Quali sono le soluzioni Layer 2 di Blockchain?

Le soluzioni di livello 2 nella blockchain sono tecnologie sviluppate per superare i limiti fondamentali delle reti blockchain di livello 1, come Bitcoin ed Ethereum, soprattutto in termini di scalabilità, costi e velocità delle transazioni. Immagina la blockchain Layer 1 come una grande autostrada con un numero limitato di corsie: quando il traffico è ridotto, tutte le auto (transazioni) possono muoversi liberamente e raggiungere rapidamente la loro destinazione. Tuttavia, con l’aumento del traffico, l’autostrada si congestiona, rallentando il viaggio di tutti e aumentando il costo del pedaggio per coloro che desiderano dare la priorità al loro passaggio.

Questa analogia riflette lo scenario in cui si trovano molte blockchain di livello 1, dove l’aumento del numero di utenti e di transazioni ha portato a tempi di elaborazione più lenti e a commissioni di transazione più elevate. In questo contesto, le soluzioni Layer 2 si presentano come reti o tecnologie secondarie che operano “sopra” la blockchain principale, come corsie preferenziali o percorsi alternativi che consentono agli utenti di effettuare transazioni in modo più efficiente.

L’obiettivo principale delle soluzioni L2 è quello di potenziare la capacità della rete di gestire un volume molto più elevato di transazioni, a una velocità maggiore e a costi inferiori, senza compromettere le caratteristiche fondamentali di sicurezza e decentralizzazione della catena sottostante. Questo obiettivo viene raggiunto attraverso diversi approcci, come le reti di canali di pagamento, che consentono transazioni quasi istantanee tra le parti; i rollup, che raggruppano più transazioni in un unico lotto da elaborare; e le sidechain, che sono catene indipendenti collegate alla catena principale, ognuna progettata per determinati casi d’uso o applicazioni specifiche.

Le sfide della scalabilità di Ethereum: come superare il trilemma

Quando Ethereum si è affermato come piattaforma leader per i contratti intelligenti e le applicazioni decentralizzate (DApp), ha dovuto affrontare una sfida cruciale nota come “trilemma della blockchain”. Questo trilemma, concettualizzato dal co-fondatore di Ethereum Vitalik Buterin, pone il difficile compito di bilanciare tre elementi chiave: sicurezza, decentralizzazione e scalabilità.

In parole povere, il trilemma suggerisce che migliorare la scalabilità di Ethereum senza compromettere la sicurezza e la decentralizzazione è un compito complesso. La blockchain di Ethereum funziona con un consenso decentralizzato, il che significa che tutte le transazioni devono essere convalidate da nodi distribuiti nella rete. Questo approccio garantisce l’integrità della rete, ma allo stesso tempo limita la velocità e l’efficienza.

L’aumento della domanda di transazioni e la crescente complessità delle DApp hanno portato a problemi di congestione sulla blockchain principale di Ethereum. Attualmente, le elevate commissioni sulle transazioni e i tempi di conferma più lunghi hanno creato ostacoli significativi all’adozione di massa e alla redditività a lungo termine della rete.

È in questo contesto che le soluzioni Layer 2 emergono come una risposta innovativa al trilemma della scalabilità, offrendo un modo per aumentare la capacità della rete senza sacrificarne la sicurezza intrinseca e la decentralizzazione. Di seguito analizzeremo come queste soluzioni stiano ridisegnando il panorama di Ethereum e aprendo nuove possibilità per i suoi utenti.

Reti di canali di pagamento

Le reti di canali di pagamento rappresentano una delle soluzioni Layer 2 più promettenti ed efficaci per affrontare i problemi di scalabilità e di elevate commissioni di transazione sulle blockchain. Queste reti consentono transazioni quasi istantanee tra le parti, con commissioni significativamente più basse, facilitando un volume di transazioni molto più elevato senza sovraccaricare la rete principale. Questo concetto viene illustrato in dettaglio di seguito, fornendo esempi, vantaggi e sfide associate.

Concetto e funzionamento

Una rete di canali di pagamento è un sistema che consente a due o più parti di effettuare transazioni multiple senza la necessità di registrare ogni transazione sulla blockchain. In sostanza, questo meccanismo crea un canale di pagamento privato tra le parti, al di fuori della catena principale, dove possono scambiarsi un numero illimitato di transazioni. Sulla blockchain vengono registrate solo due transazioni: l’apertura del canale e la sua chiusura. L’apertura del canale comporta il blocco di una certa quantità di criptovaluta in uno smart contract come garanzia, mentre la chiusura del canale registra lo stato finale delle transazioni tra le parti, aggiustando i loro saldi di conseguenza.

Esempi

L’esempio più noto di rete di canali di pagamento è la Lightning Network di Bitcoin. La Lightning Network facilita le transazioni veloci e a basso costo tra i partecipanti ed è particolarmente utile per i piccoli pagamenti e i micropagamenti, dove le commissioni di transazione e i tempi di conferma sulla blockchain principale sarebbero proibitivi. Anche altre criptovalute, come Ethereum, stanno esplorando reti di canali di pagamento simili, come il Raiden Network, per migliorare l’efficienza delle transazioni.

Vantaggi

• Transazioni veloci e convenientiLe transazioni vengono effettuate istantaneamente e con commissioni minime, poiché non richiedono la convalida dell’intera rete.
• Scalabilità migliorataGestendo le transazioni fuori dalla catena, le reti di canali di pagamento alleviano la congestione e permettono alla blockchain di scalare per supportare un volume di transazioni molto maggiore.
• Maggiore privacyLe transazioni all’interno di un canale non sono pubbliche, offrendo una maggiore privacy alle parti coinvolte.

Sfide

• Necessità di fondi bloccatiPer aprire un canale, le parti devono bloccare i fondi, il che può essere inefficiente se sono necessari altrove.
• Complessità e usabilitàL’impostazione e la gestione dei canali di pagamento possono essere complesse per gli utenti non tecnici, limitando l’adozione di massa.
• Rischio di centralizzazioneC’è il rischio che la rete si accentri attorno a nodi grandi e ben collegati che facilitano la maggior parte delle transazioni.

Le reti di canali di pagamento rappresentano un progresso significativo nella ricerca di soluzioni scalabili per le blockchain. Nonostante le sfide, il suo sviluppo e la sua adozione continuano a progredire, suggerendo un ruolo importante nel futuro delle transazioni digitali e dell’uso delle criptovalute.

Rollup

I rollup sono un’altra innovazione cruciale nell’ecosistema delle soluzioni Layer 2, progettate per affrontare le sfide della scalabilità e dell’efficienza delle blockchain. Funzionano aggregando o “arrotolando” più transazioni in un unico pacchetto che viene elaborato al di fuori della catena principale ma il cui risultato finale viene registrato nella catena principale. I rollup sfruttano la sicurezza e la decentralizzazione della catena principale, aumentando al contempo in modo significativo il numero di transazioni che possono essere elaborate. Esistono due tipi principali di rollup: i rollup ottimistici e i rollup a conoscenza zero (ZK), ognuno con le proprie caratteristiche e i propri vantaggi.

Spiegazione dei Rollup e del loro funzionamento

I rollup eseguono transazioni al di fuori della catena principale e generano una prova o un’evidenza di queste transazioni. Questa prova viene poi pubblicata sulla blockchain principale, consentendo di verificare lo stato finale delle transazioni senza la necessità di elaborare ogni singola transazione sulla blockchain. Questa tecnica riduce in modo significativo il carico sulla rete centrale e permette di ridurre le tariffe e di velocizzare i tempi di elaborazione, mantenendo un elevato grado di sicurezza e affidabilità.

Quali sono le differenze tra i Rollup ottimistici e i Rollup ZK?

• Rollup ottimisticiEssi partono dal presupposto che tutte le transazioni siano valide per impostazione predefinita ed eseguono calcoli di verifica completi solo se viene presentata una richiesta di risarcimento contro una transazione. Questo riduce la quantità di calcoli necessari, ma richiede un periodo di “sfida” in cui le transazioni possono essere contestate prima di essere accettate nella catena principale.
• Rollup a conoscenza zero (Rollup ZK)Utilizzano prove crittografiche (prove a conoscenza zero) per dimostrare la validità di tutte le transazioni del lotto senza rivelare alcuna informazione specifica su di esse. Questo permette una verifica rapida ed efficiente senza la necessità di un periodo di sfida, rendendo i rollup ZK generalmente più veloci dei rollup ottimistici.

Casi d’uso e vantaggi

• Efficienza e scalabilitàEntrambi i tipi di rollup sono in grado di elaborare migliaia di transazioni al secondo (TPS), superando in modo significativo le capacità delle blockchain di livello 1.
• Riduzione dei costiElaborando le transazioni al di fuori della catena principale, i rollup riducono drasticamente le tariffe del gas.
• SicurezzaNonostante l’elaborazione delle transazioni al di fuori della catena principale, i rollup mantengono un elevato livello di sicurezza ancorando lo stato finale delle transazioni alla catena principale.

Sfide

• Complessità tecnicaL’implementazione dei rollup è tecnicamente complessa, il che può rendere difficile la loro adozione da parte di alcuni progetti.
• InteroperabilitàL’interoperabilità tra le diverse soluzioni di rollup e con la catena principale può essere una sfida.
• Adozione da parte degli utentiIl passaggio a sistemi basati su rollup richiede cambiamenti nel modo in cui gli utenti interagiscono con le dApp e le blockchain, il che potrebbe richiedere un periodo di adattamento.

I rollup rappresentano un progresso significativo nella risoluzione dei problemi di scalabilità della blockchain. Grazie ai loro vantaggi distinti, sia Optimistic Rollups che ZK Rollups sono destinati a svolgere un ruolo importante nel futuro dello spazio delle criptovalute, facilitando un volume di transazioni più elevato e una più ampia adozione della tecnologia blockchain.

Catene laterali

Le sidechain sono blockchain indipendenti che funzionano parallelamente alla catena principale, consentendo il trasferimento di beni tra di esse. Questa tecnologia rappresenta una soluzione di livello 2 progettata per espandere la capacità e la funzionalità di una blockchain senza comprometterne la sicurezza e la decentralizzazione. Attraverso le sidechain è possibile sperimentare e implementare funzionalità specifiche che non sarebbero pratiche o possibili sulla catena principale, offrendo così una notevole flessibilità per lo sviluppo di applicazioni decentralizzate e nuovi casi d’uso.

Definizione e meccanismo di funzionamento

Una sidechain è una blockchain che opera in modo indipendente dalla blockchain principale ma che è collegata ad essa tramite un meccanismo di blocco e sblocco dei token, noto come “peg bidirezionale”. Questo meccanismo permette di trasferire gli attivi dalla catena principale alla sidechain e viceversa, mantenendo un legame sicuro e verificabile tra le due. Gli asset bloccati nella catena principale vengono rilasciati nella sidechain, consentendone l’utilizzo all’interno di questo nuovo ambiente, e possono essere trasferiti indietro attraverso un processo inverso.

Esempi e applicazioni pratiche

• Rete liquidaUna sidechain di Bitcoin progettata per facilitare le transazioni veloci e private tra aziende, come scambi e fornitori di servizi finanziari.
• Polygon (ex Matic Network)Una piattaforma di scalabilità per Ethereum che utilizza le sidechain per offrire transazioni ad alta velocità e a basso costo.
• RoninRonin: una sidechain progettata appositamente per il gioco blockchain Axie Infinity, che consente transazioni più efficienti e la gestione degli asset del gioco.

Vantaggi

• ScalabilitàSidechain: le Sidechain alleggeriscono il peso della catena principale gestendo transazioni e applicazioni specifiche su una catena separata.
• FlessibilitàConsentono l’implementazione di regole, meccanismi di consenso e caratteristiche uniche senza influire sulla sicurezza o sul funzionamento della catena principale.
• InnovazioneFacilitano la sperimentazione e lo sviluppo di nuove applicazioni e tecnologie in un ambiente sicuro e controllato.

Limitazioni

• SicurezzaSebbene le sidechain siano progettate per essere sicure, il loro livello di sicurezza può dipendere dal loro meccanismo di consenso e dalla solidità della loro connessione alla catena principale.
• Complessità dell’integrazioneStabilire e mantenere l’interoperabilità tra la catena principale e le sidechain può essere tecnicamente impegnativo.
• Adozione e liquiditàPer avere successo, una sidechain deve sviluppare un proprio ecosistema di utenti e applicazioni, il che può richiedere tempo e sforzi significativi.

Le sidechain offrono una soluzione versatile e potente per la scalabilità e l’innovazione nello spazio blockchain. Fornendo un ambiente per lo sviluppo e l’implementazione rapida di nuove funzionalità senza sovraccaricare la catena principale, le sidechain svolgono un ruolo cruciale nell’evoluzione e nell’adozione della tecnologia blockchain.

Plasma

Plasma è un quadro concettuale proposto per migliorare la scalabilità delle blockchain attraverso la creazione di “catene figlio”, ovvero blockchain secondarie ancorate a una catena principale. Questa soluzione di livello 2 consente l’elaborazione delle transazioni e l’esecuzione dei contratti smart su queste catene secondarie, riducendo in modo significativo il carico sulla catena principale. Plasma è stato progettato specificamente per la rete Ethereum, cercando di aumentarne la potenza di elaborazione e l’efficienza.

Concetto e architettura del plasma

L’idea alla base di Plasma è quella di creare un albero di blockchain in cui ogni catena figlia può, a sua volta, generare le proprie catene figlie, creando una struttura a più livelli. Le transazioni vengono elaborate e finalizzate su queste catene secondarie, mentre la sicurezza e l’integrità dei dati sono mantenute dalla blockchain principale di Ethereum. Ogni catena di bambini opera con il proprio meccanismo di consenso, il che consente una grande flessibilità e scalabilità.

Una caratteristica fondamentale di Plasma è l’uso delle “mappe Merkle” per comprimere lo stato della catena figlia e inviarlo alla catena principale. Questo garantisce che anche se le transazioni vengono elaborate su una catena secondaria, il loro completamento e la loro sicurezza sono garantiti dalla sicurezza della catena principale.

Come Plasma facilita il trasferimento sicuro delle attività

Plasma facilita il trasferimento sicuro di beni tra la catena principale e le catene secondarie attraverso l’uso di contratti intelligenti. Gli utenti possono depositare gli asset in uno smart contract sulla catena principale, che vengono poi rappresentati su una catena figlia dove possono essere transati con maggiore velocità e costi inferiori. Per prelevare le attività, gli utenti avviano un processo di prelievo sulla catena minore che, dopo un periodo di sfida per consentire la verifica e la contestazione di transazioni fraudolente, viene finalizzato sulla catena principale.

Sfide e considerazioni

• Complessità di implementazioneLa progettazione e il funzionamento di Plasma sono complessi, il che pone delle sfide alla sua implementazione e adozione.
• Problemi di usabilitàLa necessità di interagire con più catene e la gestione dei processi di deposito e prelievo possono complicare l’esperienza dell’utente.
• Rischi di sicurezza nelle catene secondarieAnche se la sicurezza della catena principale supporta le catene secondarie, queste ultime possono essere più vulnerabili agli attacchi se non sono progettate o gestite correttamente.

Impatto sulla scalabilità di Ethereum

Plasma rappresenta un approccio innovativo per affrontare le sfide della scalabilità e dell’efficienza di Ethereum, consentendo transazioni e applicazioni più decentralizzate senza compromettere la sicurezza. Sebbene la sua implementazione pratica abbia incontrato delle difficoltà, il concetto di Plasma ha influenzato lo sviluppo di altre soluzioni di scalabilità e ha contribuito in modo significativo al dibattito e all’innovazione nello spazio blockchain.

In conclusione, Plasma offre un quadro promettente per migliorare la scalabilità e l’efficienza delle blockchain attraverso la creazione di catene figlie. Nonostante le sfide che deve affrontare, il suo sviluppo e la sua implementazione continuano a essere aree di interesse per ricercatori e sviluppatori che cercano di superare gli ostacoli delle tecnologie blockchain esistenti.

Confronto tra le soluzioni Layer 2

L’innovazione nello spazio delle soluzioni Layer 2 è guidata dall’obiettivo comune di risolvere le sfide di scalabilità, costo e velocità che le blockchain Layer 1 devono affrontare. Ogni soluzione L2, dalle reti di canali di pagamento ai rollup e alle sidechain, offre un approccio unico per affrontare questi problemi. Viene quindi effettuato un confronto dettagliato di queste soluzioni in termini di velocità, sicurezza, costi e casi d’uso adatti, fornendo una prospettiva chiara su come si differenziano e su quando una di esse può essere preferibile all’altra.

Velocità di transazione

• Reti di canali di pagamentoOffrono transazioni quasi istantanee tra parti che hanno stabilito un canale, ideali per micropagamenti e transazioni frequenti tra un insieme fisso di utenti.
• RollupMigliorano notevolmente la velocità di elaborazione raggruppando molte transazioni in un unico lotto prima di inviarlo alla catena principale. I rollup ZK sono generalmente più veloci dei rollup ottimistici grazie al loro efficiente meccanismo di verifica.
• SidechainSidechain: la velocità può variare in modo significativo a seconda dell’implementazione specifica e del meccanismo di consenso della sidechain, ma in generale consente transazioni più veloci rispetto alla catena principale.

Sicurezza

• Reti di canali di pagamentoLa sicurezza dipende dalla progettazione del canale e dalla capacità delle parti di monitorare e rispondere alle controversie. Sebbene siano sicuri per le transazioni tra le parti del canale, richiedono un monitoraggio continuo.
• RollupForniscono un elevato livello di sicurezza ancorando lo stato delle transazioni alla catena principale. ZK Rollups offre un’ulteriore sicurezza grazie a prove crittografiche senza rivelare i dettagli della transazione.
• Catene lateraliLa sicurezza varia e in genere è inferiore a quella della catena principale, poiché dipende dal design della sidechain e dal suo meccanismo di consenso. I beni possono essere a rischio se la sidechain viene compromessa.

Costi

• Reti di canali di pagamentoReti di canali di pagamento: le commissioni sono minime o inesistenti all’interno del canale, il che le rende ideali per transazioni piccole e frequenti.
• RollupRiducono in modo significativo le commissioni di transazione elaborando molte transazioni come un’unica transazione sulla catena principale. I Rollup ZK, in particolare, ottimizzano i costi riducendo la quantità di dati necessari per la verifica.
• Le sidechainI costi di transazione possono essere significativamente più bassi rispetto alla catena principale, a seconda della configurazione specifica e dell’efficienza della sidechain.

Casi d’uso appropriati

• • Reti di canali di pagamentoIdeale per i micropagamenti o per le transazioni frequenti tra un gruppo limitato di utenti, come i pagamenti nei giochi o nei servizi di streaming.
  • RollupAdatto alle applicazioni decentralizzate (dApp) che richiedono un’elevata capacità di elaborazione e un’elevata efficienza dei costi, come i mercati dei token non fungibili (NFT) o le borse decentralizzate (DEX).
  • SidechainVantaggiose per casi d’uso specifici che richiedono regole o funzionalità uniche non disponibili sulla catena principale, come ad esempio i proof-of-concept, i giochi blockchain o le applicazioni aziendali.

Il futuro delle soluzioni Layer 2 e il loro impatto sulla Blockchain

Lo sviluppo e l’implementazione di soluzioni Layer 2 stanno segnando un punto di svolta nell’evoluzione della tecnologia blockchain. Queste innovazioni non solo affrontano le sfide esistenti di scalabilità, costo e velocità, ma aprono anche nuove strade per l’adozione e l’applicazione delle blockchain in vari settori. Man mano che queste soluzioni matureranno e si integreranno maggiormente nell’ecosistema blockchain, il loro impatto sarà probabilmente significativo e sfaccettato.

Innovazioni attuali e potenziali nello spazio Layer 2

Le soluzioni Layer 2 sono in continua evoluzione, con nuovi sviluppi e miglioramenti introdotti regolarmente. Tra queste innovazioni, possiamo evidenziare:

• Interoperabilità migliorataGli sforzi per migliorare l’interoperabilità tra le varie soluzioni Layer 2 e tra Layer 1 e Layer 2 sono in corso. Questo è fondamentale per creare un ecosistema blockchain coeso ed efficiente in cui beni e informazioni possano fluire liberamente e senza attriti.
• Ottimizzazione del rollupL’ottimizzazione dei rollup Optimistic e ZK promette di migliorare ulteriormente la velocità e di ridurre i costi delle transazioni. Ciò include la ricerca di tecniche crittografiche avanzate e di meccanismi di consenso più efficienti.
• Tecnologie di prova a conoscenza zeroL’espansione delle tecnologie di prova a conoscenza zero (ZK) al di là dei Rollup ZK potrebbe offrire nuovi modi per garantire la privacy e la sicurezza nelle transazioni e nelle applicazioni blockchain.

L’impatto delle soluzioni Layer 2 sull’adozione di massa della Blockchain

L’adozione di massa della tecnologia blockchain è stata limitata da preoccupazioni legate alla scalabilità, alla velocità delle transazioni e ai costi. Le soluzioni Layer 2 affrontano direttamente questi problemi, il che rende tutto più semplice:

• Maggiore scalabilitàConsentendo volumi di transazioni più elevati, le soluzioni L2 rendono le blockchain più pratiche per una serie di applicazioni, dai pagamenti alle applicazioni decentralizzate (dApp).
• Costi ridottiLa riduzione dei costi di transazione apre le porte a nuovi modelli di business e applicazioni, soprattutto quelli che prevedono micropagamenti o che richiedono un’elevata frequenza di transazioni.
• Miglioramento dell’esperienza dell’utenteTransazioni più rapide e meno costose migliorano significativamente l’esperienza dell’utente, il che è fondamentale per l’adozione diffusa delle tecnologie basate sulla blockchain.

Conclusione: liberare il potenziale di Ethereum con le soluzioni Layer 2

Nel corso di questa esplorazione approfondita, abbiamo scoperto l’impatto significativo che le soluzioni Layer 2 stanno avendo sull’ecosistema Ethereum. Dalla risoluzione del trilemma della scalabilità alla trasformazione di casi d’uso pratici nella DeFi, nei giochi blockchain e nei mercati NFT, queste innovazioni non solo stanno risolvendo problemi immediati, ma stanno anche sbloccando il pieno potenziale di Ethereum.

Le soluzioni Optimistic Rollups e zk-Rollups hanno rivoluzionato l’efficienza delle transazioni, consentendo alle applicazioni DeFi di operare in modo più rapido e conveniente. Il gioco Blockchain, una forza emergente, sta sperimentando transazioni più efficienti grazie a progetti come Immutable X. I mercati NFT, che hanno conquistato la scena culturale, stanno raggiungendo nuovi livelli di accessibilità e partecipazione grazie a soluzioni come Plasma.

Il miglioramento dell’esperienza dell’utente nelle DApp è evidente, con i canali di stato e i rollup ottimistici che aprono la strada a transazioni più rapide ed economiche. Questo spostamento verso l’efficienza e l’accessibilità sta aprendo la strada a un’adozione più ampia e sostenibile di Ethereum, rafforzando la narrativa di una blockchain decentralizzata e funzionale.