Sharing commodities such as vehicles and houses in exchange for a fee has become very popular in the recent years. Companies such as Uber and Airbnb are two examples where their users can rent their underutilized assets for a period of time. This approach relies in the need of a trusted and centralized third party service provider which introduces security and privacy risks. Specifically, users’ personal data can be collected and misused by the service provider while at the same time the system is more vulnerable to a Distributed Denial of Service attack. In this thesis, a protocol namely CarGo, is presented and aims to allow car owners to rent their cars in a decentralized, secure and private way. Furthermore, this thesis presents a Proof-of-Concept on the Ethereum, Arbitrum and Optimism blockchains where a Solidity smart contract is utilized for automatic execution of car booking and payment functionalities. The solution ensures security and privacy of the booking details and offers safeguards against malicious behavior. Furthermore, with the deployment of the smart contract in layer two blockchain solutions the transactional fees have been greatly reduced. / Delning av tillgångar som bilar och hus mot en avgift har blivit mycket populärt på senare år. Företag som Uber och Airbnb är två exempel där användarna kan hyra sina underutnyttjade tillgångar under en period. Denna approach bygger på behovet av en pålitlig och centraliserad tredjepartstjänsteleverantör, vilket innebär säkerhets- och integritetsrisker. Specifikt kan användarnas personliga data samlas in och missbrukas av tjänsteleverantören samtidigt som systemet är mer mottagligt för Distributed Denial of Service-attacker. I denna avhandling presenteras ett protokoll, nämligen CarGo, som syftar till att tillåta bilägare att hyra ut sina bilar på ett decentraliserat, säkert och privat sätt. Dessutom presenterar denna avhandling en Proof-of-Concept på Ethereum, Arbitrum och Optimism-blockchain där en Solidity smart contract används för automatisk utförande av bilbokning och betalningsfunktionalitet. Lösningen säkerställer säkerhet och integritet för bokningsdetaljerna och erbjuder skyddsåtgärder mot illvilligt beteende. Dessutom har med implementeringen av smart contract i layer two blockchain-lösningar transaktionsavgifterna reducerats betydligt.

Ongoing research suggests decentralized solutions based on blockchain for vehicle sharing scenario, to solve the fairness and privacy violation issues in centralized platforms. Users can transfer funds and execute decentralized applications, called smart contracts, in these blockchain­based platforms. Among them, several smart contract schemes are designed for the booking and payment functionality, e.g. dPACE [21] and Sc2Share [50]. Renters and vehicle owners can directly interact with these deployed smart contracts and finish booking, driving and payment, combined with existing vehicle access protocols like HERMES [66]. However, current smart contracts for booking and payment only consider to be executed on the root chain, called Layer­1. In this way, the execution waiting times are too long and transaction fees incurred by the blockchain are too high. Such problems in vehicle sharing can be mitigated by executing smart contracts on Layer­ 2 of blockchain, which is an efficient off­chain technology whose purpose is to scale blockchain transaction capacity while retaining the decentralization benefits of the blockchain. This thesis aims to build a smart contract for booking and payment in vehicle sharing scenario, and use different Layer­2 technologies to test it. First, we design an improved smart contract based the Sc2Share’s structure. The improved points are: 1. Store previous renters’ information, including deposit amount and other booking details, to support sustainable usage in each vehicle. 2. Optimize dispute settlement, to handle malicious behaviors in rental process. 3. Add more events emission for better monitoring the state of vehicle. Then, we pick four representative Layer­2 schemes in latest Layer­2 technologies to compare fee costs. Our smart contract is tested on the representative schemes and a comparison between them is sorted out. We follow the whole steps in booking and payment to measure the performance and fee cost between different Layer­2 schemes. Besides, we also execute the smart contract on Layer­1 as a comparison. The result shows that the contract is executed at different costs in different Layer­2 technologies, but the costs are significantly lower and executions confirmation are faster than Layer­1. This implies that our smart contract with Layer­2 technologies can mitigate the problems mentioned before. / Pågående forskning föreslår decentraliserade lösningar baserade på blockchain för rättvisa och integritetsproblem i centraliseradeplattformar. Användare kan överföra pengar och köra decentraliserade applikationer, så kallade smarta kontrakt, i dessa blockchain­baserade plattformar. Bland dem är flera smarta avtalsscheman designade för boknings­och betalningsfunktionaliteten, e.g. dPACE [21] och Sc2Share [50]. Hyresgäster och fordonsägare kan interagera direkt med dessa implementerade smarta kontrakt och avsluta bokning, körning och betalning, kombinerat med befintliga fordonsåtkomstprotokoll som HERMES [66]. Men nuvarande smarta kontrakt för bokning och betalning anses endast utföras på rotkedjan, kallad Layer­1. På så sätt blir exekveringsväntetiderna för långa och transaktionsavgifterna för blockkedjan för höga. Sådana problem i fordonsdelning kan mildras genom att utföra smarta kontrakt på Layer­2 av blockchain, som är en effektiv off­chain­teknologi vars syfte är att skala blockchain­transaktionskapaciteten samtidigt som blockkedjans decentraliseringsfördelar bibehålls. Detta examensarbete syftar till att bygga ett smart kontrakt för bokning och betalning i fordonsdelningsscenariot, och använda olika Layer­2­teknologier för att testa det. Först designar vi ett förbättrat smart kontrakt baserat på Sc2Shares struktur. De förbättrade punkterna är: 1. Lagra tidigare hyresgästers information, inklusive depositionsbelopp och andra bokningsdetaljer, för att stödja hållbar användning i varje fordon. 2. Optimera tvistlösning för att hantera skadligt beteende i uthyrningsprocessen. 3. Lägg till fler händelseutsläpp för bättre övervakning av fordonets tillstånd. Sedanväljer vi fyra representativa Layer­2­scheman i de senaste Layer­2­teknologierna för att jämföra avgiftskostnaderna. Vårt smarta kontrakt testas på representativa system och en jämförelse mellan dem reds ut. Vi följer hela stegen i bokning och betalning för att mäta prestanda och avgiftskostnad mellan olika Layer­2­scheman. Dessutom utför vi också det smarta kontraktet på Layer­1 som en jämförelse. Resultatet visar att kontraktet utförs till olika kostnader i olika Layer­2­teknologier, men kostnaderna är betydligt lägre och utförandebekräftelsen går snabbare än Layer­1. Detta innebär att vårt smarta kontrakt med Layer­2­teknologier kan mildra de problem som nämnts tidigare.