Cos’è il Layer 2 e perché è così importante?

Per fare una semplice analogia, immaginate una grande azienda con un grande volume di affari. Per gestire una parte di questo carico di lavoro, crea una società affiliata. La società madre rappresenta il livello 1, mentre la filiale rappresenta il livello 2. In questo modo, l’onere per la società madre è ridotto. In questo modo, l’onere per la società madre si riduce.

In primo luogo, è necessario definire che cos’è il Layer 1: Le reti di livello 1 sono il livello fondamentale o l’infrastruttura di base delle blockchain. Chiamate anche mainnet o “Layer 1”, non solo definiscono le regole fondamentali dell’ecosistema, ma verificano e finalizzano anche le transazioni, come si vede in esempi come Ethereum, Bitcoin e Solana.

Le blockchain di livello 1 iniziano tipicamente con un focus sulla decentralizzazione e sulla sicurezza, entrambi principi fondamentali di qualsiasi rete solida, e sono mantenute da una rete globale diversificata di sviluppatori e partecipanti (come i validatori), con poche eccezioni.

Vedi anche: Che cos’è la tecnologia Blockchain?

A causa della mancanza di un’autorità centrale o di una supervisione, queste piattaforme richiedono una sicurezza intrinseca nella tecnologia stessa per proteggere gli utenti da frodi e attacchi. A causa di questa priorità nella progettazione, per non parlare delle risorse significative necessarie per mantenere un ecosistema pienamente funzionante, spesso mancano di scalabilità.

Sebbene alcuni sviluppatori considerino l’incapacità di bilanciare sicurezza, decentralizzazione e scalabilità come un difetto inevitabile della tecnologia (indicato come il trilemma della blockchain), le soluzioni Layer 2 come i rollup su Ethereum e la Lightning Network su Bitcoin sono una soluzione per affrontare questi problemi.

Cos’è il Layer 2?

Il livello 2 si riferisce a un insieme di soluzioni fuori catena costruite sopra il livello 1 (blockchain indipendenti) che alleviano i colli di bottiglia grazie alla scalabilità e alla riduzione dei dati. Immaginatevi come la cucina di un ristorante: se ogni ordine dovesse essere completato da una sola persona dall’inizio alla fine, prima della conferma e della consegna, sarebbe un processo lento, con solo pochi ordini completati all’ora. Ma il Layer 2 è come le stazioni di preparazione: ce n’è una per la pulizia e il taglio, una per la cottura, una per l’assemblaggio dei piatti, che consente di concentrare le attività e completarle in modo più efficiente. Al momento giusto, il personale finale può abbinare ogni piatto assemblato agli ordini e confermarli prima di inviarli alla loro destinazione finale (il cliente).

Anche le piattaforme di pagamento come Visa utilizzano sistemi simili. Visa non elabora individualmente migliaia di microtransazioni giornaliere dai venditori, che intaserebbero la rete in pochi minuti; invece, le raggruppa, regolandole periodicamente nel sistema bancario. Poi le banche classificano e archiviano le transazioni attraverso i loro equivalenti interni dei livelli di regolamento. In questo scenario, Visa funge sia da livello 2 che da rete più ampia di istituzioni e reti governative, che archiviano i record delle transazioni e definiscono le regole dell’industria finanziaria a livello 1.

Anche Ethereum utilizza metodi simili grazie a funzionalità come i rollup ottimistici e a conoscenza zero (ZK), che alleggeriscono l’onere della gestione delle transazioni sulla mainnet, portando a una maggiore inclusività delle transazioni e a un maggiore throughput (maggiori transazioni al secondo). Tutto questo porta a un’esperienza utente più fluida e pratica. Esempi di soluzioni Layer 2 su Ethereum sono Arbitrum, Optimism, Loopring e zkSync.

Domanda di Layer 2

La tecnologia blockchain è nata nel 2008. Da allora, migliaia di ricercatori e sviluppatori si sono dedicati ad affrontare il collo di bottiglia della scalabilità della blockchain per soddisfare le crescenti esigenze delle applicazioni. Questi colli di bottiglia hanno portato a costi di transazione elevati, a velocità di esecuzione ridotte e sono stati un ostacolo all’adozione mainstream della tecnologia blockchain.

Vitalik Buterin, cofondatore di Ethereum, ha proposto per primo il concetto di “trilemma della blockchain“, sostenendo che la blockchain non può raggiungere contemporaneamente scalabilità, sicurezza e decentralizzazione. Gli sviluppatori devono trovare un compromesso tra queste tre dimensioni. Le reti blockchain di oggi possono soddisfare al massimo due di queste dimensioni contemporaneamente.

Lo strato 2 è una tecnologia emergente che sostiene che la limitazione della scalabilità della blockchain è dovuta all’eccesso di compiti che la blockchain deve svolgere. Le funzioni principali dell’attuale blockchain sono tre:

• Esecuzione delle transazioni: elaborazione e completamento delle transazioni. La misura è il numero di calcoli (compreso il numero di transazioni) che la blockchain può completare al secondo.
• Disponibilità dei dati: i nodi e i validatori della rete devono memorizzare transazioni, stati e altri dati. La misura è costituita da unità di memoria standard, come MB e GB.
• Consenso: i nodi e i validatori devono raggiungere il consenso sullo stato della rete e sull’ordine delle transazioni. La misura è il livello di decentralizzazione e la velocità di finalizzazione, ovvero il tempo necessario a tutti i nodi per concordare un cambiamento di stato.

Perché il livello 2 è importante?

Sebbene la decentralizzazione e la sicurezza siano caratteristiche del Layer 1 o mainnet di Ethereum, anni di adozione da parte del mercato hanno portato la rete alla sua attuale capacità di oltre 1,5 milioni di transazioni al giorno. Inoltre, a causa della limitazione della mainnet di elaborare circa 15 transazioni al secondo, i periodi di elevata attività della rete portano spesso a una congestione dei dati. Questo, a sua volta, si traduce in un aumento del gas (commissioni di transazione) e rallenta le prestazioni delle applicazioni, anche se questo potrebbe non essere evidente nell’attuale mercato ribassista, è evidente che non saremo sempre in un mercato ribassista.

Per risolvere questi problemi, il Layer 2 estende Ethereum come blockchain separata in cima alla rete del Layer 1. Come già detto, comunica attraverso la rete di Ethereum. Come accennato in precedenza, comunica attraverso contratti intelligenti su Ethereum con un forte modello di sicurezza decentralizzato, contribuendo ad alleviare il pesante fardello delle transazioni sulla mainnet. In sostanza, mentre il Layer 1 gestisce la sicurezza, la disponibilità dei dati e la decentralizzazione, il Layer 2 si occupa della scalabilità legata alle transazioni.

Nella maggior parte dei casi, le blockchain di livello 1 hanno:

• Reti di nodi per proteggere e verificare la rete.
• Reti di produzione di blocchi
• Blockchain principale e dati delle transazioni
• Meccanismi di consenso associati

La differenza con il Layer 2 è che fornisce:

• Riduzione dei costi: Il Layer 2 raggruppa più transazioni off-chain in un’unica transazione Layer 1, contribuendo a ridurre il carico di dati. Inoltre, mantengono la sicurezza e la decentralizzazione regolando le transazioni sulla mainnet.
• Praticità: Con i vantaggi combinati di transazioni più elevate al secondo e di commissioni più basse, i progetti Layer 2 possono concentrarsi sul miglioramento dell’esperienza dell’utente e sull’espansione della portata delle applicazioni.

La maggior parte dei problemi di scalabilità sono legati alla decentralizzazione. A differenza delle banche tradizionali, con approcci normativi chiusi e più efficienti in materia di pagamenti, la gestione delle transazioni e dei dati della blockchain deve essere sottoposta a una serie di passaggi sistematici, come l’accettazione, la convalida e la distribuzione sulla rete (con migliaia di partecipanti), mantenendo al contempo sicurezza e trasparenza.

Come funziona il Layer 2?

I protocolli Layer 2 forniscono un secondo quadro in cui le transazioni possono avvenire separatamente dal Layer 1. Questo significa che una notevole quantità di lavoro viene svolta dal sistema. Ciò significa che una quantità considerevole di lavoro svolto dalla catena principale può essere spostata al Layer 2. Quindi, le applicazioni del Layer 2 pubblicano i dati delle transazioni al Layer 1 e sono protette all’interno dei registri e delle cronologie della blockchain.

Come qualsiasi altra piattaforma aperta o chiusa, anche l’accessibilità al Layer 2 varia. Alcune possono essere utilizzate da una serie di applicazioni, mentre altre rispondono ai capricci di progetti specifici. Detto questo, diversi componenti chiave sfruttati dal Layer 2 includono rollup e sidechain.

Rollup del Layer 2 (Rollup)

I rollup sono un tipo specifico di soluzione Layer 2 che esegue centinaia di transazioni fuori dalla catena, comprimendole in un unico dato compatto prima di pubblicarle sulla rete principale affinché chiunque possa esaminarle e contestarle se ritenute sospette. In questo modo, i rollup non solo sfruttano la sicurezza di Ethereum, ma possono anche ridurre le commissioni di gas fino a 10-100 volte.

Mentre i rollup aiutano con i depositi, i prelievi e la convalida delle prove, ci sono sottili variazioni nel modo in cui i rollup funzionano, come i rollup Optimism e ZK, che pubblicano i dati al Layer 1.

Rollup ottimistici

I rollup ottimistici eseguono tutte le transazioni in parallelo con la catena principale di Ethereum e poi pubblicano i dati al Layer 1. Gli utenti sono incentivati a effettuare transazioni su questi Layer 2 a causa delle basse commissioni competitive. Gli utenti sono incentivati a effettuare transazioni su questi Layer 2 grazie alle basse commissioni competitive. Se c’è il sospetto di transazioni fraudolente, queste possono essere contestate e valutate attraverso prove di frode. In questo scenario, i rollup operano il calcolo delle transazioni con i dati di stato disponibili. Rispetto ai rollup ZK (spiegati di seguito), questo comporta un tempo di uscita leggermente più lungo per il rollout e il prelievo di fondi al Layer 1. Tuttavia, gli utenti dei rollup “interni” ricevono comunque una rapida conferma delle transazioni.

In generale, i rollup Optimistic sono compatibili con Ethereum Virtual Machine (EVM) e Solidity, il che significa che tutto ciò che è possibile sul Layer 1 di Ethereum può essere replicato sul Layer 2.

Esempi di rollup ottimistici sono Arbitrum, Optimism e Boba.

Catene laterali

Da progetti come xDai e Polygon PoS, le sidechain sono blockchain indipendenti, compatibili con EVM, che funzionano in parallelo e interagiscono con la rete principale tramite ponti. Poiché utilizzano meccanismi di consenso separati e non sono protetti dal Layer 1, non sono tecnicamente considerati Layer 2. Tuttavia, il loro funzionamento è simile a quello di Ethan. Tuttavia, funzionano in modo simile a Ethereum poiché si basano sul modello EVM. Detto questo, le sidechain comportano un rischio maggiore per gli operatori, in quanto gli utenti si affidano a loro con

i loro fondi piuttosto che il protocollo Ethereum (o il Layer 2 appropriato). Nota: (Polygon ha completato diverse acquisizioni tramite M&A, quindi il termine “sidechain” potrebbe non essere più esatto).

Validium

I validium, come StarkWare, utilizzano prove di validità (simili ai rollup ZK) ma non memorizzano i dati sul livello 1. Più catene di validità possono essere eseguite in parallelo e ciascuna è in grado di elaborare circa 10.000 transazioni al secondo. Tuttavia, a causa della necessità di linguaggi più specializzati, il supporto per gli smart contract generali è limitato.

Le Sidechain e i Validium sono blockchain che funzionano in parallelo con Ethereum e interagiscono con gli asset attraverso ponti collegati alla mainnet. Non derivano la sicurezza o i dati da Ethereum stesso, quindi non sono considerati veri e propri Layer 2 come i rollup Optimistic o ZK. Ciò è particolarmente vero se si considerano le potenziali implicazioni in termini di sicurezza e fiducia. Tuttavia, entrambi estendono la scalabilità in modo simile al Layer 2, fornendo commissioni di transazione più basse e un elevato throughput.

Rollup ZK

Rispetto ai rollup ottimistici, i rollup ZK generano prove crittografiche per verificare l’autenticità delle transazioni. Queste prove (pubblicate al livello 1) sono chiamate prove di validità o SNARK (Succinct Non-interactive Argument of Knowledge) o STARK (Scalable Transparent Argument of Knowledge).

I rollup ZK sono più efficienti perché mantengono lo stato di tutti i trasferimenti sul livello 2, aggiornato solo attraverso le prove di validità. Poiché il rollup ZK non richiede i dati completi delle transazioni, è più facile verificare i blocchi e spostare il token principale di Ethereum, Ether (ETH), nel Layer 1. Le prove di validità (accettate dai contratti ZK rollup) hanno già verificato l’autenticità delle transazioni. Non dispongono quindi di un supporto EVM completo ed eseguono calcoli più intensivi per le applicazioni con meno attività sulla catena.

zkSync e Starkware utilizzano entrambi soluzioni a prova di zk, ma ci sono delle differenze:

• Sebbene Starknet sia tecnicamente uno ZKRollup (disponibilità dei dati sulla catena), è essenzialmente un Validium: l’attuale architettura della Cairo VM non consente l’applicazione di transazioni arbitrarie tramite L1.
• Il meccanismo di Validium è simile a quello di zkRollup, ma una differenza è che la disponibilità dei dati in zkRollup è on-chain, mentre Validium la mantiene off-chain. Ciò consente a Validium di ottenere un throughput più elevato, ma queste parti centralizzate hanno un costo: Gli operatori di Validium possono bloccare i fondi degli utenti. Mentre zkSync è completamente decentralizzato.

Perché tanti Layer 2?

Abbiamo trattato i principali Layer 2 (rollup ottimistici, rollup ZK e sidechain), ma l’ecosistema è in continua evoluzione e alcune applicazioni sono state abbandonate, come Plasma e i canali di stato.

Altre risorse e considerazioni sul livello 2

Poiché questi Layer 2 sono ancora nelle fasi iniziali, ci sono ancora rischi e vari gradi di ipotesi di fiducia mal riposte rispetto alle transazioni sulla mainnet. Vale anche la pena notare che, pur sfruttando la sicurezza del livello mainnet, i Layer 2 sono veramente sicuri solo quando sono abilitate le prove di frode, cosa che (al momento in cui scriviamo) non è ancora avvenuta.

Anche i ponti blockchain (che possono essere utilizzati per spostare le attività al livello 2) sono nelle prime fasi di sviluppo e comportano rischi elevati. Alla luce di tutto ciò, è consigliabile condurre un’accurata due diligence prima di impegnarsi in qualsiasi Layer 2, attraverso risorse come L2BEAT, tra le altre.