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2023 CMC Crypto Playbook: Il presente e il futuro dei roll-up Layer 2 di ConsenSys

Una panoramica dei roll-up Layer 2

Negli ultimi anni, le soluzioni di roll-up Layer 2 (L2) si sono fatte strada con la crescita dell’attività sulla rete Ethereum. L’attività e l’impegno nei confronti dei token non fungibili (NFT) e della finanza decentralizzata (DeFi) hanno causato un’impennata nell’attività della blockchain di livello 1 (L1). 

A sua volta, la domanda per lo spazio nei blocchi, rappresentata dai costi del gas, è aumentata. E il tempo necessario per concludere le transazioni è aumentato a causa del maggiore carico della rete. 

Sebbene il Merge di Ethereum abbia posto le basi per le future ottimizzazioni delle spese di gas, non ha ridotto direttamente le commissioni delle transazioni.

Nell’anno tra l’estate del 2020 e il picco di domanda dell’estate del 2021 il costo del gas in Gwei sulla rete Ethereum è aumentato fino al 1300%. La necessità di rendere le transazioni veloci e convenienti ha stimolato la creazione di due forme principali di rollup: Optimistic e Zero-Knowledge (ZK).

I rollup aiutano a rimuovere le richieste di calcolo sulla rete Ethereum spostando l’elaborazione delle transazioni al di fuori della catena, convertendole in un unico pezzo di dati e quindi inviandole nuovamente su Ethereum come batch per ridurre i costi e i tempi associati.

La differenza sostanziale tra i due è che gli Optimistic rollup utilizzano prove di frode, mentre gli ZK-rollup si basano su prove di conoscenza zero per verificare le modifiche alla catena principale.

Optimistic Rollup e ZK Rollup: Prove di frode vs prove di validità

Le prove di frode raggruppano le transazioni fuori dalla catena e poi le ripropongono su L1. Dopo che un bundle è stato inviato alla L1 c’è un periodo di contestazione, durante il quale chiunque può contestare il risultato del rollup elaborando una prova di frode

Allo stesso modo, le prove a conoscenza zero raggruppano le transazioni fuori dalla catena e le inviano come una singola transazione. La differenza sta nel fatto che, anziché dare per scontato che le transazioni siano corrette all’inizio, utilizzano una prova di validità per dimostrare istantaneamente se le transazioni sono valide. Una volta confermata la validità delle transazioni, queste vengono inviate a L1. 

Da qui derivano i loro rispettivi nomi: le prove di frode sono controllate a posteriori per verificare la presenza di transazioni fraudolente, mentre le prove di validità sono completate prima che le transazioni siano presentate al L1.

Sebbene esistano progetti di spicco per entrambi, ognuno di essi presenta vantaggi e svantaggi propri. Gli Optimistic Roll-up hanno il vantaggio che le prove di frode sono necessarie solo quando c’è un problema.

Ciò significa che richiedono meno risorse computazionali e sono in grado di scalare bene. Il problema sta nel periodo di contestazione. Un periodo di contestazione più lungo aumenta la probabilità di identificare eventuali transazioni fraudolente, ma significa anche che gli utenti devono aspettare più a lungo per ritirare i propri fondi. 

Per le principali soluzioni Optimistic Rollup, come Arbitrum e Optimism, questo periodo di attesa può durare fino a una settimana. In alternativa, i rollup ZK hanno il vantaggio di riflettere sempre uno stato L2 corretto. Il loro svantaggio è che le prove sono necessarie per tutte le transizioni di stato, anziché solo quando sono contestate, il che limita la scalabilità. Questo aspetto è ulteriormente aggravato dalla natura complessa e dallo stadio iniziale della tecnologia.

Nonostante le rispettive sfide, gli ZK-rollup sono annunciati come il futuro dei roll-up. Ciò è dovuto principalmente alla generazione automatica di prove di validità che aumentano la sicurezza del protocollo, al tempo significativamente ridotto per il ritiro grazie all’assenza di un periodo di sfida e al fatto che gli ZK-rollup vantano una migliore compressione dei dati. 

Per questi motivi ci soffermeremo sullo stato attuale dello spazio ZK-rollup, sulle ultime innovazioni e su ciò che ci aspetta in futuro.

layer 2 roll-up
Fonte: Galaxy Digital

Lo spazio ZK-rollup

Come abbiamo detto, i rollup ZK sono prevalentemente al centro dell’attenzione, con operatori come zkSync, Starknet, Polygon zkEVM e Scroll che hanno raccolto ingenti capitali per sviluppare le loro soluzioni, nonostante solo StarkNet sia stato lanciato sulla mainnet ($780 milioni in totale). 

Ognuno di questi progetti ha adottato un proprio punto di vista, che si differenzia principalmente per la strategia di disponibilità dei dati dei rollup e per l’algoritmo di proving. La strategia di disponibilità dei dati determina dove vengono archiviati i dati di stato di un rollup; l’archiviazione sulla catena ha aumentato la sicurezza, ma utilizza spazio per i blocchi sulla rete Ethereum, riducendo il throughput delle transazioni.

L’algoritmo di prova è il modo per generare una prova di validità, che può essere STARK o SNARK. 

Entrambi gli algoritmi aiutano gli sviluppatori a spostare il calcolo e lo storage fuori dalla catena, aumentando così la scalabilità. Sono inoltre in grado di verificare se un utente dispone di fondi sufficienti e della chiave privata corretta senza dover accedere alle informazioni stesse, migliorando così la sicurezza.

Per saperne di più sulle differenze tecniche, consultare il sito. Gli STARK hanno il vantaggio di offrire maggiore scalabilità, sicurezza e trasparenza rispetto agli SNARK. 

Ma lo svantaggio degli STARK è una dimensione maggiore della prova, che richiede più tempo per essere verificata, e il fatto che gli SNARK utilizzano solo il 24% del gas. Sia per SNARKS che per STARKS si tratta di un compromesso tra velocità e costi rispetto a scalabilità, sicurezza e trasparenza.  

Sebbene si stiano esplorando molti metodi diversi, non esiste ancora una risposta definitiva sul modo migliore di configurare uno ZK-rollup. Ogni configurazione porta con sé i rispettivi vantaggi e molti sviluppatori stanno ancora esplorando la scelta o la combinazione ottimale per i loro progetti di rollup.

Gli ostacoli da superare

Come abbiamo detto, gli ZK-rollup sono ancora in fase di sviluppo e ci sono diverse sfide che devono essere superate prima che gli utenti della blockchain siano in grado di coglierne appieno i benefici. 

La compatibilità linguistica è una di queste sfide; la traduzione di linguaggi di programmazione compatibili con l’EVM, come Solidity, in un linguaggio personalizzato specificamente ottimizzato per ZKP può contribuire ad aumentarne l’efficienza, ma comporta sfide di adozione per gli sviluppatori.

Per esempio, StarkNet sta cercando di risolvere questo problema con Warp, un compilatore di linguaggio da Solidity a Cairo (il linguaggio dello ZKP di StarkNet) che cerca di convertire automaticamente Solidity in Cairo. L’uso di Warp elimina la necessità per gli sviluppatori di riscrivere il codice in Cairo, rendendo il processo molto più agevole.

Altre sfide sono rappresentate dalla natura segreta dei progetti, molti dei quali sono contrari all’etica open source della crypto, a causa delle preoccupazioni legate al vantaggio del primo arrivato e alla cattura di una base di utenti appiccicosa. La maggior parte dei rollup ZK è stata lanciata per la prima volta quest’anno, evidenziando la quantità di lavoro che deve essere ancora svolto nello spazio.

Infine, se da un lato i rollup (sia optimistic che zero-knowledge) hanno il vantaggio di migliorare la velocità e i costi, dall’altro tendono ad andare a scapito della decentralizzazione. 

Ciò è dovuto alla necessità intrinseca di sequenziatori, gli attori che raggruppano le transazioni e impegnano le prove in L1. 

Attualmente tutti i rollup necessitano di un sequenziatore centralizzato e utilizzano smart contract aggiornabili gestiti da un’unica entità. Poiché lo spazio è ancora agli inizi, è necessario un punto di riferimento centrale per risolvere rapidamente i bug del codice. Inoltre, i progetti non sono open source, il che crea un altro ostacolo per i membri della comunità che vogliono agire come sequenziatori. 

Molti progetti hanno dichiarato di voler decentralizzare le funzioni di sequenziatore in futuro, ma questo richiederà indubbiamente risorse e tempo aggiuntivi.

Piani di decentralizzazione

Il lancio di un token e l’open-sourcing del codice saranno i prossimi passi per molti dei progetti che cercano la decentralizzazione. La tokenizzazione di questi servizi per generare attività e decentralizzare il prodotto è un’altra area in cui ci aspettiamo di vedere sorgere una miriade di soluzioni diverse, mentre i progetti cercano di creare la L2 più scalabile, decentralizzata e attiva sul mercato.

StarkWare e zkSync stanno entrambi pianificando il lancio di un token e Polygon potrebbe potenzialmente utilizzare MATIC per sostenere l’iniziativa zkEVM di Polygon. L’ingegneria dei token su ZK-rollup è uno spazio ancora più nascente della tecnologia degli optimistic rollup e la ricerca di un modello efficace e sostenibile può differenziarne e aumentarne l’adozione.

Il futuro

Gli zkEVM sono ancora nelle fasi iniziali e la corsa al lancio sulla mainnet è aperta. StarkNet ha il vantaggio della prima mossa, ma ha ancora problemi a supportare le funzionalità di Solidity a causa dell’uso di Cairo, lasciando spazio ai concorrenti per apportare miglioramenti.

I progetti che riusciranno ad accumulare una base di utenti significativa attireranno gli sviluppatori di dApp, portando a loro volta più dApp sulla loro piattaforma e aumentando il set di funzionalità. zkEVM di ConsenSys sta attualmente passando a testnet e si sta concentrando specificamente sugli sviluppatori di dApp per questo motivo, sfruttando strumenti come MetaMask, Infura e Truffle in modo che possano distribuire e gestire le applicazioni come se utilizzassero direttamente Ethereum.

Sebbene abbiamo parlato degli attuali protagonisti del mercato zkEVM, altre soluzioni rollup predominanti come Polygon, Optimism e Arbitrum detengono ancora una quota di mercato significativa. 

Con la maturazione delle soluzioni zkEVM, è possibile che questi progetti cerchino di passare alle prove di validità o a soluzioni ibride, sfruttando le loro basi di utenti esistenti per attirare lo sviluppo di dApp e mantenere il loro dominio sul mercato. In definitiva, le numerose soluzioni di rollup (e la crescente concorrenza tra di esse) continueranno a migliorare l’esperienza dell’utente web3 e a introdurre piattaforme per le applicazioni, per far salire a bordo la prossima generazione di utenti.

Alla luce di queste minacce, non ci sorprende la segretezza dei progetti in questo spazio, ma crediamo che il vero vincitore sarà in grado di sfruttare l’efficienza dei rollup ZK e di combinarla con un’esperienza di sviluppo e di utilizzo fluida per uscirne al meglio.

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