Celestia parte dall’idea che le soluzioni di layer 2 (secondo strato) apportate alla rete Ethereum potrebbero essere temporanee a causa del crescente numero di applicazioni costruite su di essa e della loro architettura e funzionamento specifici.
Alcuni Concetti Fondamentali
Prima di approfondire questo articolo di natura tecnica, è importante chiarire alcuni termini utilizzati per facilitare la comprensione.
- Secondo Strato (layer 2 o L2):
Il Layer 2 è un tipo di soluzione per la scalabilità che opera su una struttura esecutiva separata (dove avviene l’esecuzione del codice) che eredita le garanzie di sicurezza e la decentralizzazione della rete principale (L1), in questo caso, Ethereum.
Queste soluzioni migliorano le prestazioni aumentando il volume di transazioni e spesso riducono i tempi di conferma (alcuni secondi o minuti rispetto ai ~13 minuti di Ethereum 2.0).
- Volition:
Volition è una soluzione ibrida per la gestione delle informazioni on-chain/off-chain, che permette agli utenti di decidere dinamicamente dove memorizzare i loro dati.
- Disponibilità dei Dati (Data Availability, DA):
Il concetto di Disponibilità dei Dati è cruciale per assicurare che quando viene generato un nuovo blocco, tutte le sue informazioni siano state effettivamente pubblicate sulla rete.
Questo affronta il problema della possibile presenza di transazioni illecite non rilevabili in un blocco il cui contenuto non è stato completamente pubblicato.
- Validiums:
I validiums sono soluzioni di scalabilità che combinano la disponibilità dei dati e il calcolo off-chain per aumentare il volume di transazioni, processandole al di fuori della rete principale Ethereum. Come i rollups basati su zero knowledge (ZK-rollups), pubblicano prove a zero conoscenza per convalidare le transazioni off-chain su Ethereum.
Questo processo impedisce transizioni di stato non valide, aumentando la sicurezza di una catena di validium.
La Soluzione Celestia
Per chiarire brevemente, Celestia è una blockchain (L1) che utilizza la prova di partecipazione (Proof of Stake) modulare con un’architettura particolare.
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Generalmente, i meccanismi di consenso e di esecuzione delle transazioni sono combinati in un unico strato (come in Bitcoin, Ethereum 1.0, Solana, etc.).
Celestia, invece, adotta un’architettura che permette di separare questi due principi su livelli differenti.
In questa struttura, la verifica dei dati dei blocchi è l’unico compito del meccanismo di consenso, che a tal fine utilizza prove di disponibilità dei dati (data validity proof).
Le transazioni vengono quindi eseguite off-chain, riducendo notevolmente il lavoro dei nodi che non devono più elaborarle per verificare la validità dei blocchi.
Soluzioni alle problematiche dei rollups
Attualmente, i rollups di Ethereum raggruppano i dati di molteplici transazioni in un unico lotto, che viene poi rappresentato come una singola transazione su Ethereum.
Questa transazione su Ethereum include i dati del rollup come calldata, ovvero dati che vengono inviati a Ethereum ma non eseguiti direttamente.
Questo può diventare rapidamente costoso a causa dei costi associati alla pubblicazione di tutta questa calldata su Ethereum, soprattutto a causa della capacità limitata di dati sul Layer 1.
Inoltre, il prezzo delle risorse su Ethereum fa aumentare il costo del gas man mano che cresce la richiesta di spazio nei blocchi.
Questo conferisce a Celestia un vantaggio in termini di capacità di gestire e rendere disponibili i dati delle transazioni, basando la sua tariffazione più sul volume di dati che su calcoli e archiviazione.
La combinazione vincente: Celestia e Celestium
Un Celestium è una catena di tipo Layer 2 su Ethereum che utilizza Celestia per la disponibilità dei dati e Ethereum per la liquidazione e la risoluzione delle controversie.
Come menzionato in precedenza, Celestia, in quanto catena L1, non gestisce i calcoli e funge solo da strato per la Disponibilità dei Dati.
Ecco come funzionerà la disponibilità dei dati su Celestia:
- I protocolli di secondo strato (L2) di Ethereum invieranno i loro dati delle transazioni a Celestia.
- Celestia, tramite i suoi validatori di blocchi, verificherà la disponibilità dei dati validandoli in blocchi sulla blockchain Celestia.
- Celestia poi invierà attestazioni della disponibilità dei dati a Ethereum sotto forma di radice Merkle firmata dai validatori di Celestia, attestando che i dati sono disponibili su Celestia.
Il contratto Quantum Gravity Bridge verifica le firme dell’attestazione di disponibilità dei dati di Celestia. Quindi, quando il contratto L2 su Ethereum aggiorna il suo stato, invece di basarsi sui dati delle transazioni inviati come calldata a Ethereum, verifica semplicemente che i dati corretti siano stati resi disponibili su Celestia consultando il bridge contract.
Il bridge contract restituirà una risposta positiva per qualsiasi attestazione valida che gli sia stata precedentemente inviata, altrimenti restituirà una risposta negativa.
I Celestiums forniranno una disponibilità dati ad alta velocità per gli L2 di Ethereum con un livello di sicurezza superiore rispetto ad altre tecniche di disponibilità dati off-chain.
Inoltre, grazie all’echantillonnage della disponibilità dei dati, man mano che aumenta il numero di nodi Celestia light che contribuiscono alla disponibilità dei dati della rete, anche la dimensione di ogni blocco su Celestia può crescere senza compromettere la sicurezza, l’evolutività o la decentralizzazione della rete, rendendola una soluzione molto promettente.
Le diverse soluzioni per la disponibilità dei dati (Data Availability)
Oggi esistono numerose approcci riguardanti la disponibilità dei dati off-chain, tuttavia ognuno deve bilanciare tra evolutività e sicurezza.
La disponibilità dei dati on-chain per gli L2 è l’approccio più sicuro, poiché non vi è modo che i dati siano indisponibili senza corrompere la blockchain stessa, ma ciò comporta alti costi. È per questo che spesso è preferibile utilizzare una verifica dei dati off-chain.
Ecco alcuni esempi di queste soluzioni off-chain:
- I Validiums sono un ottimo esempio di utilizzo della disponibilità dati off-chain. I Validiums postano i dati delle transazioni off-chain (in molti casi in un database centralizzato), ma postano le prove sulla layer di esecuzione di Ethereum. Non sono Rollups perché non si presentano sul L1 e quindi non ereditano la sicurezza di Ethereum. Il post delle dati delle transazioni off-chain riduce i costi, evitando i 16 gas per byte di Ethereum.
- I Volitions sono interessanti perché adottano un approccio ibrido nel quale gli utenti possono scegliere, per ogni transazione, dove i loro dati saranno postati, tra on e off-chain. I Volitions consentono agli utenti di decidere, su base transazionale, dove i loro dati saranno postati, con una scelta di costo (off-chain è economico, on-chain è costoso). I Volitions, rispetto ai Validiums, ereditano la sicurezza di Ethereum nel caso in cui un utente decida di postare i suoi dati di transazione sulla catena e sarebbero considerati un rollup in questo caso. Al contrario, scegliere una soluzione off-chain implica un compromesso sulla sicurezza.
Il Celestium offre invece una combinazione attrattiva tra sicurezza ed evolutività rispetto ad altre soluzioni. Celestia, come meccanismo di disponibilità dei dati off-chain, può essere più costosa rispetto alle tradizionali soluzioni DA off-chain, a causa dei costi in gas per la verifica delle attestazioni di disponibilità dei dati su Ethereum e delle tasse sui dati su Celestia che saranno decise da un mercato delle tasse. Tuttavia, le garanzie di disponibilità dei dati sono più elevate rispetto ai meccanismi di disponibilità dati off-chain basati su un fornitore centralizzato o un comitato autorizzato.
Dato che Celestia adotta Tendermint (ereditato da Cosmos Network) con la prova di partecipazione e prevede di avere un ampio gruppo di stakers senza permessi sulla rete, un’attestazione errata può essere punita con uno slashing.
Inoltre, il Quantum Gravity Bridge di Celestia dovrebbe teoricamente fornire una disponibilità dati off-chain scalabile e sicura per gli L2 di Ethereum.
Conclusione
Questo articolo è di natura tecnica, tuttavia è essenziale comprendere l’importanza della disponibilità dei dati e vari aspetti di essa per capirne l’impatto nel settore.
Celestia è un progetto ancora giovane, ma molto interessante e potrebbe rappresentare una delle soluzioni dominanti nel prossimo futuro.
Infatti, la soluzione proposta da Celestia prefigura un futuro senza compromessi tra sicurezza, scalabilità e decentralizzazione.
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Whitepaper sulle Prove di frode e disponibilità dei dati