Cosa sono le soluzioni di scalatura Layer-2

Il trilemma della scalabilità rimane uno dei maggiori problemi della blockchain. Ecco come le soluzioni di scalabilità Layer-2 possono aiutare.

Aug 12, 2022
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Layer 2 Opt 1

Le soluzioni di scaling Layer-2 sono la tecnologia che gira sopra un protocollo blockchain e che migliora la velocità e l’efficienza della blockchain sottostante. Ecco come funziona in dettaglio.

Punti di forza

  • Il Layer-1 si riferisce a una blockchain principale, mentre il Layer-2 si riferisce alla rete che si trova sopra la blockchain principale.
  • Le soluzioni Layer-2 intendono risolvere il problema della scalabilità elaborando le transazioni al di fuori della rete principale.
  • I vantaggi di una soluzione Layer-2 includono l’aumento delle transazioni al secondo (TPS), la riduzione delle tariffe del gas, il mantenimento della sicurezza e le reti specifiche per le applicazioni.

Cosa sono le soluzioni di scalatura Layer-2?

Dall’utilizzo come moneta di scambio(ETH) allo sfruttamento della sua immutabilità per la conservazione dei dati e della sua natura crittograficamente sicura, Ethereum è stato un catalizzatore di enorme crescita nel settore della blockchain sin dalla sua introduzione nel 2013.

Ma, come molte altre blockchain, Ethereum ha raggiunto un punto in cui si trova ad affrontare la sfida della scalabilità. Nell’estate del 2022, Ethereum elabora circa 500.000 transazioni al giorno, che si traducono in 30 transazioni al secondo. In confronto, il sistema di pagamento di Visa è in grado di elaborare fino a 150 milioni di transazioni al giorno e 65.000 transazioni al secondo – una grandezza superiore a quella di Ethereum.

In pratica, il raggiungimento dei limiti di una blockchain si traduce in una congestione della rete (che può richiedere ore per elaborare una transazione) e in commissioni di gas estremamente elevate.

Entriamo nel Layer-2, talvolta chiamato Data Link Layer (DLL). Questa soluzione intende risolvere il problema della scalabilità della blockchain elaborando le transazioni su reti di terzi invece che sulla mainnet di Ethereum (Layer-1). In questo modo, non solo alleggerisce il carico di lavoro della mainnet, ma mantiene anche gli stessi standard di sicurezza e decentralizzazione della blockchain sottostante.

Blockchain Layer-1 vs Layer-2

Il livello 1 si riferisce al database distribuito stesso – la rete che riunisce tutti i nodi della blockchain in un unico sistema con i suoi meccanismi di consenso sottostanti. Ad esempio, il Layer-1 di Bitcoin è la rete Bitcoin, mentre il Layer-1 di Ethereum è la rete Ethereum. Entrambi utilizzano attualmente un meccanismo di consenso Proof of Work (PoW).

Il layer-2, invece, è una rete sovrapposta che si trova sopra la blockchain. Lightning Network è la soluzione Layer-2 per Bitcoin. Plasma, Polygon, Optimism e Arbitrum sono solo alcune delle reti Layer-2 costruite su Ethereum.

Perché sono importanti?

Attualmente, Ethereum è una delle blockchain più sofisticate in termini di sicurezza e stabilità della rete. La maggior parte degli individui e delle aziende sceglie di utilizzare questa blockchain per le transazioni o per costruire progetti. Tuttavia, con l’aumento del numero di transazioni, la rete diventa sempre più congestionata.

Per far fronte a questo problema, i minatori danno priorità alla conferma delle transazioni con prezzi del gas più elevati. Ma questi costi più elevati ricadono sull’utente, aumentando la tariffa minima del gas, che a volte può superare il valore della transazione stessa.

Con il Layer-2, la rete sottostante (mainnet) non ha bisogno di elaborare grandi quantità di dati perché li invia a diversi canali di elaborazione (terze parti), registrando solo il risultato finale sulla blockchain del Layer-1.

Vantaggi delle soluzioni Layer-2

  • L’aumento delle transazioni al secondo (TPS) può migliorare l’esperienza degli utenti e ridurre la congestione della rete sulla mainnet.
  • Le transazioni vengono consolidate in un unico pacchetto prima di essere registrate sulla rete principale, riducendo le spese per il gas.
  • Qualsiasi aggiornamento di una soluzione Layer-2 non altera la blockchain sottostante, poiché il Layer-2 è costruito sulla blockchain, il che contribuisce a garantire la sicurezza della rete.
  • Consente di creare reti Layer-2 specifiche per le applicazioni, progettate specificamente per ottimizzare una determinata funzione.

Svantaggi delle soluzioni Layer-2

  • Può rimuovere la liquidità dalla blockchain primaria
  • Potenziali vulnerabilità in termini di sicurezza e privacy; gli utenti dovrebbero fare le proprie ricerche prima di utilizzare le soluzioni Layer-2.
  • Potrebbe impedire l’interconnettività con altre applicazioni basate su Ethereum (ad esempio, utilizzando un L-2).

Quali sono i tipi di soluzioni Layer-2 disponibili?

Le soluzioni di livello 2 si concentrano principalmente sull’allontanamento della maggior parte delle transazioni dalla rete principale. In breve tempo, sono emersi molti progetti Layer-2 per affrontare questa sfida. Tuttavia, solo pochi sono riusciti a risolvere le questioni più critiche. Ecco tre esempi di soluzioni di scalabilità della blockchain Layer-2:

Canali di Stato

Un canale di stato è un canale di comunicazione bidirezionale tra i partecipanti. In altre parole, non c’è bisogno di una terza parte, come un minatore, per confermare le transazioni; questo migliora la velocità delle transazioni.

Il processo inizia sigillando una porzione della blockchain tramite Multi-signature(multisig) per consentire un’interazione diretta senza dover sottoporre nulla ai minatori. Una volta confermata la transazione, lo stato finale del canale viene aggiunto alla blockchain.

Esempi: Bitcoin Lightning Network, Rete Raiden di Ethereum Rete Raiden

Vantaggi

  • Gestione di interazioni complesse
  • Gestisce un throughput di transazioni estremamente elevato a un costo molto basso

Svantaggi

  • Costi elevati per l’allestimento e i canali di assestamento
  • I fondi devono essere bloccati in canali di pagamento aperti.
  • Non supporta la partecipazione aperta

Rollup a conoscenza zero

I rollup a conoscenza zero (ZK-Rollup) consolidano le transazioni che sono state tolte dalla blockchain principale e generano una prova crittografica nota come SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge). Questa prova, chiamata anche prova di validità, è l’unico record richiesto sulla blockchain principale; di conseguenza, riduce la tassa sul gas che gli utenti avrebbero dovuto sostenere per l’elaborazione di tutti i dati.

Esempi: Immutabile X, Poligono Hermez, Starkware

Vantaggi

  • Sicuro e decentralizzato
  • Trasferimenti quasi istantanei

Svantaggi

  • Difficile da calcolare per le applicazioni più piccole con meno attività sulla catena
  • Non tutti gli ZK-Rollup offrono la compatibilità con Ethereum Virtual Machine(EVM)
  • L’ordine delle transazioni può essere influenzato da un utente

Rollup ottimistici

A differenza dei rollup ZK, i rollup ottimistici si basano su prove di frode. In parole povere, gli aggregatori pubblicano informazioni minime sul Layer-1 e presumono che i dati siano corretti.

Se la transazione è effettivamente valida, la blockchain principale non deve fare altro. Nel caso di una transazione fraudolenta, l’optimistic rollup esegue un fraud-proof e penalizza il mittente.

Esempi: Arbitro, Boba, Cartesi, Rete carburante, Ottimismo

Vantaggi

  • Basse tariffe del gas
  • Aumento della produttività
  • Capacità di contratto intelligente
  • Sicurezza

Svantaggi

  • Tempi di prelievo lunghi
  • Potenziale disallineamento degli incentivi tra i partecipanti alla rete
  • Il Layer-1 sottostante potrebbe censurare le transazioni

Qual è il futuro della scalabilità di Blockchain?

I progetti e le soluzioni di blockchain Layer-2 sulla blockchain Ethereum sono diventati una delle risposte più comuni ai problemi di scalabilità della blockchain. Con una forte attenzione a questa tecnologia, promette un futuro con un’adozione diffusa, accompagnata da basse commissioni di transazione.

Le soluzioni Layer-2 introdotte in precedenza sono il primo tentativo del settore di risolvere i problemi di scalabilità. Alla fine del 2022, Ethereum dovrebbe lanciare “The Merge“, che racchiude il suo prossimo passo per superare i problemi di scalabilità. Tuttavia, non è ancora chiaro come questo cambierà il panorama delle blockchain e l’impatto che avrà sulle soluzioni di scalabilità Layer-2.

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