Ein kryptographisches Primitiv ist in der Kryptographie ein einfacher Baustein, der zum Aufbau von komplexeren kryptographischen Systemen dient. Automated Market Maker (AMM) können als kryptographisches Primitiv innerhalb von Decentralized Finance (DeFi) verstanden werden. In einer Welt, in der alle Werte über Blockchain-basierte Systeme tokenisiert werden und „frei“ fließen sollen, bedarf es grundlegenden Protokollen zum automatisierten Handel dieser.
Die ersten Versuche Blockchain-Technologie zum Handel von Crypto Assets zu nutzen basierten auf dem klassischen Modell eines Central Limit Order Book, kurz CLOB. Bei CLOBs liegt der Handelsausführung ein Auftragsbuch zu Grunde, das als aggregierte Liste bestehend aus Kauf- und Verkaufsordern Bids und Asks einzelner Trader matched. Ether Delta etablierte sich als erste dezentrale Handelsbörse (DEX), die mittels Smart Contracts den Handel ohne Mittelsmann ermöglichte. Da die ganze Ausführungslogik als On-Chain Transaktionen abgebildet wurde, erfuhr dieser Ansatz unter steigenden Transaktionskosten der Ethereum Blockchain zunehmende Limitierungen und insbesondere eine zu geringe Liquidität.
Die Entstehung von AMMs markierte einen Take-off Punkt in der DeFi Evolution. Als eine der bedeutendsten Innovationen ermöglichen sie die Schaffung und den kontinuierlichen Betrieb von On-Chain Liquidität für verschiedenste Crypto Assets. Anstatt einem traditionellen Auftragsbuch sind beide Seiten eines Handels durch Liquiditäts-Pools vorfinanziert. Diese erlauben Nutzern einfach zwischen unterschiedlichen Token auf eine dezentrale Weise zu handeln, ohne zentralen Verwahrer. Liquiditäts-Anbieter, d.h. Nutzer, die ihre Crypto Assets einem AMM Liquiditäts-Pool zum Handel bereitstellen, können hierdurch passives Einkommen erzielen, dass sich aus den Handelsgebühren des jeweiligen Liquiditäts-Pools ergibt. So können AMMs als eine Art zweiseitige Plattform verstanden werden.
DeFi Protokolle als zweiseitige Plattformen
Market Makers (MM) sind Einheiten, die auf einer Handelsbörse durch Handelsaktivität ausreichende Liquidität erzeugen. Dabei kaufen und verkaufen MM Assets über ihren eigenen Account, mit dem Ziel Profit zu generieren. Ihre Handelsaktivität schafft Liquidität für andere Trader und senkt die Slippage bei größeren Handelsvolumen.
AMMs können als algorithmische Money Bots verstanden werden, die Funktionen eines MM innerhalb von DeFi Märkten imitieren. Im Grunde bestehen sie aus Smart Contracts, die die gesamte Ausführungslogik deterministisch regeln. Hierbei werden Liquiditäts-Pools für einzelne Handelspaare geschaffen, die Nutzern den Handel dieser ermöglichen. Die populärste Form der Implementierung eines klassischen AMM wird als Constant Product Market Maker (CPMM) bezeichnet. Diese AMMs handeln Crypto Assets basierend auf einer konstanten Funktion x * y = k, wobei der kombinierte Einlagenwert k eines spezifischen Liquiditäts-Pools eines Handelspaares immer konstant bleiben muss.
Visualisierung eines Constant Product Market Maker; Quelle: Dmitriy Berenzon
Als einfaches Beispiel können wir einen Liquiditäts-Pool betrachten, der mit 50 Apfel-Token (a) und 50 Bananen-Token (b) vorfinanziert wurde. Mittels dieses Pools kann jeder Apfel-Token gegen Bananen-Token und umgekehrt tauschen. Angenommen der bestehende Wechselkurs zwischen den zwei Token beträgt genau 1 : 1, ergibt unsere CPMM Funktion a * b = 2500, da jeweils 50 Token vorhanden sind. Für jeden Trade, der innerhalb dieses Liquiditäts-Pools ausgeführt wird, muss der AMM stets einen kombinierten Einlagenwert an 2500 aufrechterhalten.
Mit jedem Kauf bzw. Verkauf und der damit einhergehenden Veränderung der Anzahl an Token in einem Pool, verschiebt sich der Wechselkurs des Handelspaares entlang einer Preiskurve. Kauft ein Nutzer einen Apfel-Token, stehen dem Pool nur noch 49 Apfel-Token zur Verfügung. 49 * b muss aber weiterhin 2500 ergeben. Aufgelöst nach b ergibt sich 51.02. Da bereits 50 Bananen-Token in dem Pool vorhanden sind, benötigen wir 1,02 extra Bananen-Token anstelle des Apfel-Tokens. Hierdurch ergibt sich eine Wechselkursverschiebung auf 1,02 Bananen-Tokens : 1 Apfel-Token und entsprechend verschiebt sich der Preispunkt entlang der Preiskurve.
Das Konzept des AMM hat das wirtschaftliche Wachstum auf Blockchain-Netzwerken beflügelt und ist zu einem grundlegenden Primitiv herangewachsen, das auf jeder Smart Contract Plattform vorhanden ist. Teilweise überschreitet das tägliche Handelsvolumen einzelner DEXs bereits das ihrer zentralisierten Counterparts, wie die Handelsbörse Coinbase. Uniswap war der erste signifikante AMM auf der Ethereum Blockchain und ist weiterhin Marktführer unter Betrachtung des täglichen Handelsvolumens. Auch in Bezug auf die Metrik Total Value Locked, d.h. das gesamte Kapital an Crypto Assets, das auf der Angebotsseite Nutzern zum Handel in der Form von Liquiditäts-Pools bereitsteht, ist Uniswap führend.
DEX Handelsvolumen 28.09.2021; Quelle: Dune Analytics
Der AMM Bereich bleibt weiterhin einer der dynamischsten und innovativsten Sektoren im DeFi Ökosystem. Mittlerweile gibt es weitere AMM Implementierungen, wie der Constant Sum Market Maker (CSMM) und Constant Mean Market Maker (CMMM), die an Bedeutung gewinnen. Zudem ist eine Spezialisierung an AMMs zu beobachten. So fokussiert Curve Finance den optimalen Handel zwischen Stablecoin Handelspaaren und Thorchain den Handel von Crypto Assets unterschiedlicher Blockchain-Netzwerke untereinander. Darüber hinaus werden grundlegende AMM Design-Herausforderungen, wie Impermanent Loss und eine geringe Kapitaleffizienz, durch weitere Iterationen Rechnung getragen.