Bawazeer, Omar (2026) A Blockchain-Based Framework for Dynamic Description, Discovery, and Composition of Multiparty Smart Contracts. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF PhD_Thesis_Omar_Bawazeer.pdf Restricted to Repository staff only until 30 July 2027. Download (3MB)

Arabic Abstract

تُستخدم العقود الذكية على نحو متزايد لأتمتة الخدمات في التطبيقات القائمة على سلسلة الكتل، إلا أن استخدامها العملي لا يزال محدودًا بسبب ضعف الأوصاف، والاكتشاف القائم على العناوين، وتشتت السجلات، وأساليب التركيب الثابتة. وتطرح هذه الرسالة سؤالًا رئيسيًا مفاده: كيف يمكن وصف العقود الذكية واكتشافها واختيارها وتركيبها ديناميكيًا بوصفها مكونات خدمية قابلة لإعادة الاستخدام في بيئات متعددة الأطراف؟ وللإجابة عن هذا السؤال، تطوّر الدراسة إطارًا قائمًا على سلسلة الكتل يتكون من ثلاث مراحل. تقدم المرحلة الأولى لغة وصف العقود الذكية القائمة على سلسلة الكتل (BSCDL)، التي تمثل البيانات الوصفية التقنية والتجارية من خلال نموذج وصف على السلسلة مرتبط بالعقد الذكي الرئيسي. وتقدم المرحلة الثانية سجل وصف العقود الذكية القائم على سلسلة الكتل (BSCDR)، وهو سجل لامركزي يدعم النشر، والتحديث، والحذف المنطقي، والاسترجاع، والتصفية، والبحث بالكلمات المفتاحية، وتحليل الأسماء، والاكتشاف المرتب لخدمات العقود الذكية. أما المرحلة الثالثة فتقدم التركيب الممكّن بوصف العقود الذكية القائم على سلسلة الكتل (BSCDC)، الذي يستخدم نتائج الاكتشاف المرتبة لتكوين صفقات أحادية المزود أو صفقات مكوّنة من عدة مزودين، وإدارة التأكيد، والرفض، والاستبدال، والضمان المالي، والإقرار بالتسليم، والتسوية، والاسترداد. وقد نُفّذ الإطار باستخدام لغة Solidity، وقُيّم باستخدام بيئتي Hardhat المحلية وشبكة الاختبار Sepolia، ودراسات حالة في سلسلة الإمداد، ومجموعة بيانات اصطناعية تضم 10,768 وصفًا لخدمات العقود الذكية، إلى جانب استبانة للمستخدمين تقارن بين الترتيب اليدوي والترتيب القائم على خوارزمية TOPSIS. وتُظهر النتائج أن BSCDL يعزز الشفافية، وأن BSCDR يتيح اكتشافًا عمليًا ومجانيًا من جانب المستهلك، وأن BSCDC يدعم التركيب الديناميكي متعدد الأطراف ويقلل تكلفة ووقت التركيب المتكرر مقارنة بالتركيب الثابت. وبوجه عام، تثبت الرسالة أن التركيب الديناميكي للعقود الذكية يتطلب دورة حياة خدمية متكاملة تربط بين الوصف، والاكتشاف، والاختيار، والتركيب القابل للإنفاذ.

English Abstract

Smart contracts are increasingly used to automate services in blockchain-based applications, yet their practical use remains limited by weak descriptions, address-based discovery, fragmented registries, and static composition methods. This dissertation asks how smart contracts can be described, discovered, selected, and dynamically composed as reusable service components in multiparty environments. To answer this question, the study develops a three-stage blockchain-based framework. The first stage introduces the Blockchain-based Smart Contract Description Language (BSCDL), which represents technical and business metadata through an on-chain description model linked to the main smart contract. The second stage introduces the Blockchain-based Smart Contract Description Registry (BSCDR), a decentralized registry that supports publication, update, logical deletion, retrieval, filtering, keyword search, name resolution, and ranked discovery of smart contract services. The third stage introduces the Blockchain-based Smart Contract Description-enabled Composition (BSCDC), which uses ranked discovery results to form single-provider or composed-provider deals and manage confirmation, refusal, replacement, escrow, delivery acknowledgment, settlement, and refunds. The framework was implemented in Solidity and evaluated using local Hardhat and Sepolia testnet environments, supply chain case studies, a synthetic dataset of 10,768 smart contract service descriptions, and a user survey comparing manual ranking with TOPSIS-based ranking. The results show that BSCDL improves transparency, BSCDR enables practical and free consumer-side discovery, and BSCDC supports dynamic multiparty composition and reduces recurring composition cost and time compared with static composition. Overall, the dissertation demonstrates that dynamic smart contract composition requires an integrated service-oriented lifecycle linking description, discovery, selection, and enforceable composition.