Introduzione a Specular
Con Ethereum al centro dell’ecosistema cripto per la sua adozione diffusa, la scalabilità è diventata una preoccupazione chiave per gli sviluppatori.
Molte soluzioni sono emerse dal suo lancio nel 2015, in particolare con i layer 2 come i canali di stato, Plasma, e gli zk e optimistic rollups, ad esempio Starkware o Optimism.
Per quanto riguarda gli optimistic rollups, un progetto emergente chiamato Specular sembra offrire un design innovativo per introdurre il loro rollup con un approccio EVM nativo.
Premessa
Per comprendere appieno i dettagli e le implicazioni del progetto Specular, è importante conoscere alcuni concetti fondamentali che fanno parte della sua architettura tecnica.
Cosa sono i rollups?
Un rollup è una soluzione di seconda layer che consente di processare un gran numero di transazioni al di fuori della blockchain principale o layer 1 (Ethereum nel nostro caso).
Le transazioni elaborate off-chain vengono raggruppate e solo la radice dello stato viene pubblicata sulla blockchain madre (layer 1).
È il raggruppamento e l’elaborazione off-chain che permettono alla rete L1 di migliorare significativamente la sua scalabilità.
La radice dello stato essendo pubblicata sulla catena, gli asset che rappresenta beneficiano dello stesso livello di sicurezza della blockchain madre (L1).
Da notare che esistono diversi tipi di rollup con caratteristiche distintive.
In questo caso, ci concentreremo brevemente sui rollup ottimistici (optimistic rollup), rilevanti per la comprensione del progetto Specular.
Se desiderate ulteriori informazioni sui loro concorrenti, gli ZK Rollup (Zero knowledge proof) rollups o i rollups in generale, abbiamo articoli dedicati a loro.
Precisazione: cosa sono gli optimistic rollups
Il funzionamento di base degli optimistic rollups, che elaborano e memorizzano i dati al di fuori della catena principale (off-chain), è simile a quello degli ZK rollup.
La principale differenza tra i due sta nel modo in cui vengono validate le transazioni.
Mentre le ZK producono una prova crittografica (“SNARK” o “STARK”) per ogni lotto, gli optimistic rollup partono dal presupposto che tutte le transazioni siano valide e quindi non forniscono alcun calcolo.
Invece, includono un periodo di contestazione, che permette a chiunque di contestare la legittimità di una transazione o dei dati di un lotto.
In tal caso, il rollup eseguirà una prova di frode (fraud proof) e calcolerà correttamente la transazione utilizzando i dati presenti sul layer 1.
Questo processo consente di migliorare ulteriormente la scalabilità della soluzione.
Specular: cos’è e come funziona?
Specular è la prima soluzione di rollup ottimistico (optimistic rollup) EVM nativo, che offre proprietà di sicurezza e decentralizzazione più forti rispetto alle attuali soluzioni esistenti.
È noto che i progetti Optimism e Arbitrum stanno lavorando entrambi su una nuova architettura di rollup ottimistico.
Questa architettura mira a ottenere una compatibilità totale con gli strumenti di Ethereum e gli smart contracts esistenti (equivalente EVM), per risolvere problemi relativi alle transizioni di stato con le prove interattive di frode (IFP).
Per supportare queste IFP, il software client viene compilato in una VM (Virtual Machine) a livello più basso.
Il team di Specular ritiene che questo approccio sia troppo complesso da auditare indipendentemente e impossibile da verificare formalmente, potenzialmente portando a gravi problemi di sicurezza.
Per risolvere questi problemi, Specular adotta un approccio più semplice e più nativo all’EVM per le prove interattive di frode (IFP).
Ecco la differenza tra i due modelli (VM a livello più basso e EVM nativo) per la creazione di prove di frode.
Specular rappresenta un rollup ottimistico che utilizza un’architettura EVM (Ethereum Virtual Machine) nativa.
Come accennato in precedenza, un meccanismo interattivo di prova di frode supporta la partecipazione senza permessi e con minima fiducia da parte dei programmi client Ethereum, consentendo una varietà di questi ultimi.
A differenza della soluzione proposta da Optimism, che sembra adattarsi solo a una ristretta varietà di client in lista bianca, Specular adotta un approccio differente.
Con Specular, la verifica sulla catena è agnostica al client, e tutti i client interagiscono con lo stesso sistema di prova.
Per riassumere, la soluzione di rollup ottimistico EVM nativa di Specular supporta la diversità dei client senza permessi e con minima fiducia.
Sebbene entrambi gli approcci descritti precedentemente permettano di rilevare transizioni di stato fraudolente o malevole, solo l’approccio EVM nativo di Specular consente una rilevazione e risoluzione efficace dei bug e delle vulnerabilità.
Questo sistema EVM nativo consente inoltre di affrontare i problemi di trasparenza degli aggiornamenti e della loro frequenza.
Dove gli aggiornamenti sono necessari solo quando la specifica (semantica) di Ethereum cambia circa una volta all’anno, i sistemi attuali devono essere aggiornati ad ogni modifica del client.
I vantaggi del rollup ottimistico di Specular
Secondo il team di Specular, i rollup ottimistici devono soddisfare un certo grado di verificabilità formale e auditabilità della TCB (Trusted Computing Base).
Semplificando, la TCB è l’insieme dei componenti (hardware o software) fondamentali per la sicurezza del sistema. Una falla o un bug nella TCB potrebbe compromettere l’intera sicurezza del sistema.
Per questo motivo, la TCB deve rimanere il più semplice e piccolo possibile, in modo da poter essere facilmente auditata e verificata formalmente.
Come accennato in precedenza, le soluzioni di rollup ottimistico attuali non rispondono a queste esigenze di semplicità e auditabilità.
Con la soluzione ottimistica di Specular, la TCB è composta solo dal verificatore sulla catena, il che la rende limitata nel suo ambito e consente sia una facile auditabilità sia una completa verificabilità formale rispetto a una specifica (semantica) EVM formale.
Invece, la TCB dei sistemi attuali (rollup ottimistico equivalente EVM o VM di livello inferiore) è composta dal verificatore on-chain, dal client off-chain e dall’intera catena di strumenti di compilazione. A causa delle sue dimensioni, è meno facilmente auditabile e non verificabile formalmente.
Il team di Specular lavora in collaborazione con il team di KEVM per quanto riguarda la verifica formale.
Prospettive future per la TCB di Specular
È chiaro che la TCB di un rollup ottimistico che utilizza una VM di livello inferiore richiederà numerosi aggiornamenti.
La TCB dei rollup ottimistici EVM nativi richiederà aggiornamenti solo quando la catena principale subirà hard fork che alterano la semantica di esecuzione.
Questi casi sono molto meno frequenti rispetto a quelli di una VM di livello inferiore e il team di Specular prevede che in futuro tenderanno persino a zero, con una stabilità sempre maggiore del protocollo Ethereum e della specifica EVM.
Inoltre, con la soluzione di Specular, c’è una chiara distinzione tra la verifica della semantica e l’implementazione di essa.
Di conseguenza, la sua verifica può essere facilmente eseguita esaminando il codice sorgente dei contratti L1, il che permetterà di rilevare se un aggiornamento potrebbe potenzialmente influenzare l’interpretazione della semantica.
Conclusione
Le soluzioni di rollup ottimistico sembrano molto promettenti per il futuro della scalabilità della rete Ethereum.
Tuttavia, come avrete capito, alcune problematiche rimangono irrisolte per queste soluzioni in termini di verificabilità. Specular sembra adottare un approccio nuovo e potenzialmente in grado di rispondere a questa problematica.
L’iniziativa Specular è ancora un progetto molto giovane e non mancherà di innovare nel prossimo futuro, rendendolo un candidato da tenere d’occhio per l’evoluzione del colosso delle reti distribuite.
