سازندگان بازار خودکار مبتنی بر blockchain برای یک بورس غیر متمرکز

5،6 ،* و

گروه علوم و مهندسی کامپیوتر ، انستیتوی فناوری NMAM - وابسته به Nitte (به نظر می رسد دانشگاه) ، کارناتاکا 574110 ، هند

گروه علوم و مهندسی اطلاعات ، انستیتوی فناوری NMAM - وابسته به Nitte (به نظر می رسد دانشگاه) ، کارناتاکا 574110 ، هند

گروه ریاضیات ، انستیتوی فناوری NMAM - وابسته به Nitte (به عنوان دانشگاه به نظر می رسد) ، کارناتاکا 574110 ، هند

گروه کارشناسی ارشد برنامه های رایانه ای ، موسسه فناوری NMAM - وابسته به Nitte (به نظر می رسد دانشگاه) ، کارناتاکا 574110 ، هند

دانشکده محاسبات ، مهندسی و علوم فیزیکی ، دانشگاه غرب اسکاتلند ، Paisley PA1 2BE ، انگلیس

آکادمی اسکاتلند ، دانشگاه Wuxi Taihu ، Wuxi 214063 ، چین گروه فیزیک ، ساختمان علوم فیزیکی ، دانشگاه Aberystwyth ، Aberystwyth SY23 3BZ ، انگلیس نویسندگانی که باید به آنها مراجعه شود. اطلاعات 2023 ، 14 (5) ، 280 ؛https://doi. org/10. 3390/info14050280 دریافت: 2 آوریل 2023 / اصلاح شده: 29 آوریل 2023 / پذیرفته شده: 2 مه 2023 / منتشر شده: 9 مه 2023

خلاصه

:

پیشرفت در سرعت ارتباطات باعث شده است که بازار مالی متمرکز سریعتر و پیچیده تر از همیشه باشد. سرعت اجرای سفارش در مقایسه با روزهای ابتدایی بازارهای الکترونیکی از نظر ظاهری سریعتر شده است. اگرچه سرعت معامله افزایش یافته است ، معماری اساسی یا مدل های پشت بازارها یکسان مانده است. این مدل ها با مضرات خاص خود همراه هستند. این مضرات معمولاً توسط معامله گران غیر مؤسسه یا کوچک روبرو می شوند. بازیکنان بزرگتر مانند موسسات مالی به دلیل عواملی مانند عدم تقارن اطلاعات و دسترسی به زیرساخت های بهتر ، نسبت به بازیکنان کوچکتر از این مزیت برخوردار هستند که از نظر سرعت اجرای آنها مزیت آنها را می دهد. این امر باعث می شود بازار سهام متمرکز به یک زمین بازی ناهموار تبدیل شود. در این مقاله محدودیت های بازارهای مالی متمرکز ، به ویژه نقطه ضعف معامله گران غیر مؤسسه یا کوچک به دلیل عدم تقارن اطلاعات و دسترسی به زیرساخت های بهتر توسط موسسات مالی مورد بحث قرار می گیرد. نویسندگان پیشنهاد استفاده از فناوری blockchain و پروتکل بزرگراه داده ها را برای ایجاد یک بورس غیر متمرکز که به طور بالقوه می تواند این مضرات را از بین ببرد ، پیشنهاد می کنند. از پروتکل بزرگراه داده ها برای تولید بلوک های جدید با شرایط نهایی انعطاف پذیر استفاده می شود که امکان مکانیسم اجماع را برای پیکربندی آستانه های امنیتی آزادتر فراهم می کند. چارچوب پیشنهادی برای تأیید اثربخشی آن و شناسایی مناطقی که نیاز به پیشرفت دارند ، با چارچوب های موجود مقایسه می شود. ارزیابی رویکرد پیشنهادی نشان داد که پروتکل بزرگراه بهبود یافته نرخ معامله را در مقایسه با دو مکانیسم دیگر (POS و POW) تقویت می کند. به طور خاص ، نرخ معامله مدل پیشنهادی 2. 2 برابر بیشتر از POS و 12 برابر بیشتر از مدل اجماع POW بود.

کلید واژه ها:

1. معرفی

بورس سهام متمرکز آژانس است که سهام شرکت های دولتی در آن ذکر شده و معامله می شود. مبادله هر زمان که سفارش با موفقیت اجرا شود ، هزینه ای می گیرد. اگر یک معامله گر بخواهد با مبادله تعامل داشته باشد ، باید یک کارگزار را طی کند [1]. روند معاملات با شروع معامله گر تجارت آغاز می شود. معامله گر سفارش را به کارگزار ارسال می کند. پس از قرار دادن سفارش ، کارگزار مسئول اجرای سفارش است. اگر دارایی که معامله می شود بسیار مایع باشد ، یعنی حجم و تقاضای زیادی دارد ، مستقیماً به مبادله ای ارسال می شود که در آن توسط کتاب سفارش با بهترین قیمت اجرا می شود [1]. کتاب سفارش به یک لیست دیجیتالی از خرید و فروش سفارشات برای سهام خاص یا یک ابزار مالی که مطابق با قیمت آنها مرتب شده است ، اشاره دارد. اگر دارایی که معامله می شود بسیار مایع نیست ، پس سازندگان بازارها مسئولیت اجرای تجارت را بر عهده می گیرند [2]. یک سازنده بازار ، همچنین به عنوان ارائه دهنده نقدینگی نیز نامیده می شود ، یک سازمان یا یک معامله گر مستقل است که هم به نقل از خرید و هم قیمت فروش برای سهام موجود در موجودی خود ، امیدوار است که سود خود را برای گسترش پیشنهاد کسب کند. گسترش پیشنهاد - ASS تفاوت قیمت بین فروش فوری (ASK) و خرید فوری (BID) برای سهام است. برخی از سازندگان بازار به عنوان سازندگان بازار مشخص شده اند زیرا توسط مبادله استخدام می شوند تا نقدینگی را به یک یا چند دارایی در بازار ارائه دهند. نقش اصلی سازندگان بازار این است که تقریباً سه چیز را به بازار اضافه کنید:

نقدینگی: این به معنای در دسترس بودن خریداران و فروشندگان در یک زمان معین است. گفته می شود دارایی که در بازار فروخته می شود ، در صورت خرید و فروش به راحتی و بدون تأخیر در زمان ، مایع است. سازندگان بازار ممکن است بسته به بازار ، نقدینگی را برای یک یا چند دارایی فراهم کنند [3].

کشف قیمت: هنگامی که یک دارایی در یک بازار ذکر شده است ، باید قیمت دارایی توسط شخصی بر اساس عرضه و تقاضا تصمیم بگیرد. این مسئولیت توسط سازندگان بازار نیز بر عهده گرفته است.

تداوم قیمت: قیمت ها ، پس از کشف ، باید بر اساس عرضه و تقاضا به طور مداوم در یک جهت مثبت یا منفی تغییر کنند. قیمت ها نباید به ترتیب تصادفی از یک نقطه به نقطه دیگر پرش کنند. سازندگان بازار اطمینان می دهند که قیمت شروع در یک روز معین از قیمت بسته شدن روز گذشته خیلی دور نیست ، بنابراین تداوم قیمت را فراهم می کند.

ساخت بازار در بورس های متمرکز با مضرات خاص خود همراه است. بزرگترین نقطه ضعف همه آنها عدم تقارن اطلاعات است [4]. این بدان معنی است که سازندگان بازار دسترسی بهتری به اطلاعاتی مانند موارد زیر دارند:

جریان سفارش داده های عرضه و تقاضا از دارایی یا سهام معین. منشأ تجارت (اطلاعات مربوط به خود معامله گران).

جریان سفارش و عرضه و تقاضا را می توان از طریق کارگزاران توسط سازندگان بازار خریداری کرد تا جهت تجارت انجام شده را درک کرده و از این اطلاعات برای انجام معاملات در برابر معامله گران بی اطلاع استفاده کنید. اطلاعات مربوط به منشأ معاملات و اطلاعات معامله گر نیز می تواند برای تجارت علیه معامله گران ناآگاه استفاده شود. دانستن در مورد معامله گران به سازندگان بازار کمک می کند تا در مورد اندازه سفارش و زمان قرار دادن سفارش تصمیم بگیرند. این عدم تقارن در اطلاعات می تواند به سازندگان بازار کمک کند تا با هزینه سایر شرکت کنندگان در بازار که به این اطلاعات دسترسی ندارند ، سود کسب کنند ، بنابراین یک ضرر بزرگ برای معامله گران معمولی ایجاد می کند.

یکی دیگر از نقاط ضعف عمده ای که شرکت کنندگان منظم با آن روبرو هستند عدم تقارن زیرساخت است. این بدان معناست که بیشتر سازندگان بازار به سیستم های ارتباطی سریعتر دسترسی دارند ، که به آنها مزایایی می دهد تا سرعت اجرای و دسترسی زودهنگام به سفارشاتی را که توسط شرکت کنندگان عادی قرار می گیرد ، فراهم کند.

برای ایجاد یک بازار عادلانه که همه شرکت کنندگان به همان فرصت ها و اطلاعات دسترسی دارند ، بازار باید گزینه های زیر را به شرکت کنندگان خود ارائه دهد:

ناشناس بودن معامله گر (اختیاری). شفافیت سفارشات بازار. دسترسی برابر به تمام اطلاعات بازار.

سرعت دسترسی به اطلاعات و سرعت اجرای باید برای هر شرکت کننده در بازار یکسان باشد.

ارائه این گزینه ها به همه شرکت کنندگان در بازار ، تا حدی می تواند اطمینان حاصل کند که از معامله گران توسط نیروهای بازار استفاده نمی شود. در حال حاضر ، این گزینه ها در مدل تبادل متمرکز دشوار است. این کاستی های مدل مبادله ای متمرکز باعث شده است که بسیاری از محققان بازار به دنبال مدل های بازار متناوب برای اجرای کارآمد بازار سهام باشند.

در این مقاله یک فناوری لجر توزیع شده پیشنهاد شده است که می تواند برای ساخت بورس مبدأی غیر متمرکز استفاده شود ، که گزینه های فوق را برای معامله گران ارائه می دهد ، بنابراین زمینه بازی را تراز می کند [5]. اهداف اصلی تعیین وضعیت فعلی تحقیق در این زمینه ، ارزیابی شایستگی ها و محدودیت های روشهای موجود و شناسایی شکاف های بالقوه در تحقیقاتی است که اکتشافات بیشتر را تضمین می کند. سهم اصلی مقاله به شرح زیر است:

برای درک این موضوع که چگونه سازندگان خودکار بازار کار می کنند ، به خواننده می دهد. برای کشف چگونگی استفاده از این فناوری برای ساخت بورس مبدأ غیرمتمرکز. برای بحث در مورد مکانیسم اجماع پیشنهادی و بورس کالاهای غیر متمرکز. برای مقایسه فرمول های مختلف ساخت بازار. برای مقایسه مبادلات متمرکز (CEX) و مبادلات غیر متمرکز (DEXS).

2. بررسی ادبیات

در این بخش ، ما برخی از دانش پیش زمینه را برای کمک به خوانندگان در درک کار خود توضیح خواهیم داد.

2. 1فناوری توزیع شده Ledger (blockchain) [6]

blockchain زنجیره ای مداوم از بلوک ها است که داده ها را به صورت دفترچه نگه می دارد ، که طبق قوانین خاص با هم در ارتباط هستند. این بلوک ها حاوی هش از داده های بلوک قبلی ، یک زمان سنج و داده های معامله هستند. Timestamp ثابت می کند که داده های معامله هنگام انتشار بلوک وجود داشته است. از آنجا که هر بلوک حاوی اطلاعاتی در مورد بلوک قبلی است ، هر بلوک اضافی جدید اضافه شده زنجیره را تقویت می کند و تغییر داده های بلوک قبلی را سخت تر و سخت تر می کند. این به همین دلیل است که blockchains در نظر گرفته می شود که اثبات دستکاری می شود ، زیرا داده ها پس از ضبط نمی توانند بدون تغییر در تمام بلوک های آینده تغییر کنند. blockchains توسط شبکه ای از شرکت کنندگان همسالان به عنوان یک دفترچه توزیع شده عمومی اداره می شود ، جایی که گره ها برای برقراری ارتباط و ارزیابی بلوک های جدید از پروتکل پیروی می کنند. اگرچه سوابق blockchain تغییر ناپذیر است ، چنگال های جدید می توانند منجر به ایجاد بلوک های جدید شوند. اتخاذ فناوری blockchain پتانسیل بهبود قابل توجهی در کیفیت اطلاعات حسابداری را دارد. با افزایش دقت ، شفافیت ، کارآیی ، امنیت و حسابرسی ، یک blockchain می تواند به اطمینان از اطمینان ، قابل اعتماد بودن ، قابل اعتماد و در دسترس همه ذینفعان کمک کند [7].

خواص دفترچه توزیع شده

قابل برنامه ریزی توانایی یک سیستم برای کنترل یا اصلاح با کد یا نرم افزار است [8]. در زمینه یک بلاک چین، قراردادهای هوشمند نمونه ای از عناصر قابل برنامه ریزی هستند که می توانند برای خودکارسازی فرآیندهای پیچیده و اجرای شرایط یک توافق نامه استفاده شوند. قراردادهای هوشمند، برنامه هایی هستند که خوداجرا می شوند و به عنوان توافقی بین خریدار و فروشنده عمل می کنند که مستقیماً در خطوط کد نوشته می شوند. کد و توافق نامه ها به صورت عمومی در شبکه بلاک چین مستقر می شوند.

امن به اقداماتی اشاره دارد که برای محافظت در برابر دسترسی یا حملات غیرمجاز به یک سیستم وجود دارد [8]. در زمینه یک بلاک چین، این می تواند شامل اقداماتی مانند رمزنگاری و الگوریتم های اجماع باشد که به اطمینان از یکپارچگی و امنیت دفتر کمک می کند. رمزنگاری برای ایمن سازی محتویات بلاک ها در بلاک چین و اطمینان از اینکه تراکنش ها پس از اضافه شدن به بلاک چین قابل تغییر نیستند استفاده می شود. الگوریتم های اجماع برای اطمینان از توافق همه طرفین در مورد وضعیت دفتر و جلوگیری از ایجاد تغییرات غیرمجاز در آن استفاده می شود.

ناشناس توانایی استفاده از یک سیستم بدون افشای هویت با استفاده از یک هویت مستقل است که می تواند با استفاده از آدرس های مستعار که هویت کاربر را فاش نمی کند به دست آید. در حالی که تراکنش هایی که با یک آدرس مستعار خاص مرتبط هستند را می توان در بلاک چین مشاهده کرد، هویت کاربر پشت آدرس فاش نمی شود.

اتفاق آرا زمانی است که همه طرف های یک گروه یا سیستم توافق کنند. اجماع با استفاده از الگوریتم های اجماع به دست می آید که به شبکه اجازه می دهد در مورد وضعیت دفتر به توافق برسد. شبکه های بلاک چین مختلف از الگوریتم های اجماع متفاوتی استفاده می کنند که هرکدام دارای مبادلات و ویژگی های خاص خود هستند. برخی از الگوریتم های اجماع استاندارد شامل اثبات کار (PoW)، اثبات سهام (PoS) و اثبات سهام (DPoS) است.

مهر زمانی درج یک مهر زمانی در یک رکورد یا تراکنش است که به تعیین ترتیب انجام تراکنش ها و جلوگیری از هزینه مضاعف با استفاده از یک منبع زمانی توافق شده جهانی، مانند زمان هماهنگ جهانی (UTC) کمک می کند.

تغییر ناپذیر [9] به ناتوانی در تغییر یا تغییر شبکه اشاره دارد. تغییر ناپذیری blockchain یک ویژگی مهم است که به اطمینان از یکپارچگی و امنیت دفترچه کمک می کند. پس از ضبط در یک blockchain ، یک معامله قابل تغییر نیست. این امر با استفاده از تکنیک های رمزنگاری حاصل می شود ، که باعث می شود تغییر محتوای یک بلوک پس از پیوستن به blockchain ، از نظر محاسباتی غیرقابل تغییر باشد.

توزیع شده این واقعیت است که یک دفترچه blockchain به جای اینکه در یک مکان مرکزی ذخیره شود ، توسط چندین طرف در یک شبکه ذخیره و نگهداری می شود. این عدم تمرکز ، تغییر یک بازیگر را برای یک بازیگر واحد دشوارتر می کند ، زیرا هرگونه تغییر باید به طور همزمان در تمام نسخه های موجود در شبکه ایجاد شود. ماهیت توزیع شده blockchain یک ویژگی مهم است که به اطمینان از یکپارچگی و امنیت دفترچه کمک می کند. همچنین به شبکه اجازه می دهد تا حتی اگر برخی از گره ها در دسترس نباشند ، عملکرد خود را ادامه دهد ، زیرا احزاب مختلف نسخه های مختلفی از دفترچه را حفظ می کنند.

نویسنده مقاله [10] با هدف بررسی روابط متقابل شوکهای ساختاری سیاست پولی ، نرخ واقعی ارز و قیمت سهام. برای امنیت معاملات در بورس اوراق بهادار ، عدم تمرکز ، تغییر ناپذیری و مکانیسم اجماع قوی ، ویژگی های اصلی یک سیستم مبتنی بر blockchain است.

2. 2مبادلات غیر متمرکز

مبادلات غیرمتمرکز یا DEX ها مبادله ای هستند که با استفاده از قراردادهای هوشمند بر روی blockchain ساخته شده اند [11،12]. این امکان انتقال همتا به همتا دارایی های دیجیتال را بدون استفاده از هر واسطه ای امکان پذیر می کند و همچنین مزایای دیگری را نیز ارائه می دهد. در DEXS ، کاربران وجوه یا دارایی های خود را به هیچ متولی یا سپرده گذاری تحویل نمی دهند ، زیرا از این مبادله توسط قراردادهای هوشمند مراقبت می شود و غیر حضانت است. این صرافی ها به طور جزئی یا کاملاً توسط مجموعه ای از قراردادها اداره می شوند.

قراردادهای هوشمند قراردادهای خودکار هستند که در blockchains ذخیره می شوند. آنها برنامه های رایانه ای هستند که به طور خودکار در هنگام برآورده شدن یا رضایت یک شرط خاص اجرا می شوند. آنها حاوی مجموعه ای از دستورالعمل ها هستند که در صورت استفاده از blockchain اتریوم ، معمولاً به زبان برنامه نویسی استحکام نوشته می شوند. Ethereum یک پروتکل blockchain با عملکرد قرارداد هوشمند است که به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا برنامه های غیر متمرکز را در بالای blockchain بسازند [11]. قراردادهای هوشمند بر روی EVM (دستگاه مجازی Ethereum) اجرا می شوند. سیستم قرارداد هوشمند به گونه ای طراحی شده است که نتواند به شبکه ، سیستم فایل یا هر فرآیند دیگری که در EVM کار می کنند دسترسی پیدا کند.

DEX ها به عنوان پاسخی به مشکلات پیش روی مبادلات رمزنگاری متمرکز یا CEX مانند حساسیت به حملات خارجی که باعث از بین رفتن بودجه کاربر و چندین مشکل دیگر با مبادلات متمرکز شده است ، ساخته شده است. روش های زیادی برای ساخت DEX وجود دارد [12]. یک راه استفاده از فرمت OrderBook CEX است. این کار با ساختن یک کتاب سفارش در زنجیره ای انجام می شود که در آن هر سفارش روی blockchain ثبت می شود. با این حال ، این می تواند بسیار گران باشد ، زیرا هر معامله در blockchain هزینه دارد. کتابهای سفارش غیر زنجیره ای نیز وجود دارد که سفارش را به صورت زنجیره ای ضبط می کنند و فقط از blockchain به عنوان یک لایه حل و فصل استفاده می کنند. اینها به اندازه کتابهای مرتبه زنجیره ای گران نیستند ، اما آنها به همان میزان امنیت و عدم تمرکز به عنوان کتابهای مرتبه زنجیره ای را ارائه نمی دهند [5].

هر دو کتاب سفارش زنجیره ای و خارج از زنجیره به طور مرتب در بازارهایی با نقدینگی بالا عمل می کنند ، اما وقتی دارایی های معامله می شوند بسیار مایع نیستند ، آنها خیلی مفید نیستند. برای حل این مشکل ، برخی از مبادلات غیر متمرکز تکنیک جدیدی به نام سازندگان بازار خودکار یا AMM ها را اتخاذ کرده اند [13].

AMMS از استخرهای نقدینگی استفاده می کند ، که صندوق ها را ذخیره می کنند. معامله گران که مایل به خرید یا فروش یک رمزنگاری یا نشانه هستند ، این کار را با تعامل مستقیم با استخر انجام می دهند ، که قیمت دارایی را با استفاده از فرمول های ریاضی تصمیم می گیرد. این تکنیک حتی اگر نقدینگی دارایی کم باشد ، خوب کار می کند. توضیح مفصلی در مورد AMMS با یک مثال در بخش بعدی آورده شده است.

جدول 1 مقایسه ای بین کتابهای سفارش و AMM در مبادلات رمزنگاری غیر متمرکز است. معیارهای مورد استفاده برای مقایسه این دو ، برخی از معیارهای کلی است که مبادله ای برای انجام آن باید انجام شود.

2. 3سازندگان خودکار بازار [13]

نسخه های اولیه مبادلات غیرمتمرکز با نقدینگی کم رنج می برد زیرا پیدا کردن مجموعه ای فعال از فروشندگان و خریداران دشوار بود. AMMS با اجازه دادن به افراد برای ایجاد یا مشارکت در استخرهای نقدینگی و ارائه مشوق های این افراد برای تأمین دارایی ها ، این مسئله را برطرف می کند. این افراد ارائه دهنده نقدینگی یا LPS نامیده می شوند و مشوق هایی که دریافت می کنند در هنگام استفاده از استخر که ایجاد کرده یا به آن کمک کرده است ، به صورت هزینه معاملات است. در استخرهای نقدینگی ، با افزایش میزان یا ذخیره دارایی در استخر ، نقدینگی آن دارایی نیز افزایش می یابد و تجارت در آن مبادله آسان تر می شود. با تغییر فرمول های آنها ، استخرهای نقدینگی می توانند برای اهداف مختلف بهینه شوند. به LP ها نشانه های استخر نقدینگی یا نشانه های LP متناسب با سهم آنها در استخر داده می شود ، که می توانند از آنها استفاده کنند تا سهم خود را از هزینه ها ادعا کنند. مکانیک دقیق AMMS از مبادله تا مبادله بر اساس مبادله دارایی متفاوت است ، اما به طور کلی ، AMMS نقدینگی عمیق ، هزینه معاملات کم و در دسترس بودن 24/7 را برای هرچه بیشتر کاربران ارائه می دهد. در یک مبادله منظم ، فقط افراد با دسترسی به سرمایه عظیم یا موسسات بزرگ می توانند نقدینگی را فراهم کنند ، اما در مبادلات غیر متمرکز ، هر کسی می تواند به یک LP تبدیل شود ، تا زمانی که نیازهای پروتکل مورد استفاده را برآورده کند.

این مقاله با هدف این است که به خواننده درک کند که چگونه سازندگان بازار کار می کنند. در بخش بعدی ، الگویی برای چگونگی استفاده از این فناوری برای ساخت بورس غیر متمرکز ، به همراه مقایسه فرمول های مختلف ساخت بازار ، مورد بحث قرار خواهد گرفت. این کار از قراردادهای هوشمند AMM UnisWap V2 به عنوان مرجع استفاده می کند. از این رو ، توضیح مختصری در مورد آن قراردادها نیز در بخش های آینده ارائه خواهد شد [13]. پس از توضیح ، مقایسه مختصری بین CEX و DEX انجام می شود.

3. کار سازندگان خودکار بازار (AMMS)

سازندگان خودکار بازار (AMMS) نوعی از مبادله غیر متمرکز (DEX) هستند که از یک الگوریتم برای تعیین قیمت ها و اجرای خودکار معاملات ، بدون تکیه بر کتابهای سفارش سنتی استفاده می کنند. مواد و روشهای معمولی مورد استفاده در عملکرد AMM به شرح زیر است:

استخرهای نقدینگی: AMM از طریق استخرهای نقدینگی ، که استخرهای نشانه هایی هستند که در قراردادهای هوشمند قفل شده اند ، کار می کند. این استخرها توسط کاربرانی ایجاد می شوند که ارزش مساوی را به دو نشانه مختلف ارائه می دهند. نسبت نشانه های موجود در استخر ، قیمت دارایی های موجود در استخر را تعیین می کند.

الگوریتم های ریاضی: AMMS برای تعیین قیمت دارایی های موجود در استخر از الگوریتم های ریاضی استفاده می کنند. رایج ترین الگوریتم مورد استفاده در AMMS ، الگوریتم سازنده سازنده محصول است که به فرمول x × y = k نیز شناخته می شود.

رابط تجاری: AMMS یک رابط تجاری ساده برای کاربران فراهم می کند تا نشانه های موجود در استخر را خریداری و بفروشند. کاربران نیازی به تعیین قیمت یا طرف مقابل برای معاملات خود ندارند ، زیرا قیمت به طور خودکار توسط الگوریتم تعیین می شود.

مشوق ها: برای تشویق کاربران برای مشارکت در نقدینگی در استخر ، AMMS مشوق هایی را در قالب هزینه های معامله و ارائه دهنده نقدینگی (LP) ارائه می دهد. نشانه های LP به کاربرانی که نقدینگی در استخر دارند ، داده می شود و آنها سهم کل ارزش استخر را نشان می دهند. دارندگان LP Token بخشی از هزینه های معامله پرداخت شده توسط معامله گران با استفاده از AMM را بدست می آورند.

قراردادهای هوشمند: کلیه عملیات در AMM از طریق قراردادهای هوشمند در شبکه blockchain انجام می شود. این قراردادهای هوشمند به طور خودکار معاملات را اجرا می کنند ، قیمت ها را تنظیم می کنند و هزینه های معامله و نشانه های LP را برای کاربران توزیع می کنند.

کار AMMS بر اساس دارایی های اساسی معامله می شود. محبوب ترین شکل AMM ها در مبادلات رمزنگاری غیر متمرکز ، سازندگان بازار عملکرد ثابت یا CFMM هستند که با مثال زیر توضیح داده می شود [13].

3. 1سازندگان بازار محصول ثابت

این AMM از شکل است x × y = k

جایی که x و y دارایی (نشانه ها) در استخر هستند ، هر دو نسبت به یکدیگر ارزش دارند و K محصول آنها است. در حین ایجاد استخر ، باید نسبت 50:50 از هر دارایی داشته باشد. معادله (1) باید شرط زیر را برآورده کند:

r x + f + Δ x r y - δ y = k

در جایی که r x و r y ذخایر دارایی های x و y و f هزینه معامله است. Δ x مقدار X است که به استخر اضافه می شود و Δ y مقدار y از استخر خارج می شود. تجارت هر یک از دارایی ها ، ذخایر را به گونه ای تغییر می دهد که وقتی متغیر هزینه نادیده گرفته می شود ، محصول r x × r y برابر با k ثابت باقی می ماند. در عمل ، به دلیل هزینه غیر صفر در هر تجارت ، K ثابت در حال افزایش است [13].

نمونه ای برای استفاده از این فرمول ، اجازه دهید x = 1000 و y = 5000 ، که منجر به 5000 × 5000 = 5،000،000 می شود. این بدان معناست که 1000 توکن x برابر با 5000 توکن است. اگر یک معامله گر می خواست 200 توکن Y ارزش Y را بخرد ، این روند به شرح زیر خواهد بود:

(x + δ x) × (y - Δ y) = k (نمایندگی تجارت هنگام هزینه = 0) مقادیر جایگزین در معادله فوق ، معادله نهایی را بدست می آوریم: 1200 × 4166. 666 = 4 ، 999 ، 999. 2 (پس از حل Δ y ، ما به 833. 334 می رسیم)

از راه حل می توان گفت که توکن های 833. 334 y را می توان برای 200 توکن X بدست آورد و معادله نهایی پس از اولین تجارت ، ذخیره جدید در استخر خواهد بود. اگر همان تجارت بار دوم تکرار شود ، مقدار به دست آمده برای Δ y 595. 238 خواهد بود. این کاهش در میزان توکن های Y به دست آمده با افزودن همان مقدار توکن X رخ می دهد زیرا فرمول به گونه ای کار می کند که با افزایش تقاضا برای یک دارایی خاص ، قیمت دارایی نیز افزایش می یابد. از این رو ، اگر یک معامله گر بخواهد 833. 334 Y توکن را در تجارت دوم نیز بدست آورد ، معامله گر باید بیش از 200 نشانه X را به استخر اضافه کند. این همچنین اطمینان می دهد که ذخیره هر یک از نشانه های موجود در استخر به صفر نمی رسد ، زیرا با کاهش ارزش یک نشانه ، قیمت در حال افزایش است ، و اطمینان می دهد که ذخیره هر یک از دارایی ها به صفر سخت تر می شود. بشراگر تجارت فوق 45 بار تکرار شود ، X Token در مقابل منحنی ذخیره توکن به دست آمده به شرح زیر خواهد بود:

همانطور که در شکل 1 مشاهده می شود ، معادله هنگام ترسیم دو دارایی ، یک هیپربول را تشکیل می دهد ، که با رسیدن قیمت ها از هر دو طرف ، دارای نقدینگی مداوم است. پروتکل UNISWAP V2 در مبادله غیر متمرکز خود از یک سازنده بازار محصول ثابت استفاده می کند [13].

3. 2سازندگان بازار جمع ثابت

این فرمول به جای یک محصول از مجموع نشانه های موجود در استخر استفاده می کند [14] x + y = k که شرط را برآورده می کند: ∑ i = 1 n r i = k

جایی که R من ذخیره هر دارایی در استخر و k ثابت است. بسته به نیاز ، هر تعداد دارایی را می توان به استخر اضافه کرد. این فرمول دارای لغزش صفر است اما نقدینگی بی نهایت را ارائه نمی دهد. بنابراین ، این فرمول هرگز در هیچ برنامه کاربردی در دنیای واقعی استفاده نشده است [15]. عملکرد جمع ثابت هنگام ترسیم دو دارایی یک خط مستقیم را تشکیل می دهد.

شکل 2 نشان می دهد که چگونه فرمول نقدینگی کم لغزش اما نامتناهی را ارائه نمی دهد [10]. این بدان معنی است که حرکت قیمت هنگام انجام معاملات به اندازه سایر AMM ها شدید نخواهد بود ، اما فرمول تضمین نمی کند که ذخیره استخر به صفر نرسد.

3. 3میانگین سازندگان بازار

میانگین سازنده میانگین بازار نسخه دیگری از سازنده بازار محصول ثابت است. این اجازه می دهد تا بیش از دو دارایی در استخر ذخیره شود و همچنین امکان وزن متفاوت هر دارایی ، یعنی نسبت وزن غیر از 50:50 را فراهم می کند [13]. معادله از شکل زیر است:

π i = 1 n r i w i = k

r I نمایانگر ذخیره دارایی های موجود در استخر است ، W وزن هر دارایی و k ثابت است [16]. به صورت ساده ، عملکرد استخر سه دارایی با استفاده از معادله (3) به شرح زیر نشان داده می شود:

x a × y b × z c 3 = k

جایی که X ، Y و Z دارایی هستند و A ، B ، C به ترتیب نسبت آنها هستند. به عبارت دیگر ، هنگامی که هزینه صفر در نظر گرفته می شود ، میانگین بازارهای ثابت اطمینان حاصل می کنند که میانگین ذخایر ثابت باقی می ماند.

شکل 3 منحنی پیوند را برای یک نمونه کارها به همان اندازه وزنی از سه دارایی نشان می دهد ، که توسط پروتکل متعادل کننده تشکیل شده است ، که از یک سازنده متوسط بازار استفاده می کند [13،17].

3. 4تولید کننده بازار عملکرد ثابت ترکیبی

چندین پروژه وجود دارد که از توابع ترکیبی برای دستیابی به خصوصیات مورد نظر بر اساس خواص دارایی های مورد معامله استفاده می کنند. منحنی (مبادله پایدار) از یک نسخه ترکیبی از فرمول عملکرد ثابت استفاده می کند تا میزان لغزش در عملکرد را کاهش دهد [12]. فرمول از یک ترکیبی از یک محصول ثابت و جمع ثابت استفاده می کند:

a n n · ∑ x i + d = a d n n + d n + 1 n n ∏ x i

در جایی که X I ذخیره هر دارایی موجود در استخر را نشان می دهد ، تعداد دارایی ها N است ، D ثابت است و A ضریب تقویت است ، که پویا است ، یعنی می تواند طبق نیاز کاربر تنظیم شود. این سیستم مانند عملکرد جمع ثابت رفتار می کند وقتی استخر متعادل است و مانند عملکرد محصول ثابت با عدم تعادل بیشتر استخر. مقایسه گرافیکی عملکرد ترکیبی به همراه جمع ثابت و محصول در شکل 4 نشان داده شده است.

شکل 4 مقایسه ای بین محصول ثابت ، جمع ثابت و عملکرد ترکیبی (مبادله پایدار) ارائه می دهد [18]. اینها برخی از فرمولهای AMM هستند که در حال حاضر توسط مبادلات مختلف رمزنگاری مورد استفاده قرار می گیرند. AMMS از الگوریتم های ریاضی برای تعیین قیمت ها و تعیین نقدینگی استفاده می کند ، که امکان تجارت مداوم را فراهم می کند و نیاز به یک مهمانی مرکزی را برای مطابقت با خریداران و فروشندگان از بین می برد.

بازارهای پیش بینی بازارهایی هستند که به افراد امکان می دهد در مورد احتمال وقایع آینده مانند نتایج انتخابات ، رویدادهای ورزشی یا حتی آب و هوا شرط بندی کنند. قیمت های این بازارها را می توان به عنوان پیش بینی بازار از احتمال وقایع رخ داده در نظر گرفت [19].

ترکیبی از AMMS و بازارهای پیش بینی در سالهای اخیر به طور فزاینده ای محبوب شده است ، به طوری که چندین سیستم عامل بازارهای پیش بینی غیرمتمرکز را با استفاده از AMMS ارائه می دهند. این سیستم عامل ها به کاربران امکان می دهند سهام را خریداری و بفروشند که نتیجه یک رویداد خاص را نشان می دهد. قیمت این سهام توسط بازار تعیین می شود و با در دسترس بودن اطلاعات بیشتر در زمان واقعی به روز می شود.

یکی از مزایای استفاده از AMMS در بازارهای پیش بینی این است که آنها نقدینگی را فراهم می کنند ، به این معنی که کاربران می توانند بدون نگرانی در مورد پیدا کردن یک طرف مقابل ، به راحتی سهام را خریداری و بفروشند. علاوه بر این ، AMM ها شفاف هستند ، که به کاربران این امکان را می دهد تا ببینند که چگونه قیمت ها تعیین می شوند و تصمیمات آگاهانه ای در مورد معاملات خود می گیرند.

در بخش بعدی ، مدل و روش مورد استفاده برای ساخت مبادله به همراه توضیحی در مورد اجرای فنی مدل مورد بحث قرار می گیرد.

4- مکانیسم اجماع پیشنهادی و بورس غیر متمرکز

مکانیسم اجماع برای ایجاد بلوک یکی از مؤلفه های مهم فناوری blockchain است. این فرایندی است که توسط آن گره ها در یک شبکه غیرمتمرکز در مورد اعتبار یک بلوک جدید به توافق می رسند و آن را به blockchain اضافه می کنند.

چندین مکانیسم اجماع وجود دارد که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند. متداول ترین موارد به شرح زیر است: اثبات کار (POW) ، اثبات سهام (POS) ، اثبات تفویض سهام (DPO) و تحمل گسل بیزانس (BFT).

مکانیسم اجماع مورد استفاده برای ایجاد بلوک به نیازها و اهداف خاص شبکه blockchain بستگی دارد.

یک چارچوب لجر توزیع شده مبتنی بر blockchain این پتانسیل را دارد که به مسائل امنیتی و حریم خصوصی در واحد بورس بپردازد. با ایجاد یک دفترچه توزیع شده ، برنامه های سازنده بازار می توانند به طور ایمن توسط احزاب مجاز به طور ایمن ذخیره و دسترسی پیدا کنند و در عین حال یکپارچگی داده ها و تغییر ناپذیری را نیز تضمین کنند.

برای دستیابی به این هدف ، یک پروتکل اجماع بزرگراه با نهایی انعطاف پذیر قابل توسعه است. این پروتکل می تواند اطمینان حاصل کند که معاملات به سرعت تأیید و تأیید می شوند ، در حالی که امکان انعطاف پذیری در نهایی معاملات را نیز فراهم می کند. این بدان معنی است که معاملات پس از تعداد مشخصی از تأییدیه ها می توانند نهایی شوند ، اما در صورت لزوم نیز می توان آنها را معکوس کرد.

با این حال ، توجه به این نکته حائز اهمیت است که اجرای یک چارچوب لجر توزیع شده مبتنی بر blockchain نیاز به بررسی و برنامه ریزی دقیق دارد. اطمینان از امنیت و مقیاس پذیری شبکه بسیار مهم است و همه طرفین درگیر از خطرات و مزایای استفاده از فناوری blockchain آگاه هستند. برای اطمینان از یکپارچگی بازار و محافظت از سرمایه گذاران ، باید حاکمیت و مقررات مناسب نیز وجود داشته باشد.

4. 1پروتکل بزرگراه

مکانیسم اجماع بزرگراه ارائه شده در نسخه خطی ، نهایی انعطاف پذیر را بر اساس شرایط آستانه برای اعتبار سنج ها ارائه می دهد تا تأیید کند که آیا یک بلوک معین معتبر است. این بدان معنی است که نهایی بودن یک بلوک فقط می تواند برای یک اعتبار سنج خاص پیشرفت کند تا اینکه چندین اعتبار سنج به طور عمدی پروتکل را نقض کنند ، که شبیه به تعداد مداوم مصوبات برای یک بلوک در سناریوی اثبات کار (POW) است [19]بشربا این حال ، سطح اعتماد به نفس برای یک بلوک خاص در بزرگراه می تواند به راحتی به تعداد اعتبارسنجی های نادرست مورد نیاز برای معکوس چنین بلوکی ترجمه شود.

در نسخه خطی ، شرایط زیر برای وارونگی بلوک تعریف شده است:

Attack Validator Attack: یک اعتبار سنج واحد باید به طور عمدی پروتکل را برای معکوس کردن بلوک نقض کند. این حداقل تعداد اعتبار سنجی نادرست است که برای معکوس کردن یک بلوک مورد نیاز است [20].

از دست دادن ناگهانی قدرت: در صورت از دست دادن ناگهانی برق یا خرابی سیستم ، تعداد مشخصی از اعتبار سنج ها باید آفلاین باشد یا قادر به شرکت در فرآیند اجماع برای معکوس کردن بلوک نباشد [20].

حمله بیزانس: در صورت حمله بیزانس ، جایی که اعتبار سنج ها به طور عمدی عمل می کنند ، تعداد مشخصی از اعتبار سنج ها برای معکوس کردن بلوک باید تبانی کنند [20].

با تعریف این شرایط ، سطح اطمینان برای یک بلوک خاص را می توان به راحتی به تعداد اعتبارسنجی های سوء رفتار مورد نیاز برای معکوس چنین بلوکی ترجمه کرد. این سطح بالاتری از امنیت و انعطاف پذیری در نهایی بلوک ها در مقایسه با مکانیسم های سنتی POW را فراهم می کند.

شرط نهایی: هنگامی که اعتبار سنج اصلی با یک آستانه تضمین برای یک بلوک مشروعیت معینی به نهایی برسد ، پس هیچ اعتبار سنجی واقعی هرگز با آستانه تضمین T برای بلوک شرکت کننده با b به نهایی نمی رسد. در شرایط آستانه ، نتایج ارزیابی ادعا می کند که عدم امکان تضمین زندگی آستانه تضمین n 3 و بیشتر ، در زمان واقعی ، مستلزم این است که تعداد بیشتری از اعتبار سنج ها از بیشتر شرایط مکانیسم اجماع دور نمی شوند. بشردر چنین مواردی ، آستانه تضمین می تواند بدون شرایط نهایی حاصل شود ، که در این مواقع یک بلوک جدید ایجاد می کند و برای بازگشت تقریباً غیر عملی است. مقادیر آستانه اعتماد به نفس از طریق یک مقدار حد بر تعداد اعتبار سنج های اصلی که پروتکل را برای انتخاب بلوک ها تضمین می کنند ، ایجاد می شوند. ما یک مقدار محدود را در نظر می گیریم که مقدار حد معمول N ≥ 3 F + 1 را شامل می شود و با مفهوم گسل های خرابی ترکیب می شود ، که توسط c نشان داده شده است. ترکیب محدودیت ها و گسلها روند اجماع را قطع می کند ، اما نه به اندازه مدل گسل های خرابی بیزانس.

شرط ضمانت بلوک: برای فرآیند ضمانت بلوک ، هر مقدار آستانه اطمینان باید در محدوده 0 ≤ t باشد

نسل بلوک پیدایش: بلوک پیدایش شبکه blockchain به عنوان g نشان داده شده است. ما باید یک قرارداد هوشمند ایجاد کنیم که بلوک پیدایش را ایجاد کند. به استثنای بلوک پیدایش ، تمام بلوک های دیگر بلوک معتبر B در نظر گرفته می شوند ، که نشان دهنده بلوک والدین آن b است. انتظار برای بلوک والدین ، سایر بلوک های معتبر توسط N E X T B و P R E V B مشخص شده اند. بلوک والدین B از طریق P R E V B تأیید می شود و برای بلوک N E X T B ، والدین بلوک اعتبار سنجی خواهند بود. علاوه بر این ، ما در نظر می گیریم که ارتفاع بلوک پیدایش 0 و توسط H G اهدا می شود. برای بلوک های والدین و تمام بلوک های دیگر ، ارتفاع به عنوان H B = 1 + H P R E V B نشان داده شده است. مثال زیر را در نظر بگیرید: ما در نظر می گیریم که B 1 جانشین B 2 است ، و سپس ارتفاع H B 2 ≤ H B 1 است ، از این طریق ، بلوک می تواند به پیوند والدین برسد.

قانون رأی گیری مبتنی بر شبح برای انتخاب بلوک پیدایش: قانون شبح (سنگین ترین درخت مشاهده شده) یک چنگال را در یک شبکه غیرمتمرکز انتخاب می کند. قوانین زیر بطور مشخص به عنوان یک فرآیند رای گیری مجازی در شبکه blockchain به منظور تضمین بلوک پیدایش استفاده می شود.