Analisi della Blockchain: Cos'è un Layer 2?

Introduzione

Le criptovalute stanno diventando sempre più grandi giorno dopo giorno. A partire da giugno 2024, c'erano 617 milioni di proprietari di criptovalute e la capitalizzazione di mercato totale era di 2,24 trilioni di dollari. Ma anche con questa crescita massiccia, la tecnologia blockchain ha ancora un problema principale: la scalabilità. La mainnet di Ethereum ha una capacità di circa 15-30 transazioni al secondo (TPS), che non è fissa. Può variare leggermente in base alla dimensione del blocco e all'attività della rete. Inoltre, la transizione di Ethereum a Proof of Stake (PoS) con Ethereum 2.0 migliorerà la scalabilità, specialmente quando combinata con lo sharding.

Pensa alle soluzioni Layer 2 (L2) come al turbo boost per la blockchain. Sono tecnologie off-chain costruite sopra la blockchain principale, Layer 1 (L1), per rendere le transazioni più veloci, più economiche e più efficienti. Alcuni L2 come Arbitrum, Polygon, Optimism ecc. possono gestire 4.000 transazioni al secondo. Non che lo facciano quotidianamente, ma possono farlo quando necessario, il che rappresenta un enorme miglioramento rispetto alla velocità abituale. Questa capacità significa che possiamo avere applicazioni più complesse come DeFi, giochi e gestione della catena di approvvigionamento che funzionano senza intoppi sulla blockchain.

In una parola, mentre il Layer 1 è impegnato in grandi cambiamenti come l'aumento delle dimensioni dei blocchi, il Layer 2 utilizza trucchi intelligenti come rollup e sidechain per accelerare le cose senza sacrificare la sicurezza. In questo articolo approfondiremo il Layer 2 e vedremo come cambierà il mondo della blockchain.

Che cos'è una soluzione Layer 2?

Le soluzioni Layer 2 sono come la salsa segreta che porta la tecnologia blockchain al livello successivo, affrontando i principali problemi che le blockchain tradizionali Layer 1 come Bitcoin ed Ethereum non possono sempre gestire. Certo, le blockchain Layer 1 fanno il lavoro pesante: elaborano le transazioni e mantengono tutto sicuro con metodi di consenso come Proof of Work (PoW) o Proof of Stake (PoS). Ma spesso si trovano in difficoltà quando si tratta di scalare. Questo problema fa parte del "trilemma della blockchain", che afferma che è difficile ottenere scalabilità, sicurezza e decentralizzazione tutte contemporaneamente. Per questo motivo, le reti Layer 1 possono rallentare, portando a tempi di attesa più lunghi e commissioni più elevate, specialmente quando le cose si fanno affollate. Le soluzioni Layer 2 intervengono per mantenere tutto in funzione senza intoppi, anche quando la rete è sotto pressione.

Ad esempio, il Lightning Network è una delle diverse soluzioni Layer 2 per Bitcoin, non l'unica, che rende le transazioni più veloci e più economiche portandole fuori dalla blockchain principale per un po'. Immagina che tu e un amico apriate un canale di pagamento privato, che è come un registro digitale solo tra voi due. Eppure, mentre le transazioni avvengono off-chain nel Lightning Network, sono comunque supportate dal modello di sicurezza Layer 1 di Bitcoin attraverso contratti hash timelock (HTLC), che garantiscono che i fondi siano regolati in modo sicuro sulla catena principale in caso di controversia. La parte interessante è che devi aggiornare la blockchain solo due volte: una quando apri il canale e una quando lo chiudi. In questo modo, la blockchain non si appesantisce con ogni singola transazione, rendendo l'intero processo più veloce ed economico. I rollup di Ethereum—Optimistic Rollups e Zero-Knowledge (ZK) Rollups—funzionano in modo un po' diverso ma con lo stesso obiettivo di ridurre il carico sulla blockchain principale. Quindi, quali soluzioni di scalabilità esistono là fuori?

Scalabilità Layer 2 di Ethereum

Rollups

Rollups sono protocolli software che funzionano sopra la mainchain, semplificando le transazioni e riducendo la congestione. Gli Optimistic Rollups, come Base, Arbitrum, Optimism, Boba Network, raggruppano più transazioni in un batch e inviano questo batch compresso come dati di chiamata alla catena principale di Ethereum. Ecco dove diventa interessante: questi rollup assumono che le transazioni siano valide e inviano i dati delle transazioni alla catena principale senza eseguire il calcolo on-chain. Se sorge una controversia, le transazioni possono essere verificate attraverso un meccanismo di sfida che ne garantisce la validità. Tuttavia, se qualcuno sospetta che ci sia un errore o una transazione fraudolenta, può avviare una prova di frode durante la finestra di sfida. Se la prova ha successo, il batch viene annullato e il mittente potrebbe perdere un deposito. Le prove di frode negli Optimistic Rollups funzionano contestando potenziali transizioni di stato non valide, che attivano quindi la verifica on-chain. Questo sistema riduce la quantità di calcolo che la catena principale deve fare, rendendo le cose più veloci ed economiche, ma è comunque sicuro grazie a questo meccanismo di sfida.

I ZK Rollups, d'altra parte, adottano un approccio diverso. Invece di assumere che tutto vada bene fino a prova contraria, i ZK Rollups utilizzano prove crittografiche, in particolare argomenti di conoscenza non interattivi e succinti a conoscenza zero (zk-SNARKs) o zk-STARKs per convalidare un lotto di transazioni off-chain. Generano quella che viene chiamata una 'prova succinta' (spesso un SNARK o STARK) per ogni lotto di transazioni." Questa prova è un modo super efficiente per dimostrare che tutte le transazioni nel lotto sono valide senza dover esaminare ciascuna individualmente sulla catena principale di Ethereum. La catena principale verifica solo questa prova, che è davvero veloce, e poi può accettare con fiducia l'intero lotto di transazioni. Questo metodo è super sicuro ed efficiente, anche se è un po' più complesso dal punto di vista tecnico.

Side Chains

Un altro tipo di soluzione di scalabilità. side chains sono quasi come universi paralleli, operando come blockchain separate accanto alla catena principale. Binance Smart Chain (ora conosciuta come BNB Smart Chain) e Avalanche sono blockchain di Layer 1 con i propri modelli di consenso, non strettamente sidechain di Layer 2 per Ethereum. Polygon opera sia come sidechain Proof of Stake che come aggregatore di soluzioni di Layer 2, avendo il proprio insieme di validatori e meccanismi di consenso, il che significa che possono gestire transazioni autonomamente, senza fare affidamento sulla catena principale per tutto. La parte interessante è che le sidechain si basano tipicamente su ponti (ad es., ponti Plasma o smart contract) per facilitare i trasferimenti di asset, che potrebbero non funzionare sempre come un vero peg bidirezionale come nella rete Liquid di Bitcoin. Questo ti consente di trasferire asset tra la catena principale e la sidechain, il che è particolarmente popolare per gli utenti che cercano di sfruttare le caratteristiche uniche delle diverse reti o le commissioni di transazione più basse. Le sidechain utilizzano spesso ponti per rendere questo possibile, consentendo una comunicazione fluida e trasferimenti di asset tra le due catene, anche se i loro meccanismi di consenso potrebbero essere totalmente diversi.

Canali di Stato

Un altro prodotto di scalabilità sono i canali di stato. I canali di stato sono meccanismi off-chain che consentono agli utenti di eseguire più transazioni in modo privato senza dover trasmettere ogni transazione alla blockchain. Solo le transazioni di apertura e chiusura vengono registrate on-chain, riducendo la congestione e accelerando le interazioni. I canali di stato sono meccanismi off-chain che consentono ai partecipanti di transare direttamente tra loro senza la necessità di registrare ogni interazione sulla catena principale. Solo lo stato finale viene regolato on-chain.

Immagina come tu e i tuoi amici possiate parlare privatamente. Invece di urlare ogni messaggio al mondo intero, tieni semplicemente traccia della tua conversazione e dici a tutti solo il risultato finale. Questo è il modo in cui funzionano i canali di stato. I canali di stato richiedono che la configurazione iniziale del canale e il regolamento finale avvengano on-chain, utilizzando un portafoglio multi-firma per garantire che le transazioni off-chain siano concordate reciprocamente dai partecipanti. Inoltre, nota che i canali di stato sono principalmente utili per transazioni ripetute di piccolo valore (micropagamenti) e non per interazioni complesse con smart contract. Questo è super efficiente per cose come i giochi o i pagamenti minimi.

Plasma

Plasma è totalmente diverso in quanto è un framework che ospita una famiglia di blockchain più piccole collegate alla blockchain principale. Queste blockchain più piccole, spesso chiamate child chains, operano secondo le proprie regole e validatori ma si basano su impegni periodici alla mainchain per la sicurezza. Mentre Plasma offre vantaggi in termini di scalabilità, affronta sfide come la lentezza della finalità e potenziali problemi di disponibilità dei dati. Plasma ha visto una riduzione dell'adozione a causa delle sue limitazioni in termini di sicurezza e finalità, poiché gli utenti devono attendere lunghi periodi di uscita (spesso 7-14 giorni) per ritirare fondi di nuovo su Ethereum. È essenziale sottolineare che Plasma è stato in qualche modo superato dai rollup, che sono più efficienti e sicuri, e una delle prime e più conosciute implementazioni di Plasma è OMG Network.

Inviare periodicamente gli stati finali delle transazioni su Ethereum per la validazione, garantendo sicurezza e finalità, le catene Plasma gestiscono un alto volume di transazioni off-chain, ma sono limitate nel supportare contratti smart complessi e hanno visto una riduzione dell'adozione a causa dei loro tempi di prelievo lenti. I loro casi d'uso principali erano inizialmente rivolti ad applicazioni che richiedevano trasferimenti semplici, sebbene soluzioni più recenti abbiano superato Plasma.

Riducendo il carico sulla mainnet di Ethereum, Plasma abbassa le commissioni e accelera le transazioni. Tuttavia, prelevare fondi dalle catene Plasma a Ethereum può richiedere fino a 7 giorni, poiché questo periodo è necessario per consentire eventuali controversie o rilevamenti di frodi prima che i fondi siano completamente disponibili sulla catena principale.

Esempi di Soluzioni Layer 2

Numerose soluzioni Layer 2 sono state implementate con successo in vari network blockchain. Ecco alcuni esempi notevoli:

1. Optimism

• Tipo: Optimistic Rollup
• Descrizione: Optimism è una soluzione Layer 2 di Ethereum che utilizza gli Optimistic Rollups per aumentare il throughput delle transazioni. Presuppone che le transazioni siano valide e esegue solo un controllo computazionale se viene sollevata una contestazione. Optimism riduce il calcolo richiesto on-chain attraverso l'uso di prove di frode, mentre invia comunque dati minimi sulle transazioni (compressi) a Layer 1, abbassando significativamente le commissioni di gas e aumentando la velocità delle transazioni.
• Casi d'uso: DApps, protocolli DeFi e qualsiasi progetto basato su Ethereum che necessiti di scalabilità.

2. Arbitrum

• Tipo: Optimistic Rollup
• Descrizione: Arbitrum è un'altra soluzione Layer 2 basata sulla tecnologia Optimistic Rollup. Migliora la scalabilità di Ethereum spostando la maggior parte dell'elaborazione delle transazioni off-chain mantenendo la sicurezza della mainnet di Ethereum. Arbitrum è noto per la sua compatibilità con i contratti smart esistenti di Ethereum, rendendo facile per gli sviluppatori migrare le loro applicazioni.
• Casi d'uso: DeFi, giochi e altre applicazioni ad alto volume di transazioni.

3. Polygon (ex Matic)

• Descrizione: Polygon è una soluzione Layer 2 multi-chain che fornisce un framework per costruire reti blockchain interconnesse. Combina catene laterali Proof-of-Stake (PoS) e tecnologia Plasma per offrire una soluzione scalabile con elaborazione rapida delle transazioni e basse commissioni. La catena PoS di Polygon funziona in parallelo a Ethereum e supporta un'ampia gamma di applicazioni decentralizzate.
• Casi d'uso: NFT, DeFi, giochi e varie DApps.

4. zkSync

• Tipo: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Descrizione: zkSync è una soluzione Layer 2 che utilizza Zero-Knowledge Rollups, che usano prove crittografiche per convalidare le transazioni. Questo consente un'elaborazione delle transazioni off-chain altamente efficiente e sicura, con la validità di queste transazioni provata on-chain attraverso prove crittografiche concise. Gli zk-Rollups ereditano la piena sicurezza di Layer 1, a differenza degli Optimistic Rollups che si basano sul meccanismo di contestazione per la sicurezza.
• Casi d'uso: Sistemi di pagamento, applicazioni DeFi e trasferimenti di token.

5. Loopring

• Tipo: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Descrizione: Loopring è un protocollo di scambio decentralizzato (DEX) che sfrutta gli Zero-Knowledge Rollups per facilitare il trading ad alto throughput e a basso costo su Ethereum. Raggruppando le transazioni off-chain e verificandole con zk-proofs, Loopring consente agli utenti di scambiare asset con commissioni minime e un'esecuzione rapida.
• Casi d'uso: Scambi decentralizzati, soluzioni di pagamento e DeFi.

6. Immutable X

• Tipo: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Descrizione: Immutable X è una soluzione Layer 2 specificamente progettata per NFT su Ethereum. Utilizza zk-Rollups per abilitare la creazione, l'acquisto e la vendita di NFT in modo rapido e senza gas. Immutable X si impegna per la neutralità carbonica attraverso la scalabilità Layer 2, riducendo il consumo energetico rispetto alle transazioni Layer 1 di Ethereum, rendendolo un'opzione ecologica per le piattaforme NFT.
• Casi d'uso: Marketplace di NFT, piattaforme di gioco e arte digitale.

7. StarkNet

• Tipo: Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup)
• Descrizione: StarkNet è un zk-Rollup decentralizzato che consente a qualsiasi applicazione decentralizzata (DApp) di raggiungere una scalabilità illimitata senza compromettere la composabilità e la sicurezza di Ethereum. Utilizza STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge) per garantire la validità delle transazioni off-chain, rendendolo altamente sicuro e scalabile.
• Casi d'uso: DApps complesse, DeFi, giochi e altro.

Vantaggi di Layer 2

I prodotti Layer 2 aiutano le blockchain a risolvere alcuni dei loro problemi più grandi, specialmente scalabilità, costi, velocità e privacy. Gestendo le transazioni off-chain, Layer 1, rendono le reti blockchain molto più capaci, in modo da poter servire più utenti e elaborare più transazioni senza compromettere la sicurezza o la decentralizzazione. Questo significa costi di transazione più bassi, rendendo la blockchain più accessibile a tutti, e più veloce, il che è cruciale per applicazioni in tempo reale come giochi e finanza. E alcune L2 offrono anche una migliore privacy mantenendo più dettagli delle transazioni off-chain.

Scalabilità

Come un vigile del traffico, le L2 liberano la congestione e permettono a reti come Ethereum e Bitcoin di gestire molte più transazioni. Senza di esse è come cercare di guidare su un'autostrada durante l'ora di punta: lento e frustrante! Le soluzioni Layer 2 espandono la capacità della blockchain, consentendo un throughput più elevato e una latenza più bassa, che è critica per applicazioni ad alto volume di transazioni.

Costi Inferiori

I protocolli Layer 2 rendono anche le transazioni molto più economiche riducendo parte del carico sulla rete principale. Questo è importante per aree affollate come DeFi e giochi dove le alte commissioni sono un grosso problema.

Transazioni Più Veloci

La velocità è fondamentale nella blockchain e le L2 offrono conferme delle transazioni quasi istantanee. Gestendo le transazioni off-chain e registrando solo lo stato finale sulla catena principale, le reti Layer 2 evitano i ritardi che derivano dalle conferme dei blocchi di Layer 1.

Maggiore Privacy

La privacy sta diventando sempre più importante ogni giorno e alcune L2 come gli Zero-Knowledge (ZK) Rollups offrono più funzionalità di privacy. Elaborando le transazioni off-chain, queste soluzioni mantengono la maggior parte dei dettagli delle transazioni fuori dalla blockchain pubblica, nascondendo le identità degli utenti e informazioni sensibili.

Layer 2 nel Futuro

Con la crescita della blockchain, la necessità di prodotti scalabili, efficienti e user-friendly aumenterà solo. Gli sviluppi futuri si concentreranno su un'integrazione senza soluzione di continuità con le blockchain Layer 1, espandendo i casi d'uso attraverso le industrie e l'interoperabilità tra diverse reti L2. Questi aiuteranno la blockchain a scalare globalmente senza sacrificare la sicurezza o la decentralizzazione, rendendo Layer 2 un attore chiave nel futuro della blockchain. Scoprilo.

Integrazione Layer 1

Un grande obiettivo per le L2 è farle funzionare con le blockchain Layer 1. Man mano che queste tecnologie evolvono, la connessione tra la catena principale e le sue estensioni L2 dovrà diventare più fluida e user-friendly. Immagina di passare tra diversi livelli senza alcun problema: questo significa che la tua esperienza sarà molto più fluida e non dovrai affrontare processi complicati. Potremmo vedere nuovi strumenti e funzionalità che spostano automaticamente le transazioni su L2 quando L1 è affollata o che rendono più facile utilizzare queste tecnologie senza dover comprendere tutti i dettagli. Questo renderà le reti blockchain più stabili e sicure e in grado di gestire più traffico senza rallentare.

Espansione dei Casi d'Uso

Le L2 sono piuttosto versatili e il loro utilizzo va ben oltre la semplice scalabilità e il risparmio sui costi in DeFi e giochi. In futuro potremmo vederle utilizzate in molte industrie diverse. Ad esempio, nella gestione della catena di approvvigionamento potrebbero aiutare a tracciare le merci attraverso i confini in modo efficiente, gestendo grandi quantità di dati con facilità. Anche settori non blockchain come la sanità e le telecomunicazioni potrebbero iniziare a utilizzare soluzioni L2 per gestire informazioni sensibili. La velocità, il risparmio sui costi e la scalabilità delle L2 le rendono un'ottima scelta per qualsiasi settore che necessiti di una gestione decentralizzata dei dati ad alte prestazioni. Man mano che la tecnologia avanza, vedremo le L2 utilizzate in modi nuovi e innovativi per risolvere i problemi del settore.

Conclusione

Le L2 saranno la chiave per il mondo blockchain per risolvere i grandi problemi di scalabilità, costi e usabilità che hanno ostacolato l'adozione di massa delle reti decentralizzate. Man mano che queste tecnologie avanzano, renderanno le piattaforme blockchain più efficienti, in grado di gestire più utenti e transazioni a livello globale e rimanere comunque sicure e decentralizzate. Il futuro sembra promettente per le L2, c'è molto da aspettarsi. Vedremo una migliore integrazione con le blockchain Layer 1, nuovi casi d'uso attraverso le industrie e interoperabilità tra le reti. Questo non solo renderà i sistemi blockchain attuali più efficienti, ma aprirà anche nuove opportunità per le app decentralizzate in diverse industrie, plasmando il futuro della blockchain.