📈 Encyclopédie DeFi : Protocoles Fondamentaux

2. La Solution : L'AMM (Automated Market Maker)

L'AMM (inventé par Bancor, popularisé par Uniswap) renverse le modèle. Au lieu que des "traders" s'échangent entre eux, les **traders échangent contre un "pot" de tokens**.

Une **Liquidity Pool** est un smart contract qui contient une **réserve** de *deux* (ou plus) tokens. Ex: Le Pool ETH/DAI.

Les Deux Acteurs & Leurs Incitations

• 1. Fournisseurs de Liquidité (LPs - Liquidity Providers) :
  • Incitation : Gagner des frais de trading.
  • Action : Ils déposent une valeur *égale* des deux tokens dans le pool (ex: 1 ETH et 2000 DAI).
  • Récompense : En retour, le contrat leur "minte" un **Token LP (ERC20)**. Ce token représente leur *part proportionnelle* du pool. S'ils détiennent 1% des tokens LP, ils ont droit à 1% des actifs du pool et reçoivent 1% de tous les frais de trading générés.
• 2. Traders (Takers) :
  • Incitation : Échanger un token contre un autre au meilleur prix possible.
  • Action : Ils envoient le Token A au contrat et reçoivent le Token B.
  • Coût : Ils paient des **frais** (ex: 0.3% sur Uniswap V2) sur leur "swap". Ces frais sont *ajoutés* au pool, ce qui augmente la valeur des Tokens LP (récompensant les LPs).
• 3. Arbitrageurs (Bots) :
  • Incitation : Profit sans risque.
  • Action : Ils surveillent le prix du pool (ex: 1 ETH = 2000 DAI) et le prix sur le marché externe (ex: Binance, où 1 ETH = 2005 DAI).
  • Ils achètent 1 ETH "pas cher" sur le pool (à 2000 DAI) et le revendent 2005 DAI sur Binance, empochant 5$ de profit.
  • Rôle Crucial : Ce sont les arbitrageurs, *pas* le protocole, qui **maintiennent le prix du pool aligné** sur le prix du marché mondial. L'AMM est un "price taker" (preneur de prix), pas un "price setter" (fixeur de prix).

3. La Formule : `x * y = k` (CPMM)

Le premier AMM populaire (Uniswap V2) utilise la formule du **"Constant Product Market Maker" (CPMM)**.

• x = Réserve du Token A (ex: 1 000 ETH)
• y = Réserve du Token B (ex: 2 000 000 DAI)
• k = La "Constante" (x * y = 2e9). Le but du contrat est de garder `k` constant (hors frais).

Propriétés Mathématiques

• La Courbe : C'est une **hyperbole**. Elle est asymptotique aux axes X et Y.
• Liquidité Infinie (Théorique) : Parce que la courbe n'atteint jamais les axes, le pool ne peut *jamais* être vidé d'un actif (le prix devient juste exponentiellement cher).
• Prix (Spot) : Le prix "marginal" (spot) à un point donné n'est pas `y/x`. C'est la **dérivée** de la courbe à ce point : `P = dy/dx`. Pour la formule `x*y=k`, la dérivée est -k/x². Cependant, en DeFi, le "prix" est plus simplement défini par le ratio des réserves : Prix = y / x. C'est le prix que vous obtenez pour un "swap" infiniment petit.
• Indépendance du Chemin (Path Independence) : Échanger 100 ETH en une fois ou 100 fois 1 ETH (sans compter les frais) aboutit au *même* état final (x_new, y_new) et au même prix.

Simulation d'un "Swap" (Calcul du Slippage)

Un trader veut acheter 1 ETH (Δx = 1) au pool. Combien de DAI (Δy) doit-il payer ?

1. État Initial : `x = 1000`, `y = 2 000 000`, `k = 2e9`
2. État Final (Post-Trade) :
   • Nouvelle réserve ETH : `x_new = 1000 - 1 = 999 ETH`
   • Nouvelle réserve DAI : `y_new = y + Δy`
3. La Formule doit être respectée : x_new * y_new = k
4. 999 * (2 000 000 + Δy) = 2 000 000 000
5. (2 000 000 + Δy) = 2 000 000 000 / 999
6. (2 000 000 + Δy) = 2 002 002.002
7. Δy = 2002.002 DAI

Conclusion : Pour acheter 1 ETH (dont le prix spot était de 2000), le trader a dû payer 2002.002 DAI. Le "prix effectif" était de 2002.002. Cet écart (2.002 DAI) s'appelle le **"Slippage" (Glissement)**. Le "Slippage" est d'autant plus faible que le pool est "profond" (que `k` est grand par rapport au trade). C'est pour cela que la "Deep Liquidity" (liquidité profonde) est essentielle.

(*Note : Ceci ignore les frais de 0.3% qui, en réalité, sont ajoutés au pool et augmentent `k` légèrement à chaque trade, récompensant les LPs.*)

2. L'Évolution : Uniswap V3 (Liquidité Concentrée - CL)

Problème de V2 : Inefficacité du Capital. Dans notre pool ETH/DAI (x*y=k), la liquidité est "étalée" de 0 à l'infini. Si le prix de l'ETH est à 2000$, la liquidité qui attend entre 1$ et 100$ (ou entre 50 000$ et 1M$) ne sert *à rien*. 99% du capital est inutilisé.

Solution V3 (2021) : La Liquidité Concentrée (CL).

• Uniswap V3 permet aux LPs de **choisir une fourchette de prix (price range)** pour leur liquidité.
• Exemple : Au lieu de déposer de 0 à ∞, vous déposez vos 10 ETH et 20 000 DAI *uniquement* dans la fourchette [1800$ - 2200$].
• Efficacité du Capital : Votre capital (concentré) agit comme un pool V2 avec des *milliards* de dollars de liquidité, mais *uniquement* dans cette fourchette. Vous offrez un **slippage quasi-nul** aux traders et capturez **beaucoup plus de frais** (car vous "servez" plus de trades).
• Ticks : Le prix n'est plus continu. L'échelle de prix est divisée en "ticks" discrets. Les LPs doivent choisir une fourchette entre `tick_lower` et `tick_upper`.

Les Nouveaux Risques de V3

• Gestion Active : Si le prix de l'ETH sort de votre fourchette (ex: il monte à 2300$), votre position n'est plus utilisée (elle est "out of range"). Vous ne gagnez plus de frais, et votre position est convertie à 100% en l'actif le moins cher (DAI). Vous devez "gérer" votre position et la déplacer.
• IL Amplifiée : L'Impermanent Loss est *amplifiée* de manière exponentielle. Si le prix sort de la fourchette, votre IL est de 100% (par rapport à un HODL 50/50).
• NFTs : Comme chaque position LP (avec sa propre fourchette) est unique, les "LP Tokens" de V3 ne sont plus fongibles (ERC20), ce sont des **NFTs (ERC-721)**.

3. Uniswap V3 comme Oracle (TWAP)

Problème (V2) : Le prix V2 (y/x) est un **prix spot (instantané)**. Il est **facilement manipulable** par une attaque Flash Loan (voir 3.1). Il ne doit jamais être utilisé comme oracle de prix fiable.

Solution (V3) : Oracles TWAP (Time-Weighted Average Price)

• Uniswap V3 stocke (à la demande) un **journal cumulatif des prix** à chaque seconde.
• Il permet à un autre contrat de demander : "Quel était le prix *moyen* de l'ETH/DAI entre (Timestamp A) et (Timestamp B) ?"
• TWAP (Prix Moyen Pondéré par le Temps) : En prenant la moyenne du prix sur une période (ex: 30 minutes), le prix devient **résistant aux manipulations par Flash Loan**.
• Un attaquant peut manipuler le prix pendant 1 bloc (12 secondes) avec un Flash Loan, mais il ne peut pas manipuler le prix *moyen* sur 30 minutes (cela coûterait des milliards).

Uniswap V3 est donc devenu une infrastructure d'oracle cruciale pour de nombreux protocoles DeFi qui ont besoin d'un prix on-chain résistant.

2. L'Emprunt (Borrowing) & la Liquidation

La DeFi est "trustless" (sans confiance/KYC). Tous les prêts doivent donc être **sur-collatéralisés**.

• Collatéral : L'emprunteur doit d'abord déposer un actif en garantie (ex: 10 ETH).
• LTV (Loan-To-Value / Ratio Prêt-Valeur) : Chaque collatéral a un LTV max. Ex: ETH LTV = 80%. Si vous déposez 10 ETH (valeur 20 000$), vous pouvez emprunter *au maximum* 16 000$ (en DAI, USDC, etc.).
• Liquidation Threshold (LT / Seuil de Liquidation) : Le "point de non-retour" (ex: LT = 85%).
• Health Factor (HF / Facteur de Santé) : Une métrique qui résume votre risque. HF = (Valeur Collatéral * LT) / Valeur Dette.
  • Si HF > 1.0 = Sûr.
  • Si HF < 1.0 = **Liquidable**.

Scénario de Liquidation

1. Dépôt : 10 ETH (Prix ETH = 2 000$). Valeur Collatéral = 20 000$. (LT = 85%).
2. Emprunt : 15 000 DAI (Dette = 15 000$).
3. Calcul HF : (20 000 * 0.85) / 15 000 = 1.13. (Vous êtes en sécurité).
4. Le Marché Crashe : Le prix de l'ETH (via Oracle) chute à 1 760$.
5. Nouveau Calcul :
   • Valeur Collatéral = 10 * 1 760$ = 17 600$.
   • HF = (17 600 * 0.85) / 15 000 = 0.998.
6. HF < 1.0 : Votre position est **ouverte à la liquidation**.
7. Le Liquidateur (Bot) : Un "bot" (liquidateur) voit votre position. Il **rembourse** une partie de votre dette (ex: 7 500 DAI) au protocole Aave.
8. La Récompense : En échange, le protocole lui donne une partie de votre collatéral (vos ETH) *à un prix réduit* (la "Pénalité de Liquidation", ex: 8%). Le bot paie 7 500 DAI et reçoit 7 500$ * 1.08 = 8 100$ d'ETH. Il fait un profit instantané de 600$.

Rôle du Liquidateur : Les liquidateurs sont des acteurs externes (bots) incités économiquement (par la pénalité) à surveiller le protocole. Ce sont eux qui *remboursent* la dette (en DAI) au pool, s'assurant que les prêteurs (LPs) restent solvables. Ils sont essentiels à la santé du protocole.

3. Innovation : Les "Flash Loans" (Prêts Éclair)

Le Flash Loan est une innovation unique à la DeFi, inventée par Aave. C'est un **prêt à 0% d'intérêt, sans collatéral**.

La Condition : Le prêt doit être **emprunté ET remboursé** dans la **MÊME transaction blockchain** (atomiquement).

Mécanisme (Atomicité de l'EVM)

Une transaction Ethereum est **atomique** : soit elle réussit *entièrement*, soit elle échoue *entièrement* (revert) comme si elle n'avait jamais eu lieu. Aave utilise cela à son avantage.

Un "Flash Loan" ne peut être appelé que par un *autre Smart Contract* (Contrat Attaquant/Arbitrageur).

1. 1. Appel : Votre `ContratArbitrage` appelle `aave.flashLoan(...)` pour 1 000 000 DAI.
2. 2. Prêt : Le contrat Aave envoie 1M DAI à votre `ContratArbitrage`.
3. 3. Exécution (Callback) : Le contrat Aave **passe la main** (callback) à votre contrat, qui exécute sa logique (ex: `myArbitrageLogic()`).
   • Ex: Acheter ETH sur Uniswap (prix 2000), le vendre sur Curve (prix 2001). Faire 5 000$ de profit.
4. 4. Remboursement : À la fin de votre fonction, votre contrat doit rembourser le prêt + les frais (ex: 1 000 000 DAI + 0.09% de frais = 1 000 900 DAI).
5. 5. Vérification (Post-Callback) : Le contrat Aave reprend la main et vérifie son solde :
   • require(balanceOf(this) >= balanceBefore + fee, "Flash loan not repaid");
   • Cas A (Succès) : Aave voit qu'il a été remboursé. La transaction est validée. Vous gardez votre profit (5000$ - 900$ = 4100$).
   • Cas B (Échec) : Si vous ne pouvez pas rembourser les 1 000 900 DAI, le `require()` du contrat Aave échoue. L'EVM **annule (revert)** la *totalité* de la transaction (le prêt, l'arbitrage, tout).

2. Tokenomics : Les "Curve Wars" (veCRV)

Le protocole Curve récompense ses LPs avec son token de gouvernance, le **$CRV**.

Problème : Curve a des centaines de pools (3pool, fraxpool, etc.). Quels pools doivent recevoir le plus de récompenses (émissions de CRV) pour attirer la liquidité ?

La Solution : Le "Vote-Escrow" (veCRV)

Le modèle `veCRV` (Vote-Escrowed CRV) a été inventé par Curve et est maintenant copié par des centaines de protocoles ("veTokenomics").

1. 1. Locking (Verrouillage) : Un utilisateur (ou un protocole) **verrouille** ses tokens $CRV pour une durée déterminée (de 1 semaine à **4 ans**).
2. 2. Obtenir du "Pouvoir" (veCRV) : En échange, il reçoit du veCRV. Plus la durée de blocage est longue, plus il reçoit de veCRV (ex: 1 CRV bloqué 4 ans = 1 veCRV ; 1 CRV bloqué 1 an = 0.25 veCRV).
3. 3. `veCRV` est NON-transférable. C'est un "NFT" (au sens conceptuel) qui représente votre pouvoir de vote et qui se déprécie linéairement jusqu'à la fin du verrouillage.

Les 3 Pouvoirs du `veCRV`

• 1. Part des Frais : Recevoir 50% de tous les frais de trading générés par le protocole.
• 2. "Boost" : "Booster" (jusqu'à x2.5) les récompenses $CRV de *ses propres* LPs.
• 3. **Gouvernance (Le "Gauge") :** Voter (chaque semaine) pour *diriger* le flux des futures émissions de $CRV vers les pools de son choix.

Les "Curve Wars"

Les protocoles de Stablecoins (ex: MakerDAO, Frax) ont réalisé que s'ils pouvaient contrôler les votes (l'étape 3), ils pouvaient diriger les récompenses $CRV vers *leur propre* pool (ex: le pool DAI/3Crv). Cela attire plus de LPs vers *leur* stablecoin, créant une liquidité plus profonde, ce qui rend leur stablecoin plus attractif.

La "Guerre" : C'est une course entre les protocoles pour **accumuler le plus de `veCRV` possible** afin de contrôler le "Gauge" (la jauge) de récompenses.

Le "Roi" : Convex Finance. Au lieu de se battre, Convex a créé un "cartel". Il a dit aux détenteurs de CRV : "Donnez-nous vos $CRV. Nous les bloquons pour 4 ans (max veCRV) en votre nom. En échange, nous vous donnons `cvxCRV` (un token liquide) et 100% des récompenses (frais, etc.) que nous gagnons."

Résultat : Convex contrôle aujourd'hui >51% de tous les `veCRV`, ce qui en fait l'arbitre de la "Curve War". Les protocoles (comme Frax) ne "bribent" (corrompent) plus les détenteurs de `veCRV`, ils "bribent" **Convex** (via des plateformes comme Votium) pour qu'il vote pour leur pool.