Con la maggior adozione della tecnologia blockchain, le reti layer 2 si sono rivelate fondamentali per evitare la congestione della rete.
Il numero di utenti nel mondo crypto è aumentato in modo esponenziale dal lancio di Bitcoin ed Ethereum. Nel corso del tempo, il traffico di rete su queste blockchain “Layer 1” è cresciuto notevolmente, con conseguenti commissioni più elevate e tempi di transazione più lunghi.
Una soluzione per alleviare la congestione della rete e consentire un maggiore throughput delle transazioni sono le reti layer 2.
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Questi protocolli di terze parti sono costruiti su blockchain esistenti per sopportare il peso dell’attività transazionale. Ciò consente di elaborare un numero significativamente maggiore di transazioni senza compromettere la sicurezza della chain principale, migliora la scalabilità e apre un percorso per la crescita a lungo termine delle reti blockchain.
La scalabilità di una blockchain si riferisce alla sua capacità di accogliere un numero sempre crescente di utenti e transazioni. La scalabilità non solo determina la velocità delle transazioni di una blockchain, ma anche il suo potenziale di crescita e adozione diffusa.
Poiché la capacità delle transazioni è “hardcoded” in questi sistemi blockchain, la loro crescita a lungo termine dipende dal numero di transazioni che possono elaborare. Le reti layer 2 risolvono questi problemi elaborando le transazioni indipendentemente dalla chain principale attraverso un framework secondario. Ciò consente alle blockchain di livello 1 congestionate di rimanere veloci ed efficienti, anche quando la domanda sale alle stelle.
Ma cosa sono esattamente le soluzioni Layer 2? E in cosa differiscono dalle reti blockchain di livello 1? Copriamo gli elementi essenziali su questi e altri argomenti direttamente.
Il layere 1 si riferisce all’architettura sottostante di una blockchain stessa. Bitcoin, Litecoin ed Ethereum sono tutti esempi di blockchain layer 1, o “mainnet“. Sono chiamati così perché sono le reti principali all’interno del rispettivo ecosistema. Le reti layer 1 stabiliscono i parametri per il funzionamento di una blockchain. Ciò include cose come il meccanismo di consenso utilizzato dalla rete, il tempo medio di blocco e varie altre regole. Le blockchain layer 1 possono verificare e finalizzare in modo indipendente le transazioni senza la necessità di reti esterne, ma i tempi di transazione possono rallentare notevolmente durante i periodi di traffico di rete elevato.
Le soluzioni layer 2 sono come blockchain secondarie in miniatura che corrono parallele a una rete layer 1 per migliorare l’efficienza e la scalabilità. Queste soluzioni si occupano di gran parte del lavoro di elaborazione delle transazioni che normalmente verrebbe completato sulla catena principale. Una volta che le transazioni sono state elaborate e convalidate su una rete Layer 2, i record vengono trasferiti alla chain principale per essere registrati in modo permanente. Alcune delle reti Layer 2 più note includono Arbitrum basato su Ethereum e Lightning Network basato su Bitcoin.
In termini più semplici, le soluzioni layer 2 sono protocolli che si trovano in cima a una blockchain layer 1 per migliorare alcuni aspetti delle sue prestazioni, molto spesso la scalabilità o la privacy. Le reti più vecchie come Bitcoin ed Ethereum presentano prestazioni lente nei periodi di traffico di rete elevato. Queste soluzioni allontanano il lavoro di elaborazione delle transazioni dalla chain principale finché le transazioni completate non sono pronte per essere registrate. Ciò consente di liberare capacità di rete critica sulle chain layer 1, garantendo il loro funzionamento continuo rapido e sicuro. Le blockchain layer 2 sono in grado di condurre attività di transazione molto più velocemente perché sono progettate per la massima scalabilità, al contrario del decentramento e della sicurezza che sono la priorità per le chain layer 1.
Un problema comune con le reti come Bitcoin ed Ethereum è la loro scarsa scalabilità, che abbiamo visto con con l’aumento del loro carico di utenti. Una parte importante della sicurezza della blockchain layer 1 è la loro immutabilità o l’impossibilità di modificarli. Sebbene ciò sia essenziale per proteggere gli utenti da potenziali truffatori, rende praticamente impossibile l’implementazione di alcune modifiche alla funzionalità di una rete layer 1.
Le soluzioni layer 2 svolgono un ruolo importante nel mondo delle criptovalute, rendendo le transazioni più veloci e meno costose, affrontando i maggiori limiti delle principali blockchain. Man mano che le reti principali diventano meno congestionate grazie all’uso di soluzioni layer 2, la loro scalabilità migliora, il che consente loro di accogliere più utenti senza rallentamenti della rete.
L’enfasi delle reti Layer 2 sulla scalabilità consente loro di eseguire migliaia di transazioni al secondo. Ciò consente alle blockchain layer 1 di aumentare notevolmente il throughput delle transazioni senza modificarne la struttura o comprometterne la sicurezza o il decentramento. Bitcoin, ad esempio, è in grado di elaborare solo circa 7 transazioni al secondo (TPS). Al contrario, Lightning Network, il protocollo di layer 2 più popolare per Bitcoin, può teoricamente elaborare fino a 1 milione di transazioni al secondo.
Le transazioni effettuate tramite le reti di layer 2 vengono consolidate e poi trasmesse alla rete principale, anziché essere trasmesse 1 a 1. Risparmiando alla rete principale gran parte del lavoro di convalida pesante del calcolo, le blockchain layer 1 sono in grado di scalare in modo più efficace. I dettagli più specifici su come le informazioni vengono impacchettate e trasferite tra le reti L2 e L1 variano in base al tipo specifico di L2 in uso.
Esistono diverse categorie di reti layer 2, inclusi gli state channel e i rollup. E mentre il modo in cui sono implementati e il modo in cui funzionano variano, hanno tutti lo scopo di fornire agli utenti un’alternativa a basso costo e più veloce alle transazioni su L1, ma con vantaggi di sicurezza simili a quelli dell’utilizzo di L1.
Gli state channel consentono a due o più persone di condurre più transazioni off-chain senza trasmetterle all’intera rete. Ciò risparmia le principali reti blockchain da un sacco di lavoro di elaborazione ad alta intensità di risorse. Ha l’effetto di liberare capacità di rete, ridurre le commissioni di transazione e consentire una transazione istantanea. Lightning Network, costruito sulla blockchain di Bitcoin, è un esempio di protocollo State Channel Layer 2.
I rollup sono sistemi che elaborano le transazioni su una blockchain layer 2 prima di riportarle alla chain principale, riducendo i costi di transazione. Nei rollup, le transazioni vengono raggruppate insieme, a volte migliaia alla volta, e registrate sulla chain L2 prima di essere “raggruppate” in un’unica transazione. Tale transazione viene quindi inviata alla rete principale più lenta e costosa per la registrazione, suddividendo il costo di una singola transazione tra più utenti.
Vediamo in cosa differiscono queste soluzioni:
Gli Optimistic rollups consentono agli utenti di Ethereum di eseguire smart contract al di fuori della rete principale senza trasmettere ogni transazione all’intera rete. Come suggerisce il nome, i rollup “ottimistici“ presuppongono che tutte le transazioni off-chain siano valide. Una volta che ogni batch di rollup viene inviato alla rete principale, c’è un “challenge period”, di solito lungo 7 giorni, durante il quale qualsiasi utente può contestare una transazione di rollup attraverso quella che è nota come ” fraud proof”. Se la prova rileva che la transazione è stata condotta in modo errato, il rollup esegue nuovamente la transazione con le informazioni corrette. Se la prova fallisce e non ci sono altre sfide, il pacchetto di transazioni viene registrato in modo permanente su Ethereum dopo la finestra di 7 giorni. Alcuni esempi di Optimistic rollup includono Arbitrum, Optimism e Boba.
Gli zero-knowledge rollups, o rollup ZK, migliorano il throughput delle transazioni elaborando migliaia di transazioni al secondo pubblicando solo i dati di riepilogo di base sulla rete principale. I rollup ZK convalidano le transazioni generando prove crittografiche note come “prof of validity”. Con i rollup zero-knowledge, le interazioni tra le chain sono regolate da contratti intelligenti. Una volta che gli utenti firmano un pacchetto di transazioni, una terza parte nota come “prover” le verifica prima di aggiungerle alla coda di elaborazione. A intervalli periodici, i prover raggruppano migliaia di transazioni in coda per generare quella che è nota come zero-knowledge proof. Questo è un dato breve e specifico che può essere verificato quasi istantaneamente senza ulteriori informazioni sulla transazione. Il prover invia quindi la propria “proof” alla rete principale, che viene quindi verificata e registrata da uno smart contract. Alcuni esempi di rollup ZK includono StarkWare, zkSync e zkPorter.
Le sidechain sono blockchain indipendenti che si allineano strettamente con una catena principale, consentendo varie interazioni tra i livelli. Le sidechain consentono di trasferire determinate risorse digitali tra diverse reti blockchain, consentendo una maggiore interattività e compatibilità tra le catene. Lo svantaggio principale delle sidechain, tuttavia, è che non sono coperte dall’apparato di sicurezza della sua chain principale layer 1. Ciò richiede loro di condurre la propria sicurezza, utilizzando il consenso proof-of-work o proof-of-stake. Un noto esempio di sidechain è Liquid Network di Bitcoin, o Polygon (MATIC) per Ethereum.
I Validium sono un tipo di soluzione di scaling progettata per migliorare il throughput elaborando le transazioni al di fuori della rete principale di Ethereum. Analogamente ai rollup ZK, i validium utilizzano le zero-knowledge proof per verificare queste transazioni senza memorizzare alcun dato di transazione sulla rete principale. I Validium sono in grado di elaborare fino a 9.000 transazioni al secondo, rispetto alla media di Ethereum di circa 30 TPS.
Poiché il numero di utenti nel mondo delle criptovalute in tutto il mondo continua a crescere, le reti di criptovalute più popolari hanno dovuto affrontare sfide di scalabilità mentre lottano per tenere il passo con i picchi della domanda. Se non affrontate, queste sfide minacciano la crescita futura dei più grandi ecosistemi blockchain. Le soluzioni Layer 2 consentono alle mainnet di esternalizzare efficacemente gran parte del lavoro di elaborazione delle transazioni a reti più scalabili. Il reindirizzamento della rete garantisce velocità di transazione più elevate, commissioni inferiori e consente una maggiore scalabilità.
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