курсом обміну токенів та фактичним співвідношенням утримуваних активів. На основі цих вимірювань Elixir використовує два алгоритми для генерації та подання ордерів: 1) Алгоритм Встановлення Еталонної Ціни (Benchmark Price Setting Algorithm) та 2) Алгоритм Встановлення Спреду (Spread Setting Algorithm).

Алгоритм Встановлення Еталонної Ціни встановлює відповідну базову ціну для торгових пар, для яких Elixir забезпечує ліквідність, враховуючи поточний ризик інвентарю та волатильність цієї торгової пари. Наприклад, якщо ринковий курс обміну між токенами X та Y становить 1:1, але співвідношення інвентарю цих токенів у Elixir становить 1:2, алгоритм встановить базову ціну токенів Y нижче за ринкову, щоб зменшити інвентар токенів Y, коригуючи ціну продажу вниз. У цьому сценарії під час періодів високої волатильності акцент зміщується зі зменшення ризику інвентарю на надання справедливої ринкової ціни. Таким чином, вважається більш важливим підтримувати обсяг торгів, пропонуючи відповідну ціну на ринку, навіть якщо це означає прийняття певного рівня ризику інвентарю під час високої волатильності.

Після встановлення еталонної ціни застосовується Алгоритм Встановлення Спреду для визначення спреду між цінами купівлі та продажу шляхом врахування ризику інвентарю, волатильності ціни та поточних бідів та асків, поданих іншими користувачами в ордер-буку. Спред є ширшим, коли значення ризику інвентарю та волатильності вищі, а коли глибина ліквідності ордер-буку є мілкою, що призводить до консервативного підходу до надання ліквідності. Крім того, для захисту провайдерів ліквідності від зловмисних атак, спрямованих на експлуатацію алгоритмів, Elixir включає змінну, яка рандомізує час подання ордерів у обох алгоритмах.

Це заважає користувачам із зловмисними намірами передбачати, коли будуть розміщені ордери Elixir, ускладнюючи для них зловживання алгоритмами для отримання неправомірної вигоди. Завдяки цим методам Elixir виконує функцію маркет-мейкера в порядковій книзі з рівнем забезпечення ліквідністю, аналогічним CPMM, гарантуючи стабільне постачання ліквідності навіть у децентралізованому та прозорому середовищі торгівлі. Проте, як і CPMM, він також піддається непостійним збиткам. На відміну від CPMM, який отримує частку комісії, генерованої від торгівлі, Elixir компенсує це завдяки прибутку від арбітражу з різниці між цінами купівлі та продажу, а також через систему стимулів DEX з порядковою книгою.

2. 2. Архітектура мережі

Elixir будує власну мережу для застосування алгоритмів маркет-мейкінгу та забезпечення ліквідності DEX з порядковою книгою в децентралізованому середовищі. Хоча його мережа mainnet ще не запущена, забезпечення ліквідності для DEX з порядковою книгою зараз виконується через тестову мережу. Мережа Elixir використовує консенсусний алгоритм Delegated Proof-of-Stake (DPoS). Користувачі можуть стейкити токен мережі, $ELX (або$ELXR у тестовій мережі), для роботи вузлів-валідаторів. Користувачі, які не бажають запускати вузли-валідатори безпосередньо, все одно можуть брати участь у валідації мережі опосередковано, делегуючи свій $ELX валідатору. Валідатори відповідають за збір даних з бірж порядкової книги в мережі Elixir, застосування їх до алгоритму маркет-мейкінгу, а також створення та пропозицію ордерів для відправки в порядкову книгу. Наразі чітка система стимулів для валідації не реалізована, але Elixir планує пізніше збирати частину прибутку від спреду bid-ask як комісію для виплат валідаторам.

2. 2. 1. Механізм роботи мережі

Детальна архітектура та механізм роботи мережі Elixir виглядають так:

• Exchange feeds збирають дані для кожної торгової пари з бірж, включаючи ціну, статус порядкової книги, деталі ордерів та історію транзакцій, і надсилають ці дані агрегатору даних.
• Data aggregator консолідує отримані дані та пересилає їх валідаторам та аудиторам.
• Validators вводять отримані дані у формулу алгоритму маркет-мейкінгу для генерування пропозицій ордерів для виконання на DEX з порядковою книгою, а потім передають їх до релейної інфраструктури.
• Relay infra перевіряє, чи досягнуто консенсусу 66% серед валідаторів, і подає пропозиції ордерів, отримані від валідаторів, на біржу порядкової книги та аудиторам.
• Auditor порівнює консолідовані дані від агрегатора даних із пропозиціями ордерів від релейної інфраструктури для їх перевірки. Якщо виявлено будь-які порушення, вони повідомляють про релеєні дані контролеру.
• Controller надсилає повідомлені порушення та дані біржі до смарт-контракту верифікації на основі блокчейну Ethereum для остаточної перевірки. Якщо порушення підтверджується, стейкований $EXL валідатора піддається слешингу (спалюванню).

Таким чином, Elixir керує процесом подання ордерів до DEX з порядковою книгою через свою мережу, оснащену алгоритмом консенсусу DPoS, що дозволяє досягати високих швидкостей транзакцій. Процес верифікації зловмисної діяльності та проведення слешингу використовує мережу Ethereum mainnet, тим самим підвищуючи довіру та прозорість мережі Elixir.

3. Майбутні плани

Elixir наближається до фінальної тестової фази, Testnet v3, перед запуском mainnet, при цьому запуск mainnet запланований на 15 серпня. Крім того, разом із запуском mainnet Elixir планує співпрацювати з міжланцюговими інфраструктурами, такими як LayerZero, щоб представити міжланцюгові LP-токени, які сприятимуть забезпеченню ліквідності в різних мережах. У рамках підготовки Elixir наразі попередньо збирає ETH від користувачів для використання в забезпеченні ліквідності на різних DEX з порядковою книгою після запуску mainnet. Ті, хто внесе депозит, отримають elxETH пропорційно до внесених активів, а також триває кампанія, яка пропонує додаткові 50% у Potions — балах, що виплачуються постачальникам ліквідності — для утримувачів elxETH. Після впровадження міжланцюгових LP-токенів Elixir також планує підтримувати похідні функції, такі як кредити та позиції з кредитним плечем, з використанням цих токенів.

Наразі DEX з порядковою книгою, які бажають отримати ліквідність від Elixir, повинні співпрацювати з командою Elixir для інтеграції своїх систем. Проте в майбутньому Elixir має на меті надати інтерфейс та керівництва, які дозволять будь-кому легко та зручно підключати свої порядкові книги до Elixir, функціонуючи як дозвільна інфраструктура. Управління на основі власного токена мережі, $ELX, передасть повноваження щодо прийняття рішень про різні параметри, включаючи комісії протоколу, спільноті. Elixir також розглядає можливість забезпечення ліквідності на CEX і планує створити спеціальну команду для продовження розробки цієї ініціативи. Проте існує кілька проблем, пов'язаних із налаштуванням акаунтів та регуляціями, що робить забезпечення децентралізованої ліквідності для CEX менш пріоритетним на даний момент. Таким чином, Elixir еволюціонує від протоколу постачання ліквідності для DEX з порядковою книгою до DeFi-інфраструктури, що використовує міжланцюгові LP-токени, з баченням стати шаром ліквідності, що з'єднує різну ліквідність у кількох ланцюжках, включаючи CEX, у майбутньому. Однак існують також виклики та обмеження, які Elixir повинен вирішити для реалізації цього бачення.

4. Обмеження та виклики

4. 1. Технічні та регуляторні обмеження в середовищі ончейн-торгівлі

Навіть якщо Elixir вирішить проблеми з ліквідністю DEX з порядковою книгою, такі проблеми, як нижча швидкість транзакцій порівняно з CEX, вищі комісії та відсутність засобів входу/виходу (on/off-ramps), продовжують заважати забезпеченню оптимального користувацького досвіду для високочастотних трейдерів. Як наслідок, торговий обсяг на DEX все ще становить менше 1% від обсягу на CEX, особливо на ринках ф'ючерсів, де високочастотна торгівля більш поширена. DEX to CEX Futures Trade Volume, Source: The Block

Для вирішення цих проблем необхідні два основні покращення: 1) Постійний розвиток та вдосконалення інфраструктури блокчейну та DEX з порядковою книгою для забезпечення ончейн-торговельної інфраструктури, порівнянної з нинішніми CEX, та 2) Розвиток плавних інфраструктур передачі капіталу між фіатними валютами та криптовалютами через on/off-ramps на основі співпраці з регуляторними органами та фінансовими установами.

Проте активне керування розвитком цієї інфраструктури є складним завданням для Elixir, і затримки в цій сфері можуть стримувати зростання ринку торгівлі на ланцюжку, негативно впливаючи на реалізацію кінцевої мети Elixir.

4. 2. Обмеження алгоритму надання ліквідності та розвиток AMM

Алгоритм маркет-мейкінгу Elixir, призначений для реалізації стилю CPMM в ордер-буках, не розподіляє ліквідність рівномірно по всіх цінових діапазонах, що можна вважати неоптимальним з точки зору ефективності капіталу. Фаундер Elixir, Філіп, зазначив в інтерв'ю 0xResearch, що мета Elixir не полягає в прямій конкуренції зі складними маркет-мейкерами, а в забезпеченні стабільної та надійної ліквідності для DEX з ордер-буками. Тому, якщо маркет-мейкери, що використовують просунуті стратегії, почнуть активно виходити на ринок DEX з ордер-буками, Elixir може втратити свою частку ринку на користь цих маркет-мейкерів, а її роль може обмежитися лише початковим забезпеченням ліквідності (bootstrapping) для таких бірж.

З іншого боку, Uniswap, лідер у сфері AMM, представив функцію концентрованої ліквідності у версії 3 для вирішення неефективності розподілу ліквідності, спостереженої в попередній версії CPMM. Ця функція дозволяє провайдерам ліквідності постачати ліквідність інтенсивно в межах певного цінового діапазону. Крім того, в майбутній версії Uniswap 4 буде представлено функцію Hook, яка дозволяє встановлювати тригери в пулі ліквідності для активації під час певних подій. Ця функція дає змогу реалізувати просунуті функції, такі як лімітові ордери, та використання ліквідності поза наданим діапазоном для кредитування. Нещодавно команда Uniswap оновила інтерфейс, додавши функцію лімітових ордерів, а з'являються проекти, такі як TONDEX, які прагнуть поєднати переваги AMM та DEX з ордер-буками. Оскільки AMM DEX починають інтегрувати функції, традиційно притаманні біржам з ордер-буками, і залучати високочастотних трейдерів, Elixir необхідно вийти за рамки своєї ролі постачальника ліквідності для таких бірж. Здається суттєвим для Elixir забезпечити конкурентну перевагу, зосередившись на її функціях як інфраструктури DeFi з використанням крос-ланцюжкових LP-токенів та як крос-ланцюжкового рівня ліквідності.

5. Висновок

Elixir — це протокол, який прагне вирішити проблеми надання ліквідності, з якими стикаються DEX з ордер-буками, використовуючи власний алгоритм маркет-мейкінгу та децентралізовану мережеву архітектуру. Він прагне демократизувати участь у забезпеченні ліквідності для таких бірж, яка традиційно була зосереджена серед небагатьох маркет-мейкерів, тим самим розширюючи ринок та надаючи більше можливостей більшій кількості учасників. Elixir готується до активного постачання ліквідності, укладаючи партнерства з багатьма DEX з ордер-буками. Крім того, у співпраці з протоколами крос-ланцюжкової інфраструктури Elixir планує запровадити LP-токени та використовувати їх для різних послуг DeFi.

Втім, шлях попереду не позбавлений викликів. Elixir повинен подолати такі проблеми, як низька швидкість та високі комісії, типові для середовищ торгівлі на ланцюжку, ефективність власних алгоритмів та конкуренцію з боку інших протоколів. У міру того як загострюється конкуренція між AMM та DEX з ордер-буками, і справді між CEX та DEX, буде цікаво спостерігати, як Elixir займе свою нішу в цьому конкурентному ландшафті, що змінюється.

References

• Market-makers: The Recluses through Cycles
• The History of dYdX
• Elixir
• Elixir docs
• Uniswap docs
• Optimal High-Frequency Market Making
• The Dominoes of Centralized Risk - Solving for the Right DEX
• Trustless & Permissionless Liquidity Vision for Order Book Exchanges
• Elixir's innovative decentralization approach
• Our Vision for Uniswap v4
• TONDEX, Orderbook style DEX using Uniswap V4