TL;DR
La popolarità delle crypto e della blockchain sta crescendo in modo esponenziale, così come il numero di utenti e relative transazioni. Anche se è facile vedere quanto sia rivoluzionaria la blockchain, la scalabilità, ovvero la capacità di un sistema di crescere e di soddisfare la domanda crescente, è sempre stata una sfida. Le reti blockchain pubbliche, altamente decentralizzate e sicure, spesso faticano a raggiungere un elevato throughput.
Questo è spesso descritto come il Trilemma della blockchain, che afferma come sia praticamente impossibile per un sistema decentralizzato, ottenere contemporaneamente livelli altrettanto elevati di decentralizzazione, sicurezza e scalabilità. Di norma, le reti blockchain possono garantire solo due di questi tre fattori.
Fortunatamente, migliaia di appassionati ed esperti stanno lavorando per migliorare i problemi legati alla scalabilità. Alcune di queste soluzioni sono progettate per modificare l'architettura della blockchain principale (Layer 1), mentre altre hanno come target i protocolli Layer 2 che operano sulla base della rete sottostante.
Introduzione
Con un gran numero di blockchain e criptovalute disponibili, potresti non sapere se stai utilizzando una blockchain Layer 1 o Layer 2. Nascondere la complessità della blockchain apporta dei vantaggi, ma vale la pena comprendere il sistema in cui si sta investendo o che si sta utilizzando. In questo articolo, capirai le differenze tra le blockchain Layer 1, Layer 2 e le varie soluzioni di scalabilità.
Che cos'è una blockchain Layer 1 vs Layer 2?
Il termine Layer 1 si riferisce al livello base di un'architettura blockchain. È la struttura principale di una rete blockchain. Bitcoin, Ethereum e BNB Chain sono esempi di blockchain Layer 1. Layer 2 si riferisce alle reti costruite sopra altre blockchain. Quindi, se Bitcoin è un Layer 1, Lightning Network che viene eseguita sopra di questo, è un esempio di Layer 2.
I miglioramenti relativi alla scalabilità di una rete blockchain possono essere categorizzati in soluzioni Layer 1 e Layer 2. Una soluzione Layer 1 modificherà direttamente le regole e i meccanismi della blockchain originale. Una soluzione Layer 2 utilizzerà una rete esterna parallela per agevolare le transazioni lontano dalla mainchain.
Perché la scalabilità della blockchain è importante?
Immagina la costruzione di una nuova autostrada tra una grande città e un sobborgo in rapida crescita. Man mano che aumenta la quantità di traffico in autostrada e la congestione diventa sempre più comune, specialmente durante le ore di punta, il tempo medio per arrivare da A a B può aumentare significativamente. Non c'è da stupirsi, dato che l'infrastruttura ha una capacità limitata e la domanda è in continua crescita.
Ora, cosa possono fare le autorità per aiutare un maggior numero di pendolari a percorrere questo tratto in maniera più rapida? Una soluzione sarebbe quella di migliorare l'autostrada stessa, aggiungendo corsie aggiuntive a ogni lato della strada. Tuttavia, questa scelta non è sempre pratica, poiché si tratta di una soluzione costosa, che potrebbe causare notevoli problemi a coloro che già utilizzano l'autostrada. Un'alternativa è quella di essere creativi e prendere in considerazione vari approcci non associati a modifiche dell'infrastruttura principale, come la costruzione di strade di servizio aggiuntive o addirittura la costruzione di una linea ferroviaria lungo l'autostrada.
Nel mondo della tecnologia blockchain, l'autostrada principale sarebbe un Layer 1 (la rete principale), mentre le strade di servizio aggiuntive sarebbero soluzioni Layer 2 (rete secondaria per migliorare la capacità complessiva).
Bitcoin, Ethereum e Polkadot sono tutte considerate blockchain Layer 1. Sono le blockchain di base (Layer 1) che elaborano e registrano le transazioni per i rispettivi ecosistemi, tramite l'uso di una criptovaluta nativa, solitamente utilizzata per pagare le commissioni e fornire un'utility più ampia. Polygon è un esempio di soluzione di scalabilità Layer 2 su Ethereum. La rete Polygon invia regolarmente dei checkpoint alla mainnet di Ethereum per aggiornarla sul suo stato.
La capacità di throughput è un elemento fondamentale di una blockchain. Si tratta di una misura legata alla velocità e all'efficienza che mostra quante transazioni possono essere elaborate e registrate in un periodo di tempo specifico. Con l'aumento del numero di utenti e delle transazioni simultanee, una blockchain Layer 1 può diventare lenta e costosa da utilizzare. Ciò è particolarmente vero per le blockchain Layer 1 che utilizzano un meccanismo di Proof of Work anziché di Proof of Stake.
Problemi attuali legati alle reti Layer 1
Bitcoin ed Ethereum sono buoni esempi di reti Layer 1 con problemi di scalabilità. Entrambi proteggono la rete tramite un modello di consenso distribuito. Ciò significa che tutte le transazioni sono verificate da più nodi prima di essere convalidate. I cosiddetti mining node competono tutti tra loro per risolvere un complesso puzzle computazionale e i miner di successo vengono premiati con la criptovaluta nativa della rete.
In altre parole, tutte le transazioni richiedono una verifica indipendente di più nodi, prima di essere confermate. Si tratta di un modo efficiente per tenere traccia e registrare i dati corretti e verificati sulla blockchain, riducendo al contempo il rischio di attacchi da parte di malintenzionati. Tuttavia, una volta che si dispone di una rete tanto popolare quanto Ethereum o Bitcoin, la domanda di throughput diventa un problema in costante aumento. Nei periodi di congestione della rete, gli utenti dovranno far fronte a tempi di conferma più lenti e commissioni di transazione più elevate.
Come funzionano le soluzioni di scalabilità Layer 1?
Esistono diverse opzioni disponibili per le blockchain Layer 1 che possono aumentare il throughput e la capacità complessiva della rete. Nel caso delle blockchain che utilizzano la Proof of Work, il passaggio alla Proof of Stake potrebbe essere un'opzione per aumentare le transazioni al secondo (TPS) riducendo al contempo le commissioni di rete. Tuttavia, nella crypto community ci sono pareri contrastanti sui benefici e sulle implicazioni a lungo termine della Proof of Stake.
Le soluzioni di scalabilità per le reti Layer 1 sono in genere introdotte dal team di sviluppo del progetto. A seconda della soluzione, la comunità dovrà effettuare un hard fork o un soft fork della rete. Alcune piccole modifiche sono retro-compatibili, come l'aggiornamento SegWit di Bitcoin.
Modifiche più grandi, come l'aumento della dimensione dei blocchi di Bitcoin a 8 MB, richiedono un hard fork. Tali implementazioni creano due versioni della blockchain, una con l'aggiornamento e una senza. Un'altra opzione per aumentare il throughput di una rete è lo sharding. Questo processo suddivide le operazioni di una blockchain in varie parti più piccole, che possono elaborare i dati simultaneamente anziché lavorare in maniera sequenziale.
Come funzionano le soluzioni di scalabilità Layer 2?
Come già detto, le soluzioni Layer 2 si basano su reti secondarie che lavorano in parallelo o in maniera indipendente rispetto alla catena principale.
Rollup
I rollup Zero-knowledge (il tipo più comune) raggruppano le transazioni off-chain Layer 2 e le inviano come un'unica transazione alla blockchain principale. Questi sistemi utilizzano delle validity proof per verificare l'integrità delle transazioni. Gli asset vengono mantenuti sulla catena originale con un bridging smart contract e tale smart contract conferma che il rollup funziona come previsto. Questo processo unisce la sicurezza della rete originale con i vantaggi di un rollup, che necessita di meno risorse per essere eseguito.
Sidechain
Le sidechain sono reti blockchain indipendenti con un proprio set di validatori. Ciò significa che lo smart contract di bridging sulla catena principale non verifica la validità della rete della sidechain. Pertanto, è necessario fidarsi del corretto funzionamento della sidechain, in quanto è in grado di controllare gli asset sulla catena originale.
Canale di stato (State channel)
Un canale di stato è un ambiente di comunicazione bidirezionale tra le parti in transazione. Le parti sigillano una parte della blockchain sottostante e la collegano a un canale di transazione esterno alla catena. Questo avviene solitamente tramite uno smart contract preconcordato o multi-signature. Le parti eseguono quindi una transazione o un gruppo di transazioni off-chain, senza inviare immediatamente i dati delle transazioni al ledger distribuito sottostante (ad esempio, la catena principale). Una volta completate tutte le transazioni in un set, lo "stato" finale del canale viene trasmesso alla blockchain per la convalida. Questo meccanismo consente di migliorare la velocità delle transazioni e aumenta la capacità complessiva della rete. Soluzioni come Bitcoin Lightning Network e Raiden per Ethereum operano tramite i canali di stato.
Blockchain annidate
Questa soluzione si basa su una serie di catene secondarie che si trovano sopra la blockchain "madre". Le blockchain annidate operano secondo le regole e i parametri stabiliti dalla catena madre. La catena principale non partecipa all'esecuzione delle transazioni e quando necessario, il suo ruolo è limitato alla risoluzione delle controversie. Il lavoro quotidiano è delegato alle catene "figlie", che restituiscono alla catena principale le transazioni elaborate subito dopo il completamento al di fuori della catena principale. Il progetto Plasma di OmiseGO è un esempio di soluzione di blockchain Layer 2 annidata.
Limitazioni delle soluzioni di scalabilità Layer 1 e Layer 2
Entrambe le soluzioni Layer 1 e Layer 2 presentano i relativi pro e contro. Lavorare con un Layer 1 può essere la soluzione più efficace per migliorare il protocollo su larga scala. Questo però implica, che i validatori devono essere convinti e accettare, tramite un hard fork, i cambiamenti necessari.
Un possibile esempio in cui i validatori potrebbero non essere d’accordo è il passaggio da Proof of Work a Proof of Stake. I miner perderanno un'entrata fissa, visto il passaggio a un sistema più efficiente e disincentiveranno il miglioramento della scalabilità.
Il Layer 2 offre un modo molto più rapido per migliorare la scalabilità. Tuttavia, a seconda del metodo utilizzato, si può perdere gran parte della sicurezza della blockchain originale. Gli utenti si fidano di reti come Ethereum e Bitcoin per la loro resilienza e sicurezza. Rimuovendo gli aspetti del Layer 1, spesso si deve fare affidamento sul team e sulla rete Layer 2 per gli aspetti legati all'efficienza e alla sicurezza.
Quali saranno gli sviluppi futuri dopo i Layer 1 e Layer 2?
Una domanda fondamentale è se avremo bisogno di soluzioni Layer 2, dato che le soluzioni Layer 1 diventeranno più scalabili. Le blockchain esistenti stanno migliorando e le nuove reti vengono già create con una buona scalabilità. Tuttavia, ci vorrà molto tempo prima che le grandi reti migliorino la loro scalabilità e tutto questo non è garantito. L'opzione più probabile è che le reti Layer 1 si focalizzeranno sulla sicurezza e consentano alle reti Layer 2 di adattare i propri servizi a casi d'uso specifici.
Nel prossimo futuro, c'è una buona possibilità che grandi catene come Ethereum, dominino ancora il panorama, grazie alla grande community di utenti e sviluppatori. Tuttavia, il suo ampio set di validatori decentralizzati e l'ottima reputazione portano a creare una base solida per delle soluzioni Layer 2 ad hoc.
In chiusura
Fin da quando è nato tutto l'ecosistema crypto, la ricerca verso una migliore scalabilità ha creato un approccio a due livelli, con miglioramenti sui Layer 1 e soluzioni Layer 2. Se detieni un portafoglio crypto diversificato, è molto probabile che tu abbia già un'esposizione sia alle reti Layer 1 che Layer 2. Ora ti sono più chiare le differenze tra le due tipologie e i diversi approcci che offrono per migliorare la scalabilità.