Quantitative analysis of makerDAO’s liquidation system

Abstract

Die Entstehung von Smart Contract-basierten Blockchains hat in den letzten Jahren eine Revolution ausgelöst, die mit jener des Internets in den 1990ern vergleichbar ist. Verschiedenste neue Produktkategorien wie so genannte Stablecoins wurden auf diesen Blockchains entwickelt. Stablecoins sind Tokens, die preisstabil sein sollen und sind daher vergleichbar mit Fiat Währungen. Das bekannteste dezentralisierte Stablecoin Projekt ist MakerDAO, welches auf der Ethereum Blockchain aufbaut und eine Stablecoin namens DAI anbietet. Besonders der neuartige Ansatz, die wichtigsten Geschäftsprozesse in Smart Contracts abzubilden, macht das Projekt auch aus akademischer Perspektive interessant. Im Rahmen dieser Arbeit analysieren wir MakerDAOs Liquidierungsmechanismen, deren Ziel es ist, den Wert der DAI Stablecoin stabil zu halten. Nach einer Analyse von MakerDAOs wichtigsten Contracts definieren wir Anforderungen, die erfüllt werden müssen, um eine sichere Funktionsweise des Protokolls zu garantieren. Um zu beurteilen, ob die Anforderungen in der Praxis erfüllt werden, leiten wir Metriken von diesen Anforderungen ab. Unsere Analyse ergibt, dass Makers Liquidierungssystem während der meisten Zeit gut funktioniert, unter Stress aber auch an seine Grenzen stößt. Besonders während des so genannten Black Thursdays im März 2020 war das Protokoll nicht imstande, den laufenden Betrieb aufrecht zu erhalten und musste mehrere Millionen ungedeckter Schulden verbuchen. Es scheint, dass MakerDAOs Community die meisten Gründe, die zu diesem Zwischenfall geführt haben, mittlerweile gelöst hat. Nichtsdestotrotz ist noch weitere Forschungsarbeit notwendig um zu analysieren, ob eine erst kürzlich eingeführte überarbeitete Version des Liquidierungssystem in der Praxis hält, was sie verspricht.

With the growth and development of smart contract-based blockchains a completely new technology entered the stage and initiated a revolution comparable to the one that begun in the 1990s after the invention of the Internet. During the last years a variety of new product categories have unfolded on top of these blockchains, with stablecoins being one of them. Stablecoins are tokens that aim to be stable in price and are thus comparable to fiat currencies. The most well-known decentralized stablecoin project is MakerDAO, which lives on Ethereum and offers a stablecoin named DAI. Especially due to the project’s novel approach of having its core business logic implemented in smart contracts, it is worth to investigate it from an academic perspective. Within the scope of this thesis, we focus on MakerDAO’s liquidation mechanisms that aim to secure the value of its stablecoin. After analyzing MakerDAO’s core contracts we develop requirements that need to be fulfilled in order to guarantee a secure operation of the protocol. We derive metrics from these requirements that help us assess if the requirements are met in practice. MakerDAO’s liquidation mechanism turns out to work well during most times, however, it also faces difficulties when under stress. Especially during the so-called Black Thursday event in March 2020, the protocol was not able to continue normal operation and found itself with several millions of uncovered debt. It seems that the community has fixed most of the issues that led to this incident, yet further research is needed to evaluate how a recently deployed remake of the collateral auctioning mechanism proves itself in practice.