PERP:HashKey：深入解析 Perpetual Protocol 永續合約機制設計

原文標題：《HashKey郝凱：深入解析PerpetualProtocol永續合約機制設計》

作者|郝凱

做市商廣泛存在于交易市場，他們通過做市制度來維持市場的流動性，滿足交易者的交易需求。隨著DeFi項目的興起，自動化做市商受到越來越多的關注。AMM利用數學函數來確定資產的價格，在推動DeFi發展和提供流動性方面發揮了巨大作用。

永續合約很好地契合了加密貨幣市場上交易者的特點和需求，已經成為中心化交易所在期貨合約市場的主要產品。作為實現去中心化交易所的關鍵技術，AMM已經被成功應用到現貨交易中。一些DeFi項目希望通過AMM的方式實現永續合約，PerpetualProtocol是其中的典型代表。根據下表中數據，PerpetualProtocol的交易量在衍生品類去中心化交易所是最高的。

表1：與去中心化交易所相關的主要DeFi項目，數據來源：www.oklink.com，2021年3月15日

項目設計

AMM通過完全去中心化的方式實現兩種或多種資產之間的鏈上交易，利用數學函數來確定資產的價格。例如，Uniswap使用恒定乘積函數x*y=k，當x的供給增加時，y的供給就會減少，以保持恒定的乘積k，反之亦然。但是，AMM還存在很多限制，包括無常損失、資本使用效率低和無法使用杠桿等。

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虛擬自動化做市商

針對當前AMM存在的問題，PerpetualProtocol引入了虛擬自動化做市商。所謂虛擬自動化做市商，指的是交易者的真實資產沒有存儲在vAMM中，而是存儲在管理所有vAMM抵押品的智能合約中。

對于流動性而言，AMM的流動性來源于流動性提供者在流動性池中提供的資產。vAMM的流動性不依賴流動性提供者，直接來自于vAMM之外的抵押品。在vAMM中，交易者本身可以彼此提供流動性，不需要其他流動性提供者。因此，vAMM始終存在流動性。

對于無償損失而言，由于vAMM不需要其他流動性提供者預先放入資產來提供流動性，交易者的真實資產存儲在管理抵押品的智能合約中，因此vAMM模式下不存在無償損失。

vAMM也采用恒定乘積函數x*y=k，并且PerpetualProtocol允許交易者使用1-10倍的杠桿進行永續合約交易。與AMM不同的是，vAMM不需要真實的流動性提供者來提供資產，x、y和k值是由創建者設定的。

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由于k值是虛擬的，可以根據交易量、持倉量和資金費率等市場數據進行調整。未來，k值可能會以分布式自治組織的形式來決定。通過調整更高的k值，vAMM可以有效解決交易滑點的問題。但k值也不能設置的太高，否則會影響套利者的參與動力。

交易流程

創建者創建vAMM，并設定vAMM中虛擬資產的初始數量x0和y0，對于任意時刻，資產x和資產y都滿足恒定乘積函數x*y=k，資產x相對于資產y的初始價格為y0/x0。

表2：交易流程示意圖

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當交易者進行平倉時，他們需要拿出持有的資產x，并根據恒定乘積函數計算得到最終實際獲得的資產y的數量。

資金費率

為了確保永續合約的價格和現貨價格之間的長期趨同，不會偏離現貨價格太多，PerpetualProtocol也引入了資金費率機制。PerpetualProtocol每隔一個小時進行資金費率的結算。資金費率決定了付款方和收款方：如果永續合約的價格明顯高于現貨價格，那么資金費率為正，多頭需要支付資金給空頭；反之，如果永續合約的價格明顯低于現貨價格，那么資金費率為負，空頭支付資金給多頭。并且，價格偏離的程度越高，資金費率就會越高。如果永續合約的價格與現貨價格出現明顯的偏差，會有套利者在兩個市場上進行套利。同時，PerpetualProtocol也采用標記價格以避免市場操縱的影響。

PerpetualProtocol的資金費率的計算如下。其中，TWAP表示時間加權平均價格。

項目代幣PERP

PERP是PerpetualProtocol的項目代幣，主要作用包括抵押和治理。PERP持有人可以抵押代幣并按比例獲得交易手續費的分紅獎勵。同時，PERP持有人還可以參與項目治理，例如參與投票上線新的交易對和修改項目參數等。

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案例分析

目前，PerpetualProtocol支持ETH/USDC、BTC/USDC和DOT/USDC等交易對，每個交易對都用USDC作為保證金。以ETH/USDC為例進行分析。假設ETH的交易價格為2000USDC，創建者設置ETH和USDC的初始比例為1:2000。例如，創建者將vAMM的初始狀態設置為100vETH和200000vUSDC，具體交易流程如下表所示。

表3：案例分析

交易者A希望以1000USDC作為抵押品，然后10倍做多ETH。A將1000USDC存入抵押品的智能合約中。PerpetualProtocol將A的10000vUSDC計入vAMM。此時，vAMM中USDC的數量為210000，根據x*y=k計算A收到的vETH的數量，即4.7629個，相當于A持有4.762個ETH多倉。

Web3基礎設施WalletConnect宣布完成1250萬美元融資:金色財經報道，Web3基礎設施WalletConnect宣布完成1250萬美元融資，?1kx、Union Square Ventures、Shopify、ConsenSys和Gnosis領投。WalletConnect希望為非托管錢包提供社交功能，例如錢包到錢包的聊天和身份驗證。?[2022/11/3 12:14:19]

此時，交易者B也希望以1000USDC作為抵押品，然后10倍做多ETH。B將1000USDC存入抵押品的智能合約中。PerpetualProtocol將B的10000vUSDC計入vAMM。此時，vAMM中USDC的數量為220000，根據x*y=k計算A收到的vETH的數量，即4.329個，相當于B持有4.329個vETH多倉。

然后，交易者A拿出持有的4.762個vETH進行平倉。此時，vAMM中vETH的數量為95.671，根據x*y=k計算得到vUSDC的數量為209049.8，A的最終獲利為950.2個USDC。

此時，交易者B拿出持有的4.329個vETH進行平倉。此時，vAMM中vETH的數量為100，計算得到vUSDC的數量為200000，B的最終獲利為-950.2個USDC，即交易者B虧損了950.2個USDC。

與中心化交易所永續合約的對比

交易對手方

中心化交易所的永續合約屬于場內標準化交易產品。永續合約是一個雙向交易市場，根據中心化交易所的撮合機制，交易者在開倉交易時必須要有對手盤才能成交。也就是說，對于做多的交易者，必須有做空的對手方才能完成交易，反之亦然。

但PerpetualProtocol的交易者不需要交易對手方。從上一章的案例中可以看出，在vAMM模式中沒有真實的資產在進行交易，交易者在開倉時不需要反方向的交易對手方。在不考慮交易手續費等磨損的條件下，生態中交易者的盈利等于其他交易者的虧損，并且與交易方向無關。即使PerpetualProtocol中兩個交易者的交易方向是一致的，還是可能會出現一位交易者盈利而另一位交易者虧損的情況。

考慮一種極端情況，PerpetualProtocol生態中所有交易者都建立多頭頭寸或都建立空頭頭寸。這在中心化交易所的永續合約市場上是不可能發生的，但對于PerpetualProtocol是可能的。此時，PerpetualProtocol市場的價格將會明顯偏離現貨市場的價格，理性的套利者會進行做空以獲得資金費率金。如果沒有套利者加入，多頭需要向風險準備金支付資金費率金。

盈虧計算

中心化交易所的永續合約可以分為幣本位合約和USDT本位合約。幣本位合約也稱為反向合約，交易者使用對應的加密貨幣作為保證金來進行交易，最終也按對應的加密貨幣進行結算。例如，交易者參與BTC的幣本位合約，那么交易者要先持有一定數量的BTC作為保證金，其最終收益也按BTC來計算。USDT本位合約也成為正向合約，其保證金和結算幣種都使用USDT。參與USDT本位合約的交易者不需要持有不同種類的加密貨幣，只持有USDT就可以參與所有交易品種的USDT本位合約。同時，USDT本位合約的保證金的價值不會發生變化，其盈虧曲線是線性的。假設在10000美元的價格分別在幣本位永續合約和USDT本位永續進行BTC開倉100張合約，盈虧曲線如下圖所示。

圖1：幣本位合約和USDT本位合約的盈虧曲線

對于幣本位合約，交易者的盈虧需要根據持倉均價、平倉成交均價、合約面值和合約張數來進行計算：多倉盈虧=（1/持倉均價-1/平倉成交均價)*平多倉合約張數*合約面值；空倉盈虧=（1/平倉成交均價-1/持倉均價)*平空倉合約張數*合約面值。

對于USDT本位合約，交易者的盈虧需要根據持倉均價、平倉成交均價、合約面值和合約張數來進行計算：多倉盈虧=（平倉成交均價-持倉均價)*平多倉合約張數*合約面值；空倉盈虧=（持倉均價-平倉成交均價)*平空倉合約張數*合約面值。

對于PerpetualProtocol的交易者來講，他們最終的盈虧計算與開倉和平倉時的整個系統的狀態有關。

風險準備金

中心化交易所都為永續合約提供風險準備金。如果交易者的永續合約被強制平倉，交易所就會啟動清算引擎接管交易者賬戶上剩余的倉位，并使用風險準備金來進行反向平倉。風險準備金的存在相當于交易所在強制平倉的價格向交易者提供了無限流動性。如果交易所的風險準備金不夠接管被強平用戶的剩余持倉，交易所將會按照規則對獲利方進行自動平倉。主流的中心化交易所都積累了大量的風險準備金以保護交易者的利益。

PerpetualProtocol也存在風險準備金。當市場上清算不及時未能清算未抵押頭寸，或市場不平衡需要vAMM支付資金費率金時，就會需要使用風險準備金。如果風險準備金用完，系統將鑄造新的代幣PERP在市場上出售以償還債務。

與中心化交易所相比，上線時間不久的PerpetualProtocol所積累的風險準備金非常有限，而且風險準備金主要是自身代幣PERP，價值也不穩定。因此，PerpetualProtocol的風險準備金都用戶的保護力度比較小。

思考和總結

PerpetualProtocol通過vAMM的模式在一定程度上解決了AMM的流動性和無償損失問題。PerpetualProtocol采用Layer2解決方案，交易在xDaiChain進行處理，這意味著交易的效率更高且沒有Gas費。同時，PerpetualProtocol實現了去中心化的永續合約。

vAMM模式中沒有真實的資產在進行交易，交易者在開倉時不需要反方向的交易對手方，這就與Synthetix等項目一樣，生態中交易者的盈利等于其他交易者的虧損。在這種情況下，交易者即使判斷對交易方向，還是可能會出現虧損。

PerpetualProtocol的永續合約交易深度遠小于中心化交易所，風險準備金的規模也無法與中心化交易所相比較。同時，PerpetualProtocol的交易者的盈虧計算比較復雜。因此，當前PerpetualProtocol的用戶體驗還有待改進，中心化交易所的永續合約更適合交易者進行參與。

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