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| layer2 [23/03/2024 17:17] – [Prove di frode] Giacomo Gaspari | layer2 [26/07/2024 15:58] (versione attuale) – Giacomo Gaspari |
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| ====== Layer 2 di Ethereum ====== | ====== Layer 2 di Ethereum ====== |
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| A seguito del nono compleanno di Ethereum in arrivo il 30 luglio, da allora il Web3 ha fatto molta strada. Man mano che lo spazio è cresciuto, tuttavia, i limiti di scalabilità della tecnologia sono diventati più difficili da ignorare. Qualsiasi utente abituale di criptovaluta, inevitabilmente, prima o poi si troverà di fronte a commissioni elevate e conferme lente delle transazioni. I sistemi Layer 2, chiamati “L2”, sono emersi per affrontare questo collo di bottiglia della scalabilità, offrendo agli utenti transazioni più economiche e veloci pur mantenendo forti garanzie di sicurezza. | I Layer 2 di Ethereum sono soluzioni progettate per migliorare la scalabilità e l'efficienza della rete Ethereum, riducendo i costi e aumentando la velocità delle transazioni. Queste soluzioni operano "sopra" la blockchain principale di Ethereum (Layer 1), gestendo gran parte delle operazioni off-chain e solo successivamente riportando i dati sulla blockchain principale. L'obiettivo è alleviare la congestione e le limitazioni della rete Ethereum, facilitando un maggior numero di transazioni e interazioni. |
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| Le reti L2 più popolari includono **Arbitrum** (su cui si concentra il mio datore di lavoro, Offchain Labs), **Optimism** e **zk-Sync**, che funzionano su Ethereum. Nell'ecosistema Bitcoin, Lightning Network è il L2 più utilizzato. | ===== Storia ===== |
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| Reti come Arbitrum e Optimism sono governate tramite token corrispondenti che hanno una capitalizzazione di mercato globale combinata di quasi 2 miliardi di dollari. | Con l'aumento dell'adozione di Ethereum e l'espansione delle applicazioni decentralizzate (dApp) e delle finanze decentralizzate (DeFi), la rete ha affrontato problemi di scalabilità e alti costi di transazione. I problemi sono diventati particolarmente evidenti durante i picchi di traffico. Per rispondere a queste sfide, sono emerse soluzioni Layer 2 come i rollup e i canali di pagamento. I primi sviluppi significativi sono stati fatti con i State Channels e le Plasma Chains, seguiti da soluzioni più avanzate come i Rollup e i zk-Rollup. |
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| I sistemi L2 aiutano gli utenti a superare i limiti di scalabilità del loro “Livello 1” sottostante. Si possono immaginare i “ponti” verso le L2 come rampe di accesso/uscita su un’autostrada e le “L2” stesse come cavalcavia o strade secondarie che corrono parallele alla strada principale della blockchain. Quando effettuano transazioni in queste strade secondarie, i trader e gli altri utenti di criptovaluta beneficiano di transazioni economiche e tempestive. | ==== Tecnologia ==== |
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| Poiché la tecnologia blockchain diventa un pilastro dei mercati globali, gli L2 sono l’unico modo in cui questi strumenti e soluzioni possono espandersi per servire un pubblico di massa. | Le principali tecnologie utilizzate nelle soluzioni Layer 2 includono: |
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| ====== Perchè le Blockchain sono costruite su diversi Livelli? ====== | Rollup: Un metodo che aggrega (o "rollupa") numerose transazioni in una singola transazione off-chain, riducendo il numero di interazioni dirette con la blockchain principale. I rollup possono essere di due tipi: |
| | Optimistic Rollup: Assume che tutte le transazioni siano valide per default e solo in caso di disputa viene verificata l'accuratezza. Esempi includono Optimism e Arbitrum. |
| | zk-Rollup: Utilizza prove di validità (zero-knowledge proofs) per garantire la correttezza delle transazioni off-chain, riducendo la necessità di verifiche aggiuntive. Esempi includono zkSync e StarkNet. |
| | State Channels: Creano canali di pagamento privati tra due o più parti, consentendo transazioni istantanee e a basso costo che vengono successivamente registrate sulla blockchain principale. Esempi includono Raiden Network e Lightning Network (per Bitcoin). |
| | Plasma Chains: Costruiscono "catene secondarie" che eseguono transazioni e contratti smart off-chain, con i dati periodicamente ancorati alla blockchain principale di Ethereum. Plasma è stato sviluppato come un framework per queste catene. |
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| Quando parliamo del "Layer 1" della blockchain, con le proprietà principali di decentralizzazione e disintermediazione, ci riferiamo a reti blockchain come Bitcoin BTC ed Ethereum ETH. Questi sistemi utilizzano registri distribuiti (blockchain) per consentire la proprietà e i trasferimenti di risorse digitali senza fare affidamento su terze parti. Poiché non sono necessarie terze parti fidate, chiunque può eseguire il software L1 con un nodo personale, utilizzando un laptop personale o un dispositivo Raspberry Pi. | === Utilizzo === |
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| Il meccanismo di consenso di L1 garantisce che tutti i nodi della rete alla fine saranno d’accordo sullo stato dell’intero sistema (ad esempio, quanto ETH possiede un dato utente in un particolare momento). Al momento, la L1 della rete Bitcoin può gestire circa 7 transazioni al secondo; Ethereum può gestirne al massimo qualche dozzina. Questo limite (che tutto sommato è piuttosto basso) crea competizione per lo spazio dei blocchi. | Le soluzioni Layer 2 sono utilizzate per vari scopi, tra cui: |
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| Gli utenti competono per lo spazio sulla blockchain facendo offerte tra loro tramite commissioni di transazione. Un utente che paga commissioni più alte otterrà la conferma della transazione prima di qualcuno che ha pagato una commissione inferiore. | Scalabilità: Permettono un maggior numero di transazioni al secondo, migliorando l'efficienza della rete e riducendo i tempi di conferma. |
| | Riduzione dei Costi: Ridurre i costi di transazione associati alle operazioni sulla rete principale di Ethereum, rendendo più economico l'uso di dApp e servizi DeFi. |
| | Esperienza Utente: Migliorare l'esperienza dell'utente con transazioni più veloci e meno costose, facilitando l'adozione di massa delle applicazioni basate su Ethereum. |
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| | **Vantaggi:** |
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| ====== Le soluzioni di scalabilità Blockchain di livello 2 ====== | Aumento della Scalabilità: Le soluzioni Layer 2 possono gestire un volume significativamente maggiore di transazioni rispetto alla rete principale di Ethereum. |
| | Costi Ridotti: Offrono transazioni più economiche, abbattendo i costi associati alle operazioni sulla blockchain principale. |
| | Miglioramento dell'Esperienza Utente: Forniscono transazioni più veloci e più fluide, migliorando l'usabilità delle dApp e dei servizi DeFi. |
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| Per utilizzare una L2, un utente deposita i propri fondi L1 (come, diciamo, etere) nel sistema L2 tramite quello che è noto come un "ponte". Con i propri fondi su L2, l'utente può effettuare transazioni. Gli L2 utilizzano la blockchain sottostante, ma solo in minima parte, il che si traduce in utenti L2 che pagano tariffe inferiori. | **Svantaggi:** |
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| La maggior parte degli L2 può essere utilizzata con lo stesso software di portafoglio che un utente utilizzerebbe, come Metamask per Ethereum. Per tutti i principali Ethereum L2, le commissioni vengono pagate nella valuta etere della catena sottostante. In generale, un utente sarà in grado di fare cose simili su L2 come farebbe su L1, vale a dire inviare e ricevere pagamenti e interagire con applicazioni di contratto intelligente. | Complessità Tecnica: L'implementazione e la gestione delle soluzioni Layer 2 possono essere complesse e richiedere una comprensione avanzata della tecnologia blockchain. |
| | Sicurezza e Fiducia: Alcuni Layer 2, come gli optimistic rollup, devono gestire questioni legate alla sicurezza e alla fiducia, specialmente in caso di dispute. |
| | Interoperabilità: La compatibilità tra diverse soluzioni Layer 2 e la rete principale può essere una sfida, richiedendo protocolli e standard condivisi. |
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| In qualsiasi momento, il proprietario dei fondi su L2 può utilizzare il bridge per “ritirare” i propri fondi su L1. Un utente L2 non dovrebbe fidarsi di alcuna parte designata per garantire di avere questa garanzia di ritiro; in altre parole, la sicurezza dei fondi deriva dallo stesso livello base della blockchain. | === Aspetti Legali === |
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| Far rispettare la proprietà di sicurezza di L1 è la sfida tecnica principale dell’architettura dei sistemi L2. Esistono due categorie principali di Ethereum L2: Ethereum L2 che utilizzano "prove di frode", note anche come L2 "ottimistiche", e L2 che utilizzano prove di validità. | Le soluzioni Layer 2 sono soggette alle stesse normative delle criptovalute e dei servizi blockchain tradizionali. Tuttavia, la loro implementazione può sollevare questioni legate alla regolamentazione della sicurezza e alla protezione dei dati, che devono essere considerate dai progettisti e dagli utenti. |
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| | === Prospettive Future === |
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| ====== Prove di frode ====== | Le soluzioni Layer 2 continueranno a evolversi con l’avanzamento delle tecnologie blockchain e l’espansione delle applicazioni Ethereum. Le prospettive future includono miglioramenti nella scalabilità e nella sicurezza, l’adozione crescente di rollup e canali di pagamento, e l’integrazione con altri ecosistemi blockchain. La continua innovazione nel settore potrebbe trasformare significativamente l'uso di Ethereum e delle criptovalute in generale. |
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| | **Fonti e Riferimenti** |
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| Gli L2 a prova di frode ottengono i loro vantaggi in termini di scalabilità applicando quella che può essere considerata una politica di "innocenza fino a prova contraria" per le loro transazioni. | Ethereum Foundation. "Layer 2 Scaling Solutions: An Overview". 2022. |
| | CoinDesk. "Understanding Ethereum Layer 2 Solutions". 2023. |
| Quando si utilizza una L2 a prova di frode, la L1 “ottisticamente” presuppone che tutte le transazioni siano valide. Se (e solo se) si è verificato qualcosa di non valido (come, ad esempio, un utente che ha tentato di spendere fondi che non gli appartengono di diritto), una prova di frode può impedire che l'azione non valida venga finalizzata. | Investopedia. "What Are Ethereum Layer 2 Solutions and How Do They Work?". 2023. |
| | Vitalik Buterin. "A Primer on Ethereum Layer 2 Solutions". 2022. |
| Quando si utilizza semplicemente L1 direttamente, ogni nodo L1 deve svolgere il lavoro di elaborazione di ogni transazione. In alternativa, con una soluzione L2 ottimistica, le transazioni richiedono che il software esegua molto lavoro sulle transazioni solo in caso di problemi, come se fosse un assistente che invia un rapporto di reclamo a L1. | |
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| Poiché nel caso più comune, “felice”, queste prove di frode non sono necessarie, i nodi di rete corrispondenti devono svolgere molto meno lavoro di quanto farebbero normalmente. Pertanto, gli utenti pagano commissioni di transazione inferiori. | |
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| Una famiglia di protocolli progettati per utilizzare prove di frode sono gli "Optimistic Rollup" come Ethereum L2s Arbitrum ARB e Optimism OP. Dopo che le transazioni L2 sono state pubblicate sulla rete a più livelli, c'è una "finestra di controversia" - un intervallo di tempo durante il quale chiunque può utilizzare L1 per dimostrare (e, a sua volta, prevenire) la frode, se se ne presenta la necessità. In questo modo, la L1 agisce come giudice ultimo, facendo rispettare le regole della L2 quando necessario. | |
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| La rete Lightning di Bitcoin ottiene la sua sicurezza anche tramite prove di frode. Per utilizzare Lightning Network, due utenti possono inviare una transazione L1 per aprire quello che viene chiamato un “canale di pagamento”. Una volta aperto un canale Lightning, possono scambiarsi pagamenti completamente fuori catena. | |
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| Alla fine gli utenti saldano solo i saldi finali sulla L1 sottostante, un po’ come chiudere il conto di un bar alla fine di una serata fuori (invece di strisciare la propria carta per ogni singola bevanda e aspettare ogni volta lo scontrino). Se un utente tenta di "chiudere" con un saldo improprio, ancora una volta l'altro utente può correggere il problema con una prova di frode su L1, impedendo questo tentativo di furto. | |
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| Arbitrum e Ottimismo supportano contratti intelligenti per scopi generali, simili a Ethereum. Lighting Network viene utilizzato prevalentemente per pagamenti semplici, sebbene i canali Lightning potrebbero anche, in linea di principio, essere sfruttati per alcune funzionalità più limitate simili agli smart-contract. | |
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| ====== Prove di validità ====== | |
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| Un altro tipo di sistema L2 utilizza un approccio chiamato “prove di validità”. La famiglia di protocolli più utilizzata che sfrutta le prove di validità è nota come “ZK-Rollup”. | |
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| A differenza dei sistemi a prova di frode, che "consentono" temporaneamente transazioni non valide con la garanzia che possano essere contestate, gli ZK-Rollup utilizzano prove crittografiche per garantire direttamente che le transazioni siano valide fin dall'inizio. Il meccanismo di queste prove crittografiche coinvolge alcune matematiche applicate avanzate; in effetti, la prova di validità consente alla blockchain sottostante di garantire che le transazioni L2 siano valide senza doverle effettivamente elaborare direttamente. | |
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| Il lotto iniziale di ZK-Rollup lanciati erano tutti “specifici per l’applicazione”, nel senso che supportavano funzionalità più limitate rispetto ai contratti intelligenti per uso generale. Dydx di Starkware supporta la funzionalità di scambio di derivati; Loopring LRC supporta pagamenti tramite token e alcuni semplici scambi; Aztec Connect supporta transazioni che preservano la privacy per applicazioni DeFI limitate. I vantaggi di L2 che offrono questa funzionalità più limitata e “specifica dell’applicazione” sono la semplicità tecnica e prestazioni potenzialmente migliori (il che significa tariffe inferiori). | |
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| Gli ZK-Rollup che offrono contratti intelligenti per scopi generali sono più complessi e quindi hanno richiesto più tempo per essere sviluppati. Ma recentemente, gli sviluppatori hanno fatto progressi su questo fronte con il rilascio di L2 come zkEVM e zkSync Era di Polygon. | |
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| ====== Decentralization e Layer 2's ====== | |
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| In tutte le reti blockchain, sebbene i protocolli L2 siano progettati per essere decentralizzati in linea di principio, qualsiasi descrizione accurata di come essi effettivamente esistono nella pratica deve includere una discreta quantità di qualificatori e clausole scritte in piccolo. | |
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| I sostenitori del Lightning Network di Bitcoin possono affermare in modo credibile che è decentralizzato a livello di protocollo. Tuttavia, la maggior parte degli utenti Lightning sceglie di utilizzare portafogli Lightning di custodia e servizi di terze parti. Questo perché l’esperienza dell’utente è più semplice e facile. Queste terze parti fidate, tuttavia, hanno effettivamente la custodia e il controllo sui fondi degli utenti. | |
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| Nel mondo di Ethereum, dove si verifica la stragrande maggioranza delle attività L2, gli L2 tendono a essere lanciati con componenti centralizzati, con la promessa di eliminarli gradualmente (o "decentralizzarli progressivamente") nel tempo. Questi componenti centralizzati consentono alle aziende di implementare rapide correzioni di bug software; in alcuni casi sono necessari mentre le parti critiche del sistema L2 sono ancora in fase di sviluppo. Praticamente tutti gli Ethereum L2 ampiamente utilizzati hanno ancora alcune parti centralizzate (o almeno non del tutto decentralizzate) ad oggi. | |