Cos'è il layer 1 nel mondo blockchain?
Indice dei contenuti
Introduzione
Cos'è il layer 1?
Scalabilità layer 1
Che cos'è lo sharding di layer-1?
Layer 1 vs Layer 2
Esempi di blockchain Layer 1
In chiusura
Cos'è il layer 1 nel mondo blockchain?
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Cos'è il layer 1 nel mondo blockchain?

Cos'è il layer 1 nel mondo blockchain?

Principiante
Pubblicato Feb 22, 2022Aggiornato Jul 29, 2022
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TL;DR

Layer 1 si riferisce a una rete di base, come Bitcoin, BNB Chain o Ethereum e alla sua infrastruttura sottostante. Le blockchain layer 1 possono validare e finalizzare le transazioni senza la necessità di un'altra rete. Migliorare la scalabilità delle reti layer-1 è difficile, come ad esempio abbiamo visto con Bitcoin. Come soluzione, gli sviluppatori creano protocolli layer 2 che si basano sulla rete layer 1 per la parte relativa alla sicurezza e al consenso. Il Lightning Network di Bitcoin è un esempio di protocollo di layer 2. Consente agli utenti di effettuare transazioni liberamente, prima di registrarle sulla catena principale.


Introduzione

Layer 1 e layer 2 sono termini che ci aiutano a comprendere l'architettura di diverse blockchain, di vari progetti e tool di sviluppo. Se ti sei mai chiesto quale sia la relazione tra Polygon ed Ethereum o Polkadot e le sue parachain, ti aiuterà molto, aver chiaro i diversi layer di una blockchain.



Cos'è il layer 1?

Una rete layer 1 è un altro nome per blockchain di base. BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC), e Solana sono tutti protocolli layer 1. Li chiamiamo layer 1 perché queste sono le reti principali all'interno del loro ecosistema. In confronto alle layer-1, abbiamo le off-chain e altre soluzioni layer-2 che sono costruite sopra le catene principali.
In altre parole, un protocollo è un layer-1 quando elabora e finalizza le transazioni sulla propria blockchain. Tali protocolli hanno anche un proprio token nativo, utilizzato per pagare le commissioni di transazione.


Scalabilità layer 1

Un problema comune con le reti layer-1 è la loro incapacità di scalare. Bitcoin e altre grandi blockchain sono in difficoltà ad elaborare le transazioni, quando c'è un aumento della domanda, ovvero quando la rete è congestionata. Bitcoin utilizza il meccanismo di consenso Proof of Work (PoW), che richiede molte risorse computazionali. 

Da una parte la PoW garantisce decentralizzazione e sicurezza, ma allo stesso tempo le reti PoW tendono anche a rallentare quando il volume delle transazioni è troppo elevato. Ciò aumenta i tempi di conferma delle transazioni e rende le commissioni più costose.

Gli sviluppatori blockchain lavorano su soluzioni di scalabilità da molti anni, ma ci sono ancora molte discussioni riguardo a quali siano le migliori alternative. Per la scalabilità del layer-1, alcune opzioni includono:

1. Aumento delle dimensioni del blocco, consentendo l'elaborazione di più transazioni in ciascun blocco.
2. Modifica del meccanismo di consenso utilizzato, ad esempio con il prossimo aggiornamento ad Ethereum 2.0.

3. Implementazione dello sharding. Come fosse un partizionamento del database.

I miglioramenti al Layer 1 richiedono l'implementazione di molto lavoro. In molti casi, non tutti gli utenti della rete saranno d'accordo con le modifiche proposte. Ciò può portare alle divisioni della community o anche ad un hard fork, come accadde con Bitcoin e Bitcoin Cash nel 2017.

SegWit

Un esempio di soluzione layer 1 per la scalabilità è SegWit (segregated witness) di Bitcoin. Ciò ha aumentato il throughput di Bitcoin cambiando il modo in cui i dati di blocco sono organizzati (le firme digitali non fanno più parte dell'input delle transazioni). La modifica ha liberato più spazio, da dedicare alle transazioni per blocco, senza influire sulla sicurezza della rete. SegWit è stato implementato tramite un soft fork retrocompatibile. Ciò significa che anche i nodi Bitcoin che non sono ancora stati aggiornati per includere SegWit sono ancora in grado di elaborare le transazioni.


Che cos'è lo sharding di layer-1?

Lo sharding è una soluzione popolare di scalabilità di layer-1 utilizzata per aumentare il throughput delle transazioni. La tecnica è una sorta di partizionamento del database, che può essere applicata ai ledger distribuiti delle blockchain. Una rete e i suoi nodi sono suddivisi in diversi shard per suddividere il carico di lavoro e migliorare la velocità delle transazioni. Ogni shard gestisce un sottoinsieme di attività dell'intera rete, il che significa che ha le proprie transazioni, i propri nodi e blocchi separati.

Con lo sharding, non è necessario che ogni nodo mantenga una copia completa dell'intera blockchain. Invece, ogni nodo riporta il lavoro completato alla catena principale per condividere lo stato dei propri dati locali, incluso il saldo degli indirizzi e altri parametri chiave.


Layer 1 vs Layer 2

Quando si tratta di miglioramenti, non tutto è risolvibile su layer 1. A causa di vincoli tecnologici, alcuni cambiamenti sono difficili o quasi impossibili da attuare sulla rete blockchain principale. Ethereum, ad esempio, sta passando a Proof of Stake (PoS), ma questo processo ha richiesto anni di sviluppo.
Praticamente alcune applicazioni non possono funzionare su un layer 1, per via dei problemi di scalabilità. Realisticamente un gioco blockchain non potrebbe utilizzare la rete Bitcoin a causa dei lunghi tempi di conferma delle transazioni. Tuttavia, il gioco potrebbe comunque voler utilizzare la sicurezza e la decentralizzazione del layer 1. L'opzione migliore è quella di costruire sulla rete, una soluzione di layer-2.

Lightning Network

Le soluzioni layer-2 si basano sul layer 1 e si basano su quest’ultimo per finalizzare le proprie transazioni. Un esempio famoso è il Lightning Network. La rete Bitcoin quando è molto trafficata, può richiedere ore per elaborare le transazioni. Il Lightning Network consente agli utenti di effettuare pagamenti rapidi con Bitcoin fuori dalla catena principale e il saldo finale viene riportato in un secondo momento sulla catena principale. Questo processo essenzialmente raggruppa tutte le transazioni di ogni persona in un unico record finale, risparmiando tempo e risorse. 


Esempi di blockchain Layer 1

Ora che sappiamo cos'è un Layer 1, diamo un'occhiata ad alcuni esempi. Esiste un'enorme varietà di blockchain di layer-1 e molte hanno applicazioni uniche. Non parliamo solo di Bitcoin ed Ethereum, ogni rete ha soluzioni diverse al trilemma della blockchain, che comprende decentralizzazione, sicurezza e scalabilità.

Elrond

Elrond è una rete layer-1 nata nel 2018 che utilizza lo sharding per migliorare le prestazioni e la scalabilità. La blockchain di Elrond può elaborare oltre 100.000 transazioni al secondo (TPS). Le sue due principali caratteristiche uniche sono il protocollo di consenso Secure Proof of Stake (SPoS) e l'Adaptive State Sharding.

L'Adaptive State Sharding funziona tramite lo shard split e merge, man mano che la rete perde o guadagna utenti. L'intera architettura di rete è divisa in shard, compresi il suo stato e le transazioni. I validatori si spostano anche tra gli shard, riducendo così la possibilità che un attacco malevolo prenda il controllo di uno shard.

Il token nativo di Elrond, EGLD, viene utilizzato per le commissioni di transazione, l'implementazione di DApp e come ricompensa agli utenti che partecipano al meccanismo di convalida della rete. Inoltre, la rete Elrond è certificata Carbon Negative, in quanto compensa più CO2 rispetto alla quantità prodotta dal suo meccanismo PoS.

Harmony

Harmony è una rete layer 1 del tipo Effective Proof of Stake (EPoS) con supporto sharding. La rete principale della blockchain ha quattro shard, ciascuno dei quali crea e verifica dei nuovi blocchi in parallelo. Uno shard può fare tutto questo alla propria velocità, il che significa che i vari shard possono avere diverse altezze di blocco.
Harmony attualmente utilizza una strategia del tipo "Cross-Chain Finance" per attirare sviluppatori e utenti. I bridge trustless verso Ethereum (ETH) e Bitcoin svolgono un ruolo chiave, consentendo agli utenti di scambiare i propri token senza i soliti rischi di custodia legati ai bridge. La visione principale di Harmony per la scalabilità del Web3 si basa sulle dimostrazioni a conoscenza zero e le Organizzazioni Autonome Decentralizzate (DAO).
Il futuro della DeFi (Finanza Decentralizzata) sembra legato alle opportunità multi-chain e cross-chain, rendendo i servizi di bridging di Harmony appetibili per gli utenti. Infrastruttura NFT, tool legati alle DAO e bridge tra protocolli sono le principali aree di interesse.

Il suo token nativo, ONE, viene utilizzato per pagare le commissioni di transazione di rete. Il token può anche essere messo in stake per partecipare al meccanismo di consenso e alla governance di Harmony. In questo modo, i validatori di successo potranno usufruire delle ricompensa di blocco e delle commissioni sulle transazioni.

Celo

Celo è una rete layer 1 nata nel 2017 da un fork di Go Ethereum (Geth). Tuttavia, ha apportato alcuni cambiamenti significativi, tra cui l'implementazione della PoS e un sistema di indirizzi unico. L'ecosistema Web3 di Celo include DeFi, NFT e soluzioni per effettuare pagamenti, con oltre 100 milioni di transazioni confermate. Su Celo, chiunque può utilizzare un numero di telefono o un indirizzo email come chiave pubblica. La blockchain è facilmente eseguibile con computer standard e non richiede un hardware speciale.
Il token principale di Celo si chiama CELO, è un utility token standard per le transazioni, la sicurezza e le ricompense. La rete Celo possiede anche cUSD, cEUR e cREAL come stablecoin. Queste sono generate dagli utenti e il loro peg è mantenuto tramite un meccanismo simile a quello di DAI di MakerDAO. Inoltre, le transazioni effettuate con le stablecoin di Celo possono essere pagate con qualsiasi altro asset di Celo.

Il sistema di indirizzi di CELO e le stablecoin puntano a rendere la criptovaluta più accessibile e ad aumentarne l'adozione. La volatilità del mercato crypto e le difficoltà fronteggiate dai chi si approccia per la prima volta a questo mondo, possono essere scoraggianti per molti.

THORChain

THORChain è un exchange decentralizzato (DEX) del tipo cross-chain permissionless. È una rete layer-1 creata utilizzando il Cosmos SDK. Inoltre, utilizza il meccanismo di consenso Tendermint per la convalida delle transazioni. L'obiettivo principale di THORChain è permettere di avere una liquidità decentralizzata cross-chain senza la necessità di un peg o un wrap degli asset. Per gli investitori multi-chain, il pegging e il wrapping aggiungono un ulteriore rischio al processo.

In effetti, THORChain funge da vault manager monitorando i depositi e i prelievi. Ciò aiuta a creare della liquidità decentralizzata e rimuove gli intermediari centralizzati. RUNE è il token nativo di THORChain, utilizzato per pagare le commissioni di transazione e anche per la governance, la sicurezza e la validazione. 

Il modello di Automated Market Maker (AMM) adottato da THORChain, utilizza RUNE come coppia base, questo significa che puoi scambiare RUNE con qualsiasi altro asset supportato. In un certo senso, il progetto funziona come un Uniswap cross-chain, con RUNE come asset di regolamentazione e sicurezza per le pool di liquidità.

Kava

Kava è una blockchain layer 1 che combina la velocità e l'interoperabilità di Cosmos con il supporto di sviluppo presente su Ethereum. Utilizzando un'architettura "co-chain", la rete Kava presenta una blockchain distinta per entrambi gli ambienti di sviluppo EVM e Cosmos SDK. Grazie al supporto IBC sulla co-chain Cosmos, gli sviluppatori possono distribuire applicazioni decentralizzate che interagiscono perfettamente tra gli ecosistemi Cosmos ed Ethereum. 

Kava utilizza il meccanismo di consenso Tendermint PoS, che fornisce molta scalabilità alle applicazioni sulla co-chain EVM. Finanziata da KavaDAO, la rete Kava offre anche incentivi agli sviluppatori on-chain, pensati per premiare i primi 100 progetti su ciascuna co-chain in base all'utilizzo. 

Kava ha un utility token nativo e di governance chiamato KAVA e una stablecoin ancorata al dollaro USA, chiamata USDX. KAVA viene utilizzato per pagare le commissioni di transazione e viene utilizzato dai validatori per generare il consenso sulla rete. Gli utenti possono delegare i KAVA in stake dietro ai validatori, per guadagnare una quota delle emissioni di KAVA. Staker e validatori possono anche votare le proposte di governance che governano i parametri sulla rete. 

IoTeX

IoTeX è una rete layer 1 nata nel 2017 con l'obiettivo di combinare la blockchain con l'Internet of Things. Tutto questo offre agli utenti il controllo sui dati generati dai loro dispositivi, consentendo di creare "DApp, asset e servizi machine-backed". Le tue informazioni personali hanno un valore e la loro gestione tramite blockchain garantisce che siano al sicuro e rimangano di tua proprietà.

La combinazione di hardware e software legata a IoTeX, offre una nuova soluzione per consentire alle persone di controllare la propria privacy e i propri dati senza sacrificare l'esperienza dell'utente. Il sistema che consente agli utenti di guadagnare degli asset digitali dai propri dati reali, è chiamato MachineFi.

IoTeX ha rilasciato due importanti prodotti hardware noti con il nome di Ucam e Pebble Tracker. Ucam è una telecamera di sicurezza domestica con caratteristiche avanzate, la quale consente agli utenti di monitorare la propria casa da qualsiasi luogo e in completa privacy. Pebble Tracker è un GPS smart con supporto 4G e funzionalità di monitoraggio e tracciamento. Non solo tiene traccia dei dati GPS, ma in tempo reale, anche dei dati ambientali, tra cui temperatura, umidità e qualità dell'aria.

In termini di architettura blockchain, la rete IoTeX ha una serie di protocolli di layer 2 costruiti su di essa. La blockchain fornisce degli strumenti per creare delle reti personalizzate che utilizzano IoTeX per la propria finalizzazione. Queste catene possono anche interagire tra di loro e condividere informazioni tramite IoTeX. Gli sviluppatori possono quindi creare facilmente una nuova sub-chain per soddisfare le esigenze specifiche del proprio dispositivo IoT. La moneta di IoTeX, IOTX, viene utilizzata per le commissioni di transazione, lo staking, la governance e la convalida della rete.



In chiusura

Al giorno d’oggi l'ecosistema blockchain presenta diverse reti layer-1 e protocolli layer-2. È facile confondersi, ma non appena si capiscono i concetti di base, diventa più facile capire la struttura e l'architettura nel loro complesso. Questa conoscenza può essere utile quando si studiano nuovi progetti blockchain, soprattutto quando questi si concentrano sull'interoperabilità tra le reti e sulle soluzioni cross-chain.