基於聲明式交易方法解決區塊鏈上用戶編程交易的挑戰

Grunnleggende konsepter

本文提出了一種基於聲明式交易的區塊鏈交易框架，旨在解決智能合約在可用性、穩健性和性能方面的挑戰，並通過與智能合約的性能比較，展示了該方法在延遲和吞吐量方面的顯著優勢。

Sammendrag

論文資訊
Korchiev, N., Pateria, A., Samatova, V., Mansouri, S., & Anyanwu, K. (2024). Taming the Beast of User-Programmed Transactions on Blockchains: A Declarative Transaction Approach. arXiv preprint arXiv:2411.02597v1.
研究目標
本研究旨在探討將區塊鏈交易行為從智能合約提升至核心區塊鏈層作為原生交易的可行性和影響。
研究方法

提出一種聲明式和類型化的區塊鏈交易模型，包括嵌套區塊鏈交易的概念。
以去中心化市場為例，對常見的交易行為進行聲明式區塊鏈交易建模。
基於 BigchainDB 區塊鏈數據庫的架構，實現聲明式區塊鏈交易的框架。
使用以太坊智能合約作為基準，對聲明式交易模型與智能合約模型進行比較性能和可用性評估。
主要發現

聲明式交易方法在延遲方面比智能合約快 635 倍，在吞吐量方面至少快 60 倍。
聲明式交易模型簡化了交易規範流程，提高了可用性。
BigchainDB 的執行架構（例如高效的索引、內置緩存和流水線執行）增強了交易處理能力。
主要結論

聲明式區塊鏈交易建模是一種可行且有效的方法，可以解決與智能合約相關的挑戰。
將交易行為提升至核心區塊鏈層可以顯著提高性能和可擴展性。
該方法有可能減少對智能合約的依賴，至少對於某些類別的區塊鏈應用而言是如此。
研究意義
本研究為區塊鏈交易模型提供了一種新的思路，為提高區塊鏈系統的性能和可用性做出了貢獻。
局限性和未來研究方向

本研究僅以去中心化市場為例，未來可以探索其他應用場景。
未來可以進一步研究聲明式交易模型的安全性和隱私性問題。
可以探索將聲明式交易模型與其他區塊鏈技術（例如分片、側鏈）相結合的可能性。

Statistikk

使用智能合約會使以太坊中的 GAS 成本增加 40%。
與 SCDB 的 0.104 秒相比，ETH-SC 的延遲高出 635 倍（66.43 秒）。
ETH-SC 的吞吐量從最初的每秒 0.72 筆交易 (tps) 減少到實驗結束時的 0.02 tps。

Viktige innsikter hentet fra

Taming the Beast of User-Programmed Transactions on Blockchains: A Declarative Transaction Approach

by Nodirbek Kor... klokken arxiv.org 11-06-2024

https://arxiv.org/pdf/2411.02597.pdf

Dypere Spørsmål

聲明式交易模型如何應用於區塊鏈治理和去中心化金融等其他領域？

聲明式交易模型在區塊鏈治理和去中心化金融領域有著廣泛的應用前景。其核心優勢在於簡化複雜交易流程、提高透明度和效率，並降低安全風險。以下是一些具體的應用場景：
區塊鏈治理：

鏈上投票： 聲明式交易可以定義明確的投票規則，例如投票權重、投票期限和通過門檻。投票者只需提交其投票選擇，系統會自動驗證投票資格並執行計票過程，確保投票過程的透明公正。
資金管理： 去中心化自治組織（DAO）可以使用聲明式交易管理組織資金，例如設定資金使用提案、批准流程和執行機制。這種方式可以提高資金使用透明度，並防止單點故障和惡意行為。
規則制定和修改： 聲明式交易可以定義和修改區塊鏈治理規則，例如共識機制、獎勵機制和成員資格標準。通過鏈上治理，可以實現更去中心化和透明的決策過程。
去中心化金融（DeFi）：

自動做市商（AMM）： 聲明式交易可以定義AMM的交易規則，例如交易對、價格曲線和滑點容忍度。用戶只需提交其交易意圖，系統會自動匹配交易對手方並執行交易。
借貸平台： 聲明式交易可以定義借貸規則，例如抵押率、利率和清算機制。借款人和貸款人可以根據預設規則進行互動，無需信任第三方機構。
去中心化交易所（DEX）： 聲明式交易可以定義DEX的交易規則，例如訂單匹配機制、交易費用和結算方式。這種方式可以提高交易效率，並降低交易對手方風險。
總之，聲明式交易模型可以為區塊鏈治理和DeFi帶來更高的透明度、效率和安全性，促進這些領域的發展和創新。

智能合約的支持者可能會爭辯說，儘管聲明式交易在性能方面具有優勢，但它們缺乏智能合約提供的靈活性和可編程性。如何解決這種取捨？

智能合約支持者的觀點不無道理。聲明式交易模型為了追求性能和易用性，在設計上通常聚焦於特定領域的常見交易類型，這不可避免地會犧牲一部分靈活性和通用性。然而，這種取捨並非不可調和，我們可以通過以下幾種方式來平衡性能和靈活性：

混合模型： 可以結合聲明式交易和智能合約的優勢，構建混合交易模型。例如，可以使用聲明式交易處理常見的標準化交易，而使用智能合約處理更複雜、個性化的交易邏輯。
可擴展的聲明式語言： 可以設計更強大、更具表達力的聲明式語言，以支持更廣泛的交易類型和業務邏輯。例如，可以引入更豐富的數據類型、操作符和控制流語句，以提高聲明式語言的靈活性和通用性。
模塊化設計： 可以將聲明式交易模型設計成模塊化的結構，允許開發者根據需要添加新的交易類型和功能模塊。這種方式可以保持聲明式交易模型的簡潔性和易用性，同時提供一定的靈活性。
總之，聲明式交易模型和智能合約各有優劣，選擇哪種方式取決於具體的應用場景和需求。通過混合模型、可擴展語言和模塊化設計等方式，可以在性能和靈活性之間取得更好的平衡。

如果將區塊鏈視為一種新型的計算範式，那麼聲明式交易模型的引入將如何影響未來的軟體開發方法？

區塊鏈作為一種新型計算範式，強調去中心化、安全性和透明性。聲明式交易模型的引入，將進一步推動區塊鏈技術的发展，并深刻影響未來的軟體開發方法：

從命令式編程到聲明式編程的轉變： 聲明式編程更加關注“做什麼”而不是“怎么做”，更易於理解、驗證和優化。聲明式交易模型的普及將推動開發者更多地采用聲明式編程範式，簡化開發流程，提高代码质量。
領域特定語言（DSL）的興起： 聲明式交易模型通常會使用DSL來定義交易邏輯，這將促進DSL的發展和應用。DSL可以提高開發效率，降低開發門檻，讓更多非專業人士參與到區塊鏈應用開發中來。
模塊化和可組合性： 聲明式交易模型鼓勵模塊化設計，不同的交易類型和功能可以像積木一樣組合使用。這將促進軟體開發的模塊化和可組合性，提高軟體開發效率和代码复用率。
形式化驗證和安全性： 聲明式交易模型的邏輯更加清晰嚴謹，更易於進行形式化驗證，提高軟體的可靠性和安全性。這對於區塊鏈應用尤為重要，因為區塊鏈應用的安全漏洞可能會造成巨大的經濟損失。
總之，聲明式交易模型的引入將推動區塊鏈技術的發展，並對未來的軟體開發方法產生深遠影響。開發者需要積極學習和掌握聲明式編程、DSL和形式化驗證等技術，以適應區塊鏈時代的軟體開發需求。