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# Computerwissenschaften# Kryptographie und Sicherheit

Optimierung von Stablecoin-Portfolios für Stabilität

Methoden erkunden, um die Stabilität von crypto-gestützten Stablecoins wie Dai zu verbessern.

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Inhaltsverzeichnis

Stablecoins sind digitale Tokens, die an reale Vermögenswerte wie den US-Dollar gekoppelt sind, um ihren Wert stabil zu halten. Sie sind super wichtig in der Welt der dezentralen Finanzen (DeFi), weil sie helfen, die Auswirkungen von Preisschwankungen anderer Tokens zu verringern. Krypto-unterstützte Stablecoins funktionieren so, dass sichergestellt wird, dass, falls das System ausfällt, jeder Stablecoin gegen eine Gruppe anderer Krypto-Tokens eingetauscht werden kann, die ungefähr den gleichen Wert haben. Wenn die Preise dieser Krypto-Tokens jedoch stark sinken, könnte das Versprechen der Stabilität in Gefahr sein. Diese Arbeit untersucht, wie die Mischung der Tokens im Sicherheitenportfolio seine Fähigkeit beeinflusst, solche Ereignisse zu überstehen.

Für Stablecoins, bei denen ein grosser Teil der Sicherheiten von den Entwicklern verwaltet wird, wie MakerDAOs Dai, schlagen wir zwei Methoden vor, um das Token-Portfolio zu optimieren. Diese Methoden konzentrieren sich darauf, Preisschwankungen zu reduzieren, indem sie berücksichtigen, wie die Preise verschiedener Tokens zueinander in Beziehung stehen. Wir vergleichen die optimierten Portfolios mit den historischen Veränderungen von Dais Sicherheiten und haben unsere Daten und Methoden für andere verfügbar gemacht, um sie zu reproduzieren.

Einführung in Stablecoins und DeFi

Dezentrale Finanzen (DeFi) zielen darauf ab, das traditionelle Finanzwesen transparenter, effizienter und widerstandsfähiger gegenüber externer Kontrolle zu machen. Als DeFi anfing populär zu werden, waren die Preise vieler Tokens jedoch sehr instabil. Zum Beispiel, nach einem grossen Wertzuwachs im Jahr 2021, sanken die Preise von Tokens wie Ether und Wrapped Bitcoin innerhalb von nur zwei Monaten 2022 um mehr als 60%.

Diese Preisinstabilität macht Krypto-Tokens weniger geeignet für den täglichen Gebrauch, wie zum Kaufen und Verkaufen, da ihre Werte während Transaktionen schnell schwanken können. Stablecoins sind so konzipiert, dass sie dieser Volatilität entgegenwirken, indem sie an stabile Vermögenswerte gekoppelt sind. Dennoch können Stablecoins ihren Wertbezug verlieren, wie man an einigen gescheiterten Stablecoins wie NuBits und Terra/Luna sehen kann. Die Risiken im Zusammenhang mit Stablecoins zu verstehen, ist entscheidend, um potenzielle Verluste zu managen und zu verringern.

Im Laufe der Zeit sind verschiedene Designs von Stablecoins entstanden, die allgemein in drei Typen kategorisiert werden können.

  1. Fiat-unterstützte Stablecoins: Diese sind direkt durch einen entsprechenden Betrag an Fiat-Währung gedeckt.
  2. Krypto-unterstützte Stablecoins: Diese basieren auf volatilen Krypto-Tokens, die als Sicherheiten in Smart Contracts gespeichert sind. Das zentrale Versprechen dieser Coins ist, dass sie gegen einen Korb anderer Krypto-Tokens eingetauscht werden können.
  3. Algorithmische Stablecoins: Diese verwenden keine Sicherheiten und halten stattdessen ihren Wert, indem sie die Menge der im Umlauf befindlichen Tokens basierend auf ihrem Marktpreis anpassen.

Jeder Typ hat seine Herausforderungen. Fiat-unterstützte Stablecoins sind auf traditionelle Finanzsysteme angewiesen, was zu Problemen wie dem Vertrauen in Intermediäre und möglicher Zensur führen kann. Algorithmische Stablecoins können schnell scheitern, wenn die Marktpreise stark sinken. Bei krypto-unterstützten Stablecoins ist die Hauptsorge, dass ein signifikanter Rückgang des Preises der Sicherheiten den Stablecoin wertlos machen könnte.

Um dieses Risiko zu verringern, müssen krypto-unterstützte Stablecoins oft mehr Sicherheiten haben als die Stablecoins, die sie ausgeben. Das bedeutet, dass der Wert der Sicherheiten immer grösser sein muss als die Menge der im Umlauf befindlichen Stablecoins. Da die Preise von Krypto-Tokens sehr instabil sein können, ist der erforderliche Sicherheitenbetrag oft ziemlich hoch. Diese Anforderung kann erleichtert werden, indem Fiat-unterstützte Stablecoins und andere reale Vermögenswerte in die Mischung aufgenommen werden und indem die Risiken der Krypto-Tokens selbst gemanagt werden.

In unserer Forschung konzentrieren wir uns auf MakerDAOs Dai Stablecoin. Ursprünglich war Dai ein vollständig krypto-unterstützter Stablecoin, aber nach breiteren Problemen auf dem DeFi-Markt im Jahr 2022 begann MakerDAO, Fiat-unterstützte Stablecoins und reale Vermögenswerte in seine Sicherheitenmischung aufzunehmen. Ende 2023 waren weniger als 40% von Dais Sicherheiten in regulären Krypto-Tokens, während fast 60% in realen Vermögenswerten waren.

Obwohl die Aufnahme von realen Vermögenswerten auf Widerstand gestossen ist, ist sie zu einem wichtigen Bestandteil der Sicherheitenstrategie für Dai geworden. Da MakerDAO plant, den Anteil dieser realen Vermögenswerte auf maximal 25% zu reduzieren, verschiebt sich der Fokus zurück auf die Krypto-Seite seines Portfolios. Dies wirft Fragen zur besten Zusammensetzung dieses Krypto-Teils auf, die durch Simulationen untersucht werden können.

Risikobewertung von Krypto-Sicherheiten

Mehrere Studien haben die Stabilität des Dai-Systems untersucht, insbesondere in Bezug auf Risiken, die mit den verwendeten Sicherheiten verbunden sind. Mithilfe von Simulationen können wir bewerten, wie verschiedene Vermögensmix Dais Stabilität beeinflussen. Unser Ansatz ist breiter, da wir das gesamte Sicherungssystem anstelle einzelner Tresore untersuchen.

Wir verwenden Optimierungstechniken, um Portfolios zu erstellen, die das Gesamtrisiko minimieren. Unsere Methoden berücksichtigen Preisdaten für verschiedene Tokens und wie sie miteinander korrelieren. Diese dynamischen Strategien passen sich an die aktuellen Marktbedingungen an und schlagen vor, wie die Sicherheitenmischung angepasst werden kann, um die Stabilität zu wahren.

Durch die Analyse verschiedener Portfolios stellen wir fest, dass Dai davon profitieren würde, seine Abhängigkeit von Ether zugunsten von Wrapped Bitcoin zu reduzieren. Alle Informationen, einschliesslich unserer Daten und unseres Codes, stehen der Öffentlichkeit zur Verfügung.

Hintergrundkonzepte

Wir gehen davon aus, dass die Leser ein gewisses Grundwissen über DeFi-Konzepte haben, wie Blockchains, Transaktionen und Smart Contracts. Eine kurze Zusammenfassung relevanter Begriffe beinhaltet:

  • ERC-20 Standard: Definiert einen Standard für Tokens auf Ethereum, der es ihnen ermöglicht, mit verschiedenen Diensten zu interagieren.
  • Dezentralisierte Börsen (DEXs): Ermöglichen den Handel mit Tokens direkt zwischen Nutzern ohne Intermediäre.
  • Wrapped Tokens: Tokens von einer Blockchain, die als Tokens auf einer anderen dargestellt werden, wie Wrapped Bitcoin (WBTC) auf Ethereum.
  • Ereignisprotokolle: Werden in Ethereum verwendet, um Änderungen im Vertragsstatus aufzuzeichnen, sodass Nutzer die Geschichte verfolgen können.

Erkundung von Stablecoin-Modellen

Verschiedene Modelle für Stablecoins sind entstanden, wobei verschiedene Studien Überblicke und Einblicke in Design und Risiken bieten. Unser Fokus liegt hauptsächlich auf krypto-unterstützten Designs.

  • Dai ist der führende krypto-unterstützte Stablecoin, obwohl er auch Elemente der Fiat-Unterstützung hat, da ein erheblicher Teil seiner Sicherheiten in realen Vermögenswerten ist.
  • Weitere Beispiele für krypto-unterstützte Stablecoins sind Liquity USD und Reflexer’s RAI, die vollständig durch Ethereum (ETH) Tresore gedeckt sind.
  • Frax ist ein gemischtes Modell, das als vollständig krypto-unterstützter Stablecoin begann, aber algorithmische Komponenten hinzugefügt hat, als die Nutzung wuchs.

Verständnis der Portfolio-Optimierung

Bei der Optimierung der Portfolios für krypto-unterstützte Stablecoins konzentrieren wir uns darauf, die Preisvolatilität, insbesondere nach unten gerichtete Preisbewegungen, zu minimieren. Hohe Preisrückgänge können zu Liquidationen von Nutzereinlagen führen und die Stabilität des gesamten Systems beeinträchtigen.

Unsere Analyse beginnt mit der Auswahl der besten Mischung von Tokens, wobei deren Stabilität und Liquidität berücksichtigt werden. Der Satz wird auf die beliebtesten Kryptowährungen eingegrenzt und schliesst neuere Tokens aus, die sich möglicherweise noch nicht im Markt bewährt haben.

Nach der Auswahl wenden wir Optimierungstechniken an, um Portfolios zu finden, die Risiken minimieren. Das Hauptziel besteht darin, die Wahrscheinlichkeit zu begrenzen, dass der Stablecoin aufgrund plötzlicher Preisrückgänge seinen Wert verliert. Wir führen Bewertungen durch, die historische Preisdaten und fortschrittliche Modellierungstechniken verwenden, um verschiedene Szenarien zu simulieren.

Bewertung potenzieller Risiken

Sobald wir die optimierten Portfolios haben, vergleichen wir sie mit der historischen Leistung. Dadurch können wir verstehen, wie gut diese Portfolios in der Vergangenheit unter verschiedenen Marktbedingungen abgeschnitten hätten.

Wir bewerten die Wahrscheinlichkeit, dass diese Portfolios im Laufe der Zeit ihre Sicherheitenquote nicht aufrechterhalten. Unsere Analyse zeigt, dass, obwohl es Risiken für alle Portfolios gibt, die Verwendung optimierter Methoden die Volatilität im Vergleich zu historischen Portfolios erheblich reduziert.

Durch den Fokus auf das Gleichgewicht zwischen Risiko und Ertrag können Protokollentwickler Strategien auswählen, die am besten mit ihren Zielen übereinstimmen.

Implementierungsherausforderungen

Zu verstehen, wie man diese optimierten Portfolios umsetzt, bringt Herausforderungen mit sich, insbesondere in Systemen, in denen die Nutzer hauptsächlich Sicherheiten einzahlen. Während Entwickler ihre eigenen Ressourcen nutzen können, um Tokens in einem gemischten Stablecoin-System zu kaufen, haben sie in vollständig krypto-unterstützten Systemen eingeschränktere Optionen.

Eine mögliche Methode zur Durchsetzung optimaler Portfolios in solchen Systemen besteht darin, Grenzen dafür festzulegen, wie viel eines einzelnen Tokens enthalten sein kann. Dies könnte jedoch die Nutzer davon abhalten, einzuzahlen, was den Gesamtwert der Sicherheiten verringern kann.

Es gibt auch Möglichkeiten, Nutzer zu incentivieren, überrepräsentierte Tokens in unterrepräsentierte umzuwandeln, um das gewünschte Gleichgewicht zu wahren.

Datensammlung und Analyse

Um unsere Forschung zu unterstützen, haben wir historische Daten zum Dai-System gesammelt, einschliesslich der Anzahl der Tokens, die in verschiedenen Tresortypen gehalten wurden, und deren Preis im Laufe der Zeit. Diese Daten ermöglichten es uns, die Entwicklung von Dais Sicherheiten zu analysieren und wie sie sich mit dem Markt verändert haben.

Die Tresordaten sind entscheidend, um zu verstehen, wie sich die Zusammensetzungen der Sicherheiten in verschiedenen Marktphasen entwickelt haben. Wir haben beobachtet, dass der Beitrag verschiedener Token-Typen sich verschoben hat, insbesondere der Anstieg der realen Vermögenswerte.

Historische Entwicklung der Sicherheiten

Die historische Entwicklung von Dais Sicherheiten zeigt bemerkenswerte Verschiebungen, insbesondere während Marktspitzen und -täler. Die Mischung der Vermögenswerte hat sich im Laufe der Zeit angepasst, was die Notwendigkeit besserer Strategien zur Risikokontrolle verdeutlicht.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Gesamtstabilität von Dai davon profitieren würde, ausgewogenere Portfolios einzusetzen, insbesondere stabilere Tokens wie Wrapped Bitcoin gegenüber volatileren wie Ether zu bevorzugen.

Fazit und zukünftige Richtungen

Zusammenfassend gibt unsere Arbeit einen detaillierten Einblick, wie man Sicherheitenportfolios für krypto-unterstützte Stablecoins durch Variationsminimierungstechniken optimiert. Wir heben die Bedeutung hervor, sich an die Marktbedingungen anzupassen und sicherzustellen, dass die Zusammensetzung der Vermögenswerte plötzliche Preisschocks bewältigen kann.

Während hybride Stablecoin-Systeme einfacher zu verwalten sind für die Portfolio-Optimierung, stellen die Herausforderungen, die durch rein krypto-unterstützte Systeme entstehen, Chancen für weitere Forschung dar. Zukünftige Bemühungen könnten sich auch darauf konzentrieren, die Kosten zur Anpassung des Portfolios zu bewerten und den besten Zeitpunkt für diese Änderungen zu bestimmen.

Das Verständnis des Gleichgewichts zwischen Risikomanagement und Vermögenszusammensetzung ist entscheidend für das kontinuierliche Wachstum und die Zuverlässigkeit von Stablecoins in der sich entwickelnden DeFi-Landschaft.

Originalquelle

Titel: Collateral Portfolio Optimization in Crypto-Backed Stablecoins

Zusammenfassung: Stablecoins - crypto tokens whose value is pegged to a real-world asset such as the US Dollar - are an important component of the DeFi ecosystem as they mitigate the impact of token price volatility. In crypto-backed stablecoins, the peg is founded on the guarantee that in case of system shutdown, each stablecoin can be exchanged for a basket of other crypto tokens worth approximately its nominal value. However, price fluctuations that affect the collateral tokens may cause this guarantee to be invalidated. In this work, we investigate the impact of the collateral portfolio's composition on the resilience to this type of catastrophic event. For stablecoins whose developers maintain a significant portion of the collateral (e.g., MakerDAO's Dai), we propose two portfolio optimization methods, based on convex optimization and (semi)variance minimization, that account for the correlation between the various token prices. We compare the optimal portfolios to the historical evolution of Dai's collateral portfolio, and to aid reproducibility, we have made our data and code publicly available.

Autoren: Bretislav Hajek, Daniel Reijsbergen, Anwitaman Datta, Jussi Keppo

Letzte Aktualisierung: 2024-05-14 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2405.08305

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2405.08305

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

Vielen Dank an arxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.

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