Engineering Decentralized Markets – A Blockchain Approach

In der Dissertation wird die Eignung der Distributed Ledger oder Blockchain-Technologie als Infrastruktur für dezentrale Marktplattformen untersucht. Dies beinhaltet die Schaffung eines konzeptionellen Rahmens, die technische Umsetzung durch Prototypen und die Analyse ökonomischer Auswirkungen.

Im ersten Schritt kombiniert die vorliegende Arbeit die Ergebnisse einer strukturierten Literaturrecherche mit dem Market Engineering-Ansatz von Weinhardt und Gimpel (2007). Das resultierende „Blockchain Engineering Framework“ beschreibt den Aufbau und die Kernelemente blockchainbasierter Marktplattformen, zeigt Grenzen der Technologie auf und bietet einen Rahmen zur Strukturierung und Kommunikation von Forschungsvorhaben und -ergebnissen.
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Aus technologischer Sicht veranschaulichen zwei Prototypen die Implementierung und den Betrieb dezentraler Märkte. Der erste Prototyp betrachtet die Anwendung in Märkten mit Qualitätsunterschieden und Informationsasymmetrien anhand des Gebrauchtwagenmarktes. Der zweite Prototyp konzentriert sich auf Mikrostrukturaspekte und stellt einen Ansatz zum Handel von Aktien vor. Durch die Prototypen wird deutlich, wie die verteilte Datenbank Transparenz schafft und wie die diskrete Funktionsweise des Konsensmechanismus Interaktionen beeinflusst.
Der dritte Teil greift diese Erkenntnisse auf und untersucht ökonomische Auswirkungen. In einem zweiperiodigen Spiel mit unvollständiger Information wird gezeigt, dass die öffentliche Verfügbarkeit von Qualitätsinformation zu opportunistischem Verhalten einzelner Marktteilnehmer und Marktversagen führen kann. Um den Einfluss der Kapazität und Frequenz neuer Datenblöcke auf die Qualität dezentraler Märkte zu analysieren, werden die entsprechenden Marktergebnisse mit Hilfe von Orderdaten der Börse Stuttgart nachgebildet. Die Auswertung der resultierenden Datengrundlage legt nahe, dass größere und schnellere Blöcke die Aktivität und Liquidität steigern. Gleichzeitig begrenzt eine Zunahme von Preisschwankungen die Skalierbarkeit dezentraler Märkte.

Insgesamt stellt diese Dissertation einen ersten Schritt in der Analyse und Gestaltung dezentraler Marktplattformen dar. Sie skizziert wesentliche Elemente, demonstriert die technische Machbarkeit, beleuchtet ökonomische Konsequenzen und hebt zukünftigen Forschungsbedarf hervor.

Blockchain technology enables users to interact in the absence of central authorities or intermediaries. However, engineering decentralized markets is a challenging task, as the blockchain infrastructure shapes platform characteristics, user behavior, and market outcomes. Thus, it is crucial to understand the versatility, limitations, and implications of the technology to facilitate adoption and mitigate adverse side effects.

In the spirit of market engineering, this thesis aims to shed light on the blockchain’s capability to support decentralized markets. To do so, it considers conceptual, technological, and economic aspects. ... mehrConceptually, the blockchain engineering framework arranges the elements of blockchain-based markets, highlights the limits of trust-free systems, and offers a toolbox to structure and communicate research efforts. Technologically, two proof-of-concept prototypes illustrate and evaluate the blockchain’s capability to implement and operate decentralized markets. The first prototype utilizes a fiduciary safeguard mechanism to reduce transaction risk, implements the life-cycle of a car, and establishes a connection to the application environment of a lemons’ market. The second prototype focuses on the microstructure of decentralized markets, enables users to trade stocks with an intermediary-free market mechanism, and implements the value chain of securities trading. Led by the prototypes, the economic analyses focus on the effects of the blockchain’s public transparency paradigm and its discrete, block-based update structure. The first study indicates that the public record mitigates adverse selection effects and reduces moral hazard by disciplining users but also enables low-quality users (i.e., lemons) to behave opportunistically. This behavior creates a welfare gain in the short but a market collapse in the long run. As a consequence, blockchain adoption in competitive markets should be considered carefully. The second study examines the impact of the size and frequency of data blocks on a market’s activity, liquidity, and price formation. While activity and liquidity improve with increasing block sizes and decreasing frequencies, the results also imply that faster and bigger blocks facilitate volatility, and thus are no silver bullet to scale decentralized markets.

In total, this thesis constitutes a first step towards the assessment of blockchain-based decentralized markets and aims to illustrate their elements, demonstrate their feasibility and analyze economic implications. The resulting insights furthermore highlight the technology’s limitations and outline the need for future research.