Cosa sono i Bitcoin Layer-2 e come funzionano?

Maggiori informazioni su Bitcoin Layer-2: una nuova classe di protocolli che offre scalabilità e programmabilità alla rete Bitcoin.

Jul 06, 2023
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Punti di forza:

  • I Bitcoin Layer-2 sono protocolli costruiti sopra il livello base di Bitcoin, sviluppati per fornire scalabilità alla rete Bitcoin elaborando transazioni dalla blockchain principale.
  • Questi protocolli possono risolvere altre difficoltà tecniche e fornire funzionalità aggiuntive a Bitcoin, come migliorare la programmabilità, migliorare la privacy o sbloccare nuove utilità.
  • Le principali soluzioni di ridimensionamento di Bitcoin oggi includono Lightning Network, Rootstock, Stacks, Liquid Network e rollup (validità e sovranità).
  • Ognuna di queste soluzioni Layer-2 fornisce valore alla rete Bitcoin e ha il potenziale per aiutare a guidare l’adozione nel più ampio ecosistema Bitcoin.

Sfide di Bitcoin That Layer-2s Address

Bitcoin rimane oggi l’asset digitale più riconosciuto e capitalizzato ed è visto come ” oro digitale ” per la sua riserva di valore. La blockchain di Bitcoin è stata inizialmente progettata come un sistema di pagamento sicuro e decentralizzato, ma i suoi limiti ne impediscono un’ampia adozione in quanto tale.

La rete Bitcoin ha un problema di scalabilità e soffre di basse velocità di transazione, basso throughput e aumento dei costi di transazione. Rispetto ad altre blockchain, ha una capacità limitata di gestire grandi quantità di dati di transazione entro un periodo di tempo prestabilito. Bitcoin ha un tempo medio di creazione del blocco di 10 minuti e un throughput medio di sette (7) transazioni al secondo (tps).

Nel frattempo, la congestione della rete fa aumentare le commissioni per le transazioni. Per riferimento, la commissione media di transazione per Bitcoin nel 2016 era di ~ US $ 0,07. Oggi, questo è balzato in modo significativo a $ 31 , con un massimo record di quasi $ 63 nell’aprile 2021.

Inoltre, a causa del suo linguaggio di scripting limitato, Bitcoin non supporta complesse funzionalità di smart contract come il suo contemporaneo Ethereum. Il livello base di Bitcoin non è stato specificamente progettato per sviluppare contratti e applicazioni intelligenti, poiché è stato originariamente creato come sistema di pagamento digitale peer-to-peer (P2P) . Pertanto, le funzioni per la finanza decentralizzata (DeFi) e i token non fungibili (NFT) sono state finora difficilmente sviluppate sulla blockchain di Bitcoin.

Cosa sono i Bitcoin Layer-2?

Le soluzioni Bitcoin Layer-2 si riferiscono a protocolli costruiti sopra il livello base di Bitcoin. Questi protocolli sono sviluppati per fornire scalabilità alla rete Bitcoin elaborando le transazioni dalla blockchain principale (mainchain). Possono anche risolvere altre difficoltà tecniche e fornire funzionalità aggiuntive a Bitcoin. Questi Layer-2 possono aiutare a migliorare le prestazioni complessive di Bitcoin, il tutto beneficiando della sua sicurezza e degli effetti di rete.

I vantaggi di queste soluzioni Layer-2 per Bitcoin possono includere:

  • Migliore scalabilità aiutando a superare i limiti di Bitcoin relativi al throughput delle transazioni, al tempo di conferma del blocco e ai costi di transazione.
  • Programmabilità migliorata attraverso l’implementazione di complesse funzionalità di smart contract.
  • Sicurezza di alto livello ereditata fornita dalla rete Bitcoin, poiché il livello di base rimane intatto.
  • Funzionalità estese a Bitcoin, sbloccando nuove utilità su altri verticali come pagamenti, DeFi, NFT e altre sedi di mercato.

I protocolli basati su Bitcoin come Lightning Network, Rootstock, Stacks, Liquid Network e i progetti di rollup Bitcoin apportano scalabilità e programmabilità alla rete Bitcoin. Collettivamente, dimostrano come potrebbe essere la prossima fase di crescita della rete.

Panoramica di Bitcoin Layer 2sjul11

Il Layer-2 più noto per Bitcoin: The Lightning Network

Lightning Network è un protocollo di pagamento Layer-2 costruito sulla blockchain di Bitcoin. È stato progettato come soluzione di scalabilità per ridurre la congestione della rete utilizzando i canali di pagamento per gestire i micropagamenti Bitcoin off-chain. Lightning Network consente di stabilire un canale direttamente tra due parti che vogliono effettuare una transazione, dove è in grado di bypassare la blockchain principale.

Lightning Network consente di condurre transazioni multiple senza bisogno di consenso globale e conferma sulla catena principale di Bitcoin. Di conseguenza, le transazioni sono quasi istantanee e le commissioni sono estremamente basse. Finora ha fornito una soluzione efficace al problema della scalabilità di Bitcoin con la capacità di gestire con facilità l’elaborazione di transazioni ad alto volume.

Le transazioni tra più parti e l’instradamento dei pagamenti vengono eseguiti in modo sicuro su Lightning Network tramite contratti HTLC (hash timelock), un contratto intelligente che consente al destinatario di ricevere fondi una volta soddisfatte determinate condizioni entro un determinato periodo di tempo (o tempo di blocco).

Per tutti i dettagli su come funziona il Lightning Network, leggi Bitcoin Payments: Cos’è il Lightning Network?

Portainnesto per transazioni più rapide ed economiche

Rootstock è una soluzione Layer-2 che consente transazioni più veloci ed economiche elaborandole dalla blockchain principale di Bitcoin. È una piattaforma di smart contract basata sul modello Ethereum Virtual Machine ( EVM ), ma è connessa alla blockchain di Bitcoin tramite una sidechain .

La blockchain Rootstock utilizza il meccanismo di consenso Proof of Work (PoW) e i blocchi vengono estratti attraverso il mining unito, un processo in cui i minatori possono estrarre simultaneamente sia Bitcoin che Rootstock utilizzando lo stesso algoritmo di hashing e condividendo la stessa potenza computazionale. Rootstock presenta un tempo di conferma del blocco di circa 30 secondi e un throughput di circa 10-20 tps . Le transazioni in Rootstock vengono confermate e raggruppate prima di essere inviate al livello base di Bitcoin per il regolamento.

Come piattaforma di contratto intelligente, Rootstock estende le capacità di Bitcoin per un’ulteriore programmabilità e utilità implementando la funzionalità di contratto intelligente. Promuove inoltre l’interoperabilità con Ethereum tramite RSK Virtual Machine (RVM), che si basa su EVM. Consente l’esecuzione di contratti intelligenti Ethereum su Rootstock e l’interoperabilità con le applicazioni Ethereum. RVM consente inoltre agli sviluppatori di programmare utilizzando il linguaggio di programmazione smart contract di Ethereum, Solidity.

Un’altra caratteristica chiave di Rootstock è l’uso di RSK Infrastructure Framework (RIF), che fornisce una serie di servizi di infrastruttura decentralizzati che possono essere utilizzati dagli sviluppatori per creare e distribuire app decentralizzate (dapps) sulla rete Rootstock.

Stacks abilita gli Smart Contract per Bitcoin

Stacks è una blockchain di livello 2 open source che introduce smart contract e dapps nella blockchain di Bitcoin. Il suo supporto di microblocchi consente un’elaborazione delle transazioni più rapida e un aumento del throughput.

Per mettere le cose in prospettiva: la blockchain di Bitcoin funziona su un tempo di blocco di circa 10 minuti, mentre i microblocchi possono trasmettere lo stato della transazione in pochi secondi , il che aiuta a ridurre la latenza per l’interazione con la blockchain di Stacks.

Stacks è anche intrecciato con Bitcoin attraverso Proof of Transfer ( PoX ), un innovativo modello di consenso che consente a ogni transazione Stacks di stabilirsi sul livello base di Bitcoin. Ciò significa che i blocchi di Stacks sono intrinsecamente legati ai blocchi Bitcoin ed ereditano la sicurezza di Bitcoin (senza alterare in alcun modo la rete Bitcoin).

Come funziona il meccanismo di prova del trasferimento jul11

Miglioramento delle prestazioni della rete: rete liquida

Liquid Network è una sidechain Layer-2 che mira a migliorare le prestazioni e le funzionalità della rete Bitcoin. Originariamente pensato per essere una soluzione di ridimensionamento e una piattaforma di emissione di asset, Liquid opera indipendentemente da Bitcoin, lavorando sul proprio libro mastro globale e meccanismo di consenso.

Liquid è in grado di confermare le transazioni in due minuti con un tempo di blocco di 60 secondi e una finalità di due blocchi . Ciò rende il throughput delle transazioni significativamente più veloce rispetto alla rete Bitcoin, un aspetto critico per gli utenti che intendono effettuare transazioni urgenti.

Liquid opera su un meccanismo di consenso chiamato Strong Federation, che si basa su un sottoinsieme dei suoi membri (un gruppo di organizzazioni cripto-native), chiamati “funzionari”, per convalidare le transazioni e firmare i blocchi. Questo sistema riduce i tempi di conferma in Liquid, mentre una struttura centralizzata è responsabile della governance della catena e del miglioramento delle prestazioni.

Peg a due vie nella rete liquida 1lug11
I funzionari proteggono la chiave privata durante i peg-in e verificano le transazioni di peg-out

Rollup su Bitcoin

In generale, i rollup sono soluzioni che aiutano a ridimensionare blockchain di livello 1 come Ethereum, principalmente elaborando transazioni off-chain; raggruppare più transazioni insieme in un’unica transazione; e rimandandolo alla mainchain. Questo processo consente alla blockchain di proteggere il batch di transazioni arrotolate come se fosse una singola transazione, aiutando la rete a elaborare più transazioni.

Nel corso degli anni, la comunità ha esplorato modi su come questo approccio può essere applicato direttamente a Bitcoin e le soluzioni oggi si presentano sotto forma di validità e rollup sovrani. Secondo la ricerca , i rollup di validità hanno il potenziale per aiutare a migliorare il throughput delle transazioni di Bitcoin fino a 100 volte, il che può essere applicato anche a Lightning Network. Potrebbero implementare un ambiente di esecuzione che supporti linguaggi di contratti intelligenti più flessibili e migliorare la funzionalità dei contratti intelligenti su Bitcoin senza dover spostare la complessità sulla catena principale.

Un altro tipo di rollup su Bitcoin sono i rollup sovrani. A differenza dei rollup ottimistici e ZK nella rete Ethereum, i rollup sovrani non utilizzano un livello di regolamento o richiedono contratti intelligenti. Gestiscono la propria esecuzione e liquidazione e utilizzano solo la blockchain Layer-1 sottostante per il consenso e la disponibilità dei dati (a differenza di altri tipi di rollup che si basano sulla blockchain per determinare la validità di un rollup).

In generale, i rollup su Bitcoin sono sperimentali e ancora agli inizi; resta ancora molto da vedere in termini di applicazione dei rollup a Bitcoin.

Sfide di Bitcoin Layer-2

I Bitcoin Layer-2 forniscono soluzioni ad alcune delle limitazioni della rete Bitcoin. Tuttavia, hanno anche il loro insieme unico di rischi e svantaggi.

Lightning Network, ad esempio, può riscontrare problemi relativi ai pagamenti delle rotte e alla liquidità delle rotte. In particolare, l’affidabilità degli instradamenti può essere compromessa quando il nodo di instradamento non ha abbastanza canali aperti per altri buoni nodi di instradamento. In altri casi, le parti potrebbero riscontrare un errore di instradamento dei pagamenti non attribuito quando finiscono per utilizzare nodi difettosi senza nemmeno essere consapevoli dell’esistenza di un problema. Inoltre, i canali che non dispongono di liquidità o fondi di rotta sufficienti possono alla fine causare il fallimento dei pagamenti.

Rispetto al livello base di Bitcoin, le soluzioni Layer-2 come Liquid Network possono essere considerate altamente centralizzate. Bitcoin ha migliaia di minatori distribuiti incaricati della produzione di blocchi e della protezione della rete, mentre Liquid gestisce un sistema federato in cui solo 15 funzionari firmano le transazioni e mantengono la rete operativa.

In teoria, questo riduce i tempi di conferma su Liquid, ma il suo design centralizzato significa che è soggetto al controllo di poche parti.

Parole finali su Bitcoin Layer-2

Lightning Network, Rootstock, Stacks e Liquid Network sono solo alcuni esempi di soluzioni di ridimensionamento su Bitcoin oggi. Insieme ai rollup e ad altre soluzioni emergenti di livello 2, ciascuno di questi protocolli fornisce valore alla rete Bitcoin e ha il potenziale per aiutare a guidare l’adozione nel più ampio ecosistema Bitcoin.

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bitcoin

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