La maggior parte delle blockchain esistenti hanno già diversi anni. Per ovviare ad alcuni dei loro difetti, come la scalabilità, gli alti costi di transazione o la velocità delle transazioni, sono state ideate delle soluzioni. Il layer 2 o i secondi livelli sembrano essere la soluzione ideale per non sacrificare la decentralizzazione e la sicurezza di una rete principale come Ethereum o Bitcoin.
Blockchain Layer 2: cos'è e come funziona
Definizione di Layer 2
Un Layer si presenta come un “strato” aggiuntivo a una blockchain esistente.
I primi Layer 2 sono apparsi sulle blockchain di Bitcoin e Litecoin con Lightning Network e poi su Ethereum tramite Raiden Network, un equivalente di Lightning Network per ETH.
Un layer 2 funge da overlay a una blockchain già esistente e consolidata, che incontra nuovi problemi che la blockchain principale (layer 1) non è in grado di affrontare in modo sufficientemente efficiente.
Ad esempio nel caso di Bitcoin: le transazioni sono lente, con un tempo medio di creazione dei blocchi stimato in 10 minuti per blocco e una finalizzazione “probabilistica” delle transazioni dell’ordine di 20 minuti (2 blocchi) a 60 minuti (6 blocchi); inoltre il costo medio di una transazione può superare 1-5 dollari per transazione, il che rende Bitcoin inadatto ai micropagamenti.
Nel caso di Ethereum: il problema è abbastanza simile, con un tempo di blocco di 13 secondi ma una finalizzazione delle transazioni di ~2-7 minuti in generale, cioè da 10 a 35 blocchi, a seconda della necessità di sicurezza per considerare una transazione definitivamente valida. Inoltre, le transazioni in Ethereum possono costare diversi dollari, o addirittura diverse decine di dollari in caso di congestione della rete.
È troppo costoso e lento. Questo è il prezzo da pagare per una rete sicura e decentralizzata.
NB: Un exchange come FTX richiederà solo 10 blocchi per confermare una transazione in Ethereum, mentre un exchange come Coinbase preferirà la sicurezza e richiederà un minimo di 35 blocchi.
Una benevolenza generale che spinge al meglio!
Lo abbiamo già visto nel commercio degli anni 2000: le carenze di alcuni fanno il profitto di altri. Decine di multinazionali hanno sfruttato gli errori e la perdita di slancio dei loro maggiori concorrenti per affermarsi come leader del Web 2.0.
Nelle criptovalute si assiste a un fenomeno totalmente diverso:
I Layer 2 sono, tra l’altro, l’esatta rappresentazione dell’autocritica all’interno dell’ecosistema blockchain e degli appassionati di criptovalute.
Invece di penalizzare un’intera blockchain e la sua comunità perché la sua tecnologia sta diventando vecchia, gli utenti benevoli stanno sviluppando Layer 2 da innestare sulla blockchain che amano, promettendole un futuro e una buona crescita.
In questo modo, l’intero ecosistema blockchain sta crescendo, la sicurezza e la decentralizzazione non vengono sacrificate e vengono sviluppate applicazioni overlay per migliorare l’esperienza dell’utente.
I Layer 2 più significativi nella storia della blockchain
Due esempi importanti di soluzioni storiche di livello 2 sono la Lightning Network di Bitcoin e Ethereum Plasma.
Sebbene abbiano i propri meccanismi di funzionamento e le proprie peculiarità, entrambe le soluzioni cercano di aumentare il flusso di lavoro dei sistemi blockchain.
Sulla blockchain Bitcoin, la Lightning Network si basa su “canali di stato”. Si tratta di canali che eseguono transazioni al di fuori della blockchain Bitcoin per alleggerire la rete da una domanda eccessiva e aumentare il tempo di elaborazione delle transazioni sulla rete, per poi far sì che le transazioni vengano risolte e scritte sulla blockchain.
Nella blockchain di Ethereum, il Plasma è costituito da blockchain secondarie collegate a Ethereum (come OMG Network o Polygon). Questo tipo di fenomeno permette a Ethereum di essere oggi la blockchain “Layer 1” più diversificata, poiché i progetti collegati alla sua blockchain sono così vari e diversificati.
Questi “Plasma” Layer 2 possono essere utilizzati per diversi scopi:
- Sbloccare il traffico di Ethereum
- Il collegamento con altre blockchain
- La creazione di nuovi processi
- La diversificazione dell’ecosistema Ethereum
- Protezione della blockchain Ethereum
Questi Layer 2 possono anche essere chiamati “soluzioni di scalabilità fuori blockchain”. o off-chain scalability solutions in inglese.
Perché non creare una "chimera" di Layer 1 e Layer 2?
Uno dei principali vantaggi dell’utilizzo di soluzioni off-blockchain è che la blockchain principale non deve subire alcuna modifica strutturale, in quanto il secondo livello (livello 2) viene aggiunto come strato supplementare.
Pertanto, le soluzioni Layer 2 hanno il potenziale per raggiungere un elevato throughput di condivisione senza sacrificare la sicurezza della rete della blockchain principale.
Se ogni modifica apportata da un Layer 2 dovesse essere automaticamente integrata nella blockchain principale, causerebbe inesorabilmente un problema di sicurezza per la blockchain principale.
Se si verifica un problema di sicurezza su un Layer 2, gli utenti dell’ecosistema possono evitarlo finché non viene trovata una soluzione. Ciò non potrebbe essere previsto nel caso di una soluzione ibrida Layer 1 – Layer 2.
La suddivisione dell’ecosistema in più livelli consente inoltre, nel caso di Ethereum, di supportare diversi aspetti di una blockchain senza intasare le reti.
Ethereum si occupa della sicurezza della rete, mentre la maggior parte dei Layer 2 rende Ethereum più interessante e competitivo, offrendo prestazioni superiori a quelle che Ethereum offrirebbe senza i Layer 2.
I diversi tipi di Layer 2 su Ethereum
Le soluzioni Layer 2 di Ethereum si suddividono in diverse categorie, ognuna delle quali si differenzia per il suo approccio alla scalabilità della rete.
Canali fuori blockchain (off-chain)
I canali forniscono agli utenti un modo per condurre più transazioni fuori dalla blockchain, inviando solo due transazioni alla blockchain “madre”, cioè Ethereum.
Ciò consente di ottenere un’elevata velocità di transazione a basso costo, anche se presenta dei limiti.
I partecipanti devono essere conosciuti in anticipo e devono anche depositare i fondi in un contratto multi-sig. Ciò significa che la rete deve essere monitorata regolarmente per garantire la sicurezza dei fondi. Anche la creazione di canali tra gli utenti richiede tempo, il che non consente di effettuare una transazione in pochi secondi.
I canali sono di due tipi: canali di stato e canali di pagamento.
- Il canale di pagamento si occupa dell’autenticazione del pagamento (importo giusto, token pagato giusto, ecc.).
- Il canale di stato si occupa di scrivere la transazione completata sulla blockchain madre (livello 1).
Layers 2: Plasma
Le soluzioni Plasma utilizzano gli alberi Merkle per creare una catena aggiuntiva alla blockchain principale.
Ciò facilita le transazioni rapide a basso costo, poiché i blocchi non vengono regolati sulla catena principale e non è necessario memorizzare i dati sul libro mastro della blockchain madre.
Esistono dei limiti a ciò che si può fare con Plasma.
Il sistema supporta solo alcune transazioni, per cui non sono possibili, ad esempio, attività più complesse di DeFi (finanza decentralizzata).
I ritiri sono soggetti a potenziali difficoltà e a tempi di attesa più lunghi. È inoltre necessario un ente che monitori la rete per garantire che i fondi siano al sicuro, oltre a operatori che memorizzino i dati.
Le catene laterali (Sidechains)
Le blockchain laterali vengono eseguite separatamente dalla blockchain principale e operano in modo indipendente utilizzando il proprio algoritmo di consenso. Si collegano a Ethereum tramite un bridge bidirezionale.
Il loro svantaggio: Nonostante siano compatibili con il sistema virtuale di Ethereum, sono limitati. Sono meno decentralizzati della blockchain madre, il consenso non è gestito da Ethereum.
Poiché le sidechain sono meno decentralizzate di Ethereum, i validatori delle sidechain potrebbero coordinarsi per agire in modo malintenzionato.
Il Rollups
I rollup funzionano eseguendo transazioni sull’overlay ( Layer 2), inviando al contempo i dati alla blockchain madre.
Ciò significa che beneficiano della sicurezza di Ethereum, ma che possono effettuare transazioni al di fuori del layer 1.
Esistono due tipi di rollup: i rollup ZK (zero knowledge), che combinano più trasferimenti in un’unica transazione, e i rollup ottimistici, che lavorano in parallelo a Ethereum.
I rollup ZK raggruppano le transazioni creando il cosiddetto SNARK, un argomento di conoscenza sintetico e non interattivo.
Si tratta di una prova crittografica che viene sottoposta al livello base, in modo da inviare una sola transazione a Ethereum. I rollup ZK consentono transazioni veloci, ma la portata di queste transazioni è limitata.
I rollup ottimistici, invece, si affiancano alla blockchain madre, con le transazioni inviate a Ethereum come calldata. I rollup ottimistici garantiscono la componibilità, un requisito fondamentale della DeFi, ma sono soggetti a una maggiore latenza e a potenziali attacchi.
Il Validium
Validium non è diverso dalla tecnologia ZK rollup in quanto utilizza prove a conoscenza zero, ma i dati sono memorizzati fuori dalla catena.
Ciò significa fino a 10.000 transazioni al secondo, senza tempi di prelievo e con un minor rischio di attacchi.
Tuttavia, non è possibile eseguire tutti i tipi di smart contract, la generazione di prove ZK richiede un’elevata potenza di calcolo e i tempi di finalizzazione possono essere più lenti.
Conclusione
In sintesi, attualmente esistono diverse soluzioni Layer 2 che mirano a risolvere i problemi di scalabilità di Ethereum.
Esistono anche soluzioni ibride che cercano di migliorare la scalabilità della rete combinando le tecnologie.
Se Ethereum raggiungerà il suo pieno potenziale, diventando un Layer 1 fidato a livello globale, è probabile che queste e altre soluzioni saranno necessarie per scalare la rete in combinazione con Ethereum 2.0.
In futuro, l’ecosistema Ethereum potrebbe subire cambiamenti significativi man mano che i nuovi progetti valuteranno i pro e i contro dell’esecuzione sul Layer 2.
