State-of-the-Art in Decentralized Exchange Mechanisms and Technologies

No Thumbnail Available

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-12-17

Department

Major/Subject

Tietotekniikka

Mcode

SCI3027

Degree programme

Teknistieteellinen kandidaattiohjelma

Language

en

Pages

26

Series

Abstract

Decentralized exchanges play a central role in the rapidly growing broader field of decentralized financial services, providing an alternative that offers critical improvements in the digital trading of assets compared to centralized exchanges. These improvements arise from the transparency of decentralized exchanges, their compatibility with non-custodial wallets, and their ability to facilitate a trading environment without intermediaries. The purpose of this bachelor’s thesis is to examine the mechanisms and technologies that give rise to these advantages, as well as delve into the mathematical principles governing these processes. The research methods employed in this bachelor’s thesis primarily involve the study of scientific articles, industry-produced materials, and documentation of fundamental protocols. The combination of blockchain’s immutable transaction logs and transparent operations with the automated functionality and immutable instances of smart contracts creates the conditions necessary for developing intermediary-free financial services. Among these services are decentralized exchanges composed of smart contracts that define their functionality and execute all their operations. The mechanisms under review include the foundations and advances in algorithms for automated market-maker (AMM) operations. These include constant-product formula-based decentralized exchanges, which provide a basis for digital asset trading, and their evolved forms that introduce the possibility of concentrated liquidity provision. One advantage of the fundamental constant-product mechanism is that the exchange’s liquidity is distributed across the entire possible price spectrum [0, ∞), and liquidity provision is straightforward. Meanwhile, combining the constant-product formula with concentrated liquidity allows capital to be allocated more efficiently in relevant price areas, resulting in more advantageous trade execution for traders in the form of better prices. Liquidity provision on decentralized exchanges plays a key role in enabling competitive trade execution, and concentrated liquidity provision also opens the possibility for active liquidity provision strategies. The bachelor’s thesis explores the underlying mathematics of liquidity provider returns both in concentrated and non-concentrated liquidity provision models. This includes examining the basic concept of impermanent loss and, in the case of concentrated liquidity provision, repositioning loss, and how trading fees can offset these losses. In conclusion, decentralized exchanges are in a rapidly evolving state where innovations and advancements in the underlying technologies set the stage for them to play an increasingly prominent role in the digital economy.

Decentraliserade börser spelar en central roll inom det snabbt växande bredare området decentraliserade finansiella tjänster och ger ett alternativ som presenterar kritiska förbättringar inom digital värdepapperstransaktion på börsen gentemot centraliserade börser. Förbättringarna kommer genom att decentraliserade börser är transparenta, kan användas med fristående plånböcker och möjliggör en mellanhandsfri handelsmiljö. Syftet med kandidatarbetet är att undersöka vilka mekanismer och teknologier som ger upphov till dessa fördelar och gå in på vilka matematiska principer som styr dessa processer. Metoderna som använts i kandidatarbetet är primärt studier av vetenskapliga artiklar, material skapat av aktörer inom branschen och dokumentation av grundläggande protokoll. Kombinationen av blockkedjors oföränderliga transaktionsloggar och transparenta operationer samt smarta kontrakts automatiserade funktioner och oföränderliga instanser skapar förutsättningarna för att utveckla finansiella tjänster utan mellanhänder. Till dessa tjänster hör decentraliserade börser som består av smarta kontrakt (Smart contracts) som definierar deras funktion och utför alla deras operationer. Mekanismerna som granskas är grunderna och utvecklingen av algoritmer för automation av marknadsgarantoperationer (AMM). Till dessa hör konstant produkt formelbaserade decentraliserade börser som ger en bas för digitala värdepapperstransaktioner och dess utvecklade form som introducerar möjligheten för koncentrerad likviditetsprovision. En fördel med den grundläggande konstant produktmekanismen är att likviditeten på börsen är spridd över hela möjliga prisspektrumet [0, ∞), samt att likviditetsprovisionen är simpel, medan konstant produktformel i samband med koncentrerad likviditet har fördelen att kapital kan fördelas mer effektivt i relevanta prisområden, vilket i sin tur ger upphov till mer fördelaktigt handelsutförande för handlare i form av bättre priser. Likviditetsprovision på decentraliserade börser spelar en nyckelroll för att möjliggöra konkurrenskraftigt handelsutförande och koncentrerad likviditetsprovision ger även möjligheten att utveckla aktiva strategier för likviditetsgaranter. Kandidatarbetet går in på grundmatematiken bakom avkastning för likviditetsgaranter i både koncentrerad och ickekoncentrerad likviditetsprovision. Till detta hör att granska grundkonceptet obeständig förlust (Impermanent loss) och i frågan om koncentrerad likviditetsprovision även ompositioneringsförlust, samt hur handelsavgifter motväger dessa. Slutsatsen är därmed att decentraliserade börser befinner sig i ett snabbt utvecklande läge där innovationer och utveckling inom grundteknologierna skapar förutsättningar för att spela en alltmer framträdande roll i den digitala ekonomin.

Description

Supervisor

Savioja, Lauri

Thesis advisor

Vuorimaa, Petri

Keywords

blockkedjor, decentraliserade börser, likviditetsprovision, smarta kontrakt

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202501211465

Collections

[kand] Perustieteiden korkeakoulu / SCI