TL;DR
Una scarsa scalabilità blockchain porta a velocità ridotte, a commissioni di transazione più elevate e a una cattiva esperienza utente. Tutto questo può essere potenzialmente risolto con le soluzioni Layer 1 (ad es., sharding) e Layer 2 (ad es., rollup).
Le soluzioni Layer 1 mirano a migliorare la blockchain stessa, mentre le soluzioni Layer 2 creano un framework sopra la chain esistente.
I rollup sono una popolare soluzione Layer 2. Raggruppano le transazioni off-chain per una computazione più rapida.
Gli zk-rollup sono un tipo di implementazione dei rollup che utilizza una tecnica crittografica chiamata dimostrazioni a conoscenza zero
Le dimostrazioni a conoscenza zero consentono la verifica senza rivelare i dati sottostanti, garantendo la privacy e la sicurezza delle transazioni.
La corsa alla scalabilità blockchain
Man mano che l'adozione delle criptovalute aumenta, diventa essenziale risolvere il problema della scalabilità nelle reti blockchain. Una blockchain congestionata porta a una minore velocità e a commissioni di transazione più elevate. Per risolvere questo problema, esistono due framework principali: le soluzioni Layer 1 e Layer 2.
Soluzioni Layer 1: Queste soluzioni riorganizzano direttamente la struttura di base della blockchain per consentire al sistema complessivo di sperimentare un rendimento più elevato. Lo sharding è un ottimo esempio. Segmentando la blockchain in settori distinti, aumenta la capacità del sistema e consente l'elaborazione simultanea delle transazioni.
Soluzioni Layer 2: Queste soluzioni operano sopra la blockchain di base. Nei Layer 2, le transazioni vengono elaborate off-chain e inviate in massa sulla chain di base. Le tecniche chiave includono i canali di stato, le sidechain e i rollup. Gli zk-rollup sono una forma di rollup che utilizzano le dimostrazioni a conoscenza zero.
Cosa sono gli zk-rollup?
Per comprendere gli zk-rollup, è importante comprendere i rollup e le dimostrazioni a conoscenza zero.
Cosa sono i rollup?
I rollup consentono alle blockchain di raggruppare i dati delle transazioni ed elaborarli off-chain. Una volta elaborato, il risultato finale viene debitamente inviato sulla chain di base. L'elaborazione contemporanea di così tante transazioni elimina la possibilità di congestionare la blockchain e consente una elaborazione più rapida ed economica. I rollup rientrano in due categorie: optimistic e zk-rollup.
Optimistic rollup: Gli optimistic rollup operano secondo un presupposto: tutte le transazioni accumulate sono legittime. Prima che queste transazioni vengano inviate alla blockchain, attraversano un periodo di attesa. Durante questo periodo di attesa, la rete solleva controversie per contestare le transazioni discutibili. Optimism, Arbitrum e opBNB sono esempi di optimistic rollup.
Zk-rollup: A differenza delle loro controparti optimistic, gli zk-rollup convalidano ogni singola transazione tramite dimostrazioni a conoscenza zero. Sebbene siano più complessi da implementare, gli zk-rollup sono progettati per aggirare il periodo di risoluzione delle controversie presente negli optimistic rollup ed elaborare teoricamente le transazioni in maniera più veloce.
Ora, esaminiamo le dimostrazioni a conoscenza zero.
Cosa sono le dimostrazioni a conoscenza zero?
La dimostrazione a conoscenza zero (ZKP) è uno strumento crittografico che consente a una parte (dimostratore) di dimostrare a un'altra (verificatore) che una determinata affermazione è vera senza rivelare alcun intricato dettaglio sull'affermazione.
Una ZKP deve avere tre qualità:
Completezza: Se la dichiarazione è vera ed entrambe le parti sono autentiche, la prova confermerà sempre la sua veridicità.
Solidità: Un dimostratore non veritiero non dovrebbe essere in grado di convincere un verificatore onesto della validità di un'affermazione falsa, se non in circostanze molto rare.
Conoscenza zero: La caratteristica più distintiva. Il verificatore, alla fine del processo, apprende solo la validità dell'affermazione senza ottenere alcuna informazione sul suo contenuto.
Come funziona una ZKP? La metodologia può essere suddivisa in tre fasi:
Testimone: Durante la prima fase, il dimostratore fornisce un'informazione segreta, o "testimone", al verificatore. L'idea è quella di dimostrare al verificatore che il dimostratore può accedere a dati specifici senza menzionarli esplicitamente. Il testimone stabilisce una serie di domande sulle informazioni a cui può rispondere solo un dimostratore legittimo.
Sfida: Durante questa fase, il verificatore sfida il dimostratore selezionando domande casuali dal set.
Risposta: Il dimostratore risponde con successo alle domande del verificatore per dimostrare la sua credibilità.
Ora sappiamo cosa sono i rollup e le ZKP. Mettiamoli insieme in un unico sistema e vediamo come funzionano gli zk-rollup.
Come funzionano gli zk-rollup?
Gli zk-rollup hanno due componenti principali:
Contratti on-chain: Gli smart contract definiscono le regole all'interno delle quali opera il protocollo zk-rollup. È costituito dal contratto principale e di verifica. Il contratto principale archivia i blocchi del rollup, tiene traccia dei depositi e apporta aggiornamenti importanti. Il contratto di verifica convalida le ZKP generate.
Macchine virtuali off-chain: Queste macchine gestiscono l'esecuzione delle transazioni fuori dalla blockchain di base di Ethereum su un L2. Le macchine virtuali off-chain operano in modo indipendente dalla chain di Ethereum.
Gli zk-rollup sono strettamente intrecciati con la blockchain di Ethereum, anche se in uno strato unico. Non inondano Ethereum con ogni minimo dettaglio relativo alle transazioni. Al contrario, forniscono in modo intelligente dei riepiloghi raggruppati, garantendo che il layer di base rimanga ordinato ed efficiente.
Pro e contro dell'utilizzo degli zk-rollup
Quali sono i vantaggi dell'utilizzo degli zk-rollup? Diamo un'occhiata.
I vantaggi degli zk-rollup
Aumento del throughput: Gli zk-rollup scaricano l'esecuzione delle transazioni dal livello base a un ambiente di computazione più efficiente. Visto che le transazioni non vengono elaborate individualmente on-chain, aumenta il throughput complessivo.
Riduzione della congestione: Riducendo il traffico sulla blockchain, gli zk-rollup contribuiscono a rendere efficienti le operazioni Layer 1. Inoltre, i full node devono memorizzare solo le dimostrazioni a conoscenza zero invece dei dati interi.
Commissioni ridotte: Grazie alla riduzione della congestione, gli zk-rollup aiutano a ridurre le commissioni complessive.
Misure di sicurezza: Gli zk-rollup incorporano misure di sicurezza che consentono agli utenti di prelevare fondi anche in caso di problemi con la rete di rollup, un netto vantaggio rispetto alle sidechain che possono compromettere i fondi durante i guasti della rete.
Periodo di verifica delle transazioni più rapido: Con gli zk-rollup, solo le prove di validità all'interno dei rollup devono essere verificate, accelerando il periodo di verifica della transazione.
I contro degli zk-rollup
Complessità: Il più grande svantaggio degli zk-rollup è la loro complessità intrinseca. Sono molto più complicati da eseguire rispetto agli optimistic rollup.
Limitati dal livello di base: Nonostante la loro efficienza, gli zk-rollup sono ancora vincolati dalle restrizioni del livello base sottostante.
Frammentazione della liquidità: Qualsiasi Layer 2 porta alla dispersione della liquidità nell'ecosistema. Una scarsa liquidità nei protocolli di base potrebbe portare a potenziali problemi.
Optimistic rollup vs Zk-rollup
Mettiamo a confronto gli optimistic rollup e gli zk-rollup.
In chiusura
La scalabilità è spesso pubblicizzata come il "Santo Graal" delle tecnologie blockchain. Non ha senso utilizzare un sistema se non funziona in modo ottimale. I rollup, sia optimistic che zk, hanno fornito una soluzione elegante a questo problema di vecchia data. Gli zk-rollup, con il loro approccio unico, promettono velocità maggiori, meno traffico e una sicurezza solida. Sì, hanno le loro complessità, ma il loro potenziale è enorme. Per chiunque sia appassionato del futuro della valuta digitale, comprendere gli zk-rollup è fondamentale. Mentre ci impegniamo per migliorare le prestazioni della blockchain, ora è il momento di familiarizzare con gli zk-rollup e le loro promesse per il futuro.
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