Layer 1 e Layer 2: facciamo chiarezza una volta per tutte sui livelli dei Protocolli Blockchain

Spesso abbiamo usato la parola “protocollo” parlando di criptovalute: ma a cosa si riferisce esattamente? E cosa sono i Layer 1 e 2?

Partiamo subito dicendo che un’applicazione maschera i dettagli tecnici di qualsiasi piattaforma e funge da interfaccia utente su una rete. Il livello dell’applicazione √® responsabile dell’astrazione delle operazioni di un sistema per consentire un utilizzo ottimale¬†per i consumatori finali.

Ad esempio, HTTP √® un livello primario che solo gli sviluppatori comprendono, mentre le pagine Web sono i livelli dell’applicazione con cui l’utente pu√≤ interagire facilmente.

blockchain layer 1 2

I layer, a volte indicati come livelli, vengono utilizzati per specificare l’insieme dei protocolli di comunicazione utilizzati su Internet e su altre reti di computer tradizionali. Lo stesso approccio pu√≤ essere applicato anche alle tecnologie di contabilit√† decentralizzata (DLT) come la blockchain. Pertanto, la comprensione approfondita della tecnologia blockchain richiede una certa conoscenza dei suoi diversi livelli – o layer. Utilizzeremo le due parole in modo intercambiabile.

Questa guida mira a spiegare in modo semplice e diretto il funzionamento interno dei protocolli e come si relazionano alla blockchain. Si noti che, contrariamente alle reti e ai protocolli noti come HTTP (protocollo di trasferimento ipertestuale) e TCP (protocollo di controllo della trasmissione)/IP (protocollo Internet), i modelli concettuali della rete blockchain devono ancora essere standardizzati. Pertanto, lo schema fornito qui è solo uno dei tanti modi per illustrare come i molteplici componenti di una rete blockchain funzionano insieme. Immergiamoci.

Protocolli Blockchain: ecco cosa sono

I protocolli blockchain sono componenti critici di una DLT – tecnologia di contabilit√† decentralizzata – basata su blockchain che facilitano la condivisione delle informazioni ed √® responsabile di processi come la convalida delle transazioni, la sicurezza del sistema, l’interazione dei nodi partecipanti, ecc.

Mentre continui a leggere, √® utile tenere a mente la pi√Ļ ampia definizione di protocollo: un insieme di regole definite al fine di gestire la comunicazione tra dispositivi.

Questa definizione si applica ugualmente al mondo informatico decentralizzato in cui pi√Ļ nodi o dispositivi informatici comunicano tramite Internet, ed alimentano le piattaforme blockchain. Nello spazio blockchain, questi protocolli definiscono come le informazioni vengono archiviate senza richiedere un controller centrale.

Thin Protocols 

Le reti legacy hanno quelli che chiamiamo protocolli “thin” e applicazioni “fat”. Nel TCP/IP di cui abbiamo parlato brevemente prima ad esempio, la maggior parte del valore generato viene acquisito nel livello dell’applicazione costruito su di esso. La maggior parte degli utenti tuttavia non √® a conoscenza del fatto che esista un livello di protocollo sottostante, nonostante il suo enorme valore. Ad esempio applicazioni come Facebook, Twitter e Google accumulano diversi miliardi di dollari di entrate all’anno, mentre gli sviluppatori di TCP/IP e HTTPS guadagnano appena un centesimo da ogni applicazione che gira sulla rete che hanno progettato.

Fat Protocols

I protocolli Fat si riferiscono al mondo inverso della blockchain, in cui la maggior parte del valore √® concentrata a livello di protocollo sottostante. Per questo si dice che il protocollo sia “grasso”, mentre solo una piccola parte del valore viene allocata a livello di applicazione, rendendola “sottile”. I protocolli Fat nello spazio blockchain operano quindi in netto contrasto con le regole Internet legacy, che rimangono ampiamente definite dalla configurazione TCP/IP, che non approfondiremo in questa sede.

Perché le criptovalute hanno protocolli fat e thin

Come affermato sopra, la blockchain inverte la relazione convenzionale tra protocolli e applicazioni. I primi due protocolli – Bitcoin ed Ethereum – offrono un quadro chiaro dell’interazione tra protocolli fat e app thin nel mondo dell’informatica decentralizzata.

Oggi Bitcoin ha una notevole capitalizzazione di mercato, mentre le entrate generate dalle applicazioni costruite su di esso – o da quelle che lo utilizzano – rimangono relativamente piccole. Lo stesso vale per Ethereum, nonostante le migliaia di applicazioni decentralizzate (DApp) che girano sulla piattaforma di smart contract.

√ą interessante notare che la disparit√† tra il valore di un protocollo sottostante e le applicazioni che lo sfruttano, prospera sul fatto che si tratta di un livello di dati condiviso, che capitalizza le criptovalute sottostanti attraverso la speculazione.

In particolare, il livello di dati condivisi semplifica l’ingresso di nuovi utenti e supporta applicazioni complesse che eseguono comandi.Questo stimola la creazione di pi√Ļ prodotti che creano un vivace ecosistema attorno al livello del protocollo, che a sua volta attira nuovi utenti.

Ciclo di mercato di Ethereum

Dimostriamolo con un breve case study. Prendiamo Ethereum e la sua criptovaluta nativa Ether (ETH). Il ciclo di solito si svolge così:

  • Il prezzo di ETH aumenta. Questo attira sviluppatori, speculatori e investitori.
  • Tutti comprano un po’ di ETH.
  • Il prezzo di ETH raggiunge un massimo locale, e i primi investitori, speculatori e sviluppatori realizzano un profitto.
  • Ingolositi da tutto questo e dai fondamentali solidi, queste parti interessate supportano o contribuiscono direttamente alla creazione di prodotti e servizi per Ethereum, sapendo che il valore delle loro criptovalute salir√† in parallelo al successo del protocollo.
  • Alcuni di questi prodotti e servizi avranno successo, attirando nuovi utenti su Ethereum.
  • I nuovi utenti diventeranno i nuovi sviluppatori, ed il ciclo ricomincia.

Ad esempio, il protocollo Ethereum consente ai trader di criptovalute di passare facilmente tra gli exchange decentralizzati (DEX) come Uniswap o Sushiswap tramite il portafoglio MetaMask. Tutti questi sono prodotti e servizi che espandono le funzionalit√† della rete e stimolano pi√Ļ o meno direttamente il valore della criptovaluta a salire.

Il fenomeno di questo ciclo di feedback segue la legge di Metcalfe, che afferma che il valore di una rete è determinato dalla sua base di utenti: maggiore è il numero di utenti, maggiore è il valore che matura grazie ad un effetto rete.

Protocolli Layer 1

Un protocollo di layer 1 √® in sostanza una blockchain. Esempi sono Ethereum, Solana o Avalanche. A volte chiamato livello di implementazione, si riferisce a un sistema associato all’architettura di base o principale di una rete blockchain. Un protocollo di livello uno imposta le regole e i parametri dell’intera rete, come il suo algoritmo di consenso, il tempo di blocco, il throughput delle transazioni, ecc. Ad esempio, il protocollo layer uno per Bitcoin utilizza un algoritmo di consenso proof-of-work (PoW), mentre Ethereum utilizza temporaneamente PoW , prima di passare a una rete PoS (Proof-of-Stake) completa tramite l’oramai famoso Merge.

Ethereum dimostra che – in alcuni casi – il livello uno pu√≤ essere preceduto da un “livello zero“, che pone le basi affinch√© i componenti supportino un nuovo livello sopra. Nel caso di Bitcoin, il livello zero comprende l’hardware, Internet e altri componenti volti a garantire il regolare funzionamento del livello uno.

Gli esempi precedenti illustrano quanto possano essere sfumati questi strati concettuali. Lo ribadiamo ancora, lo spazio blockchain è ancora un concetto nascente e non è stato ancora standardizzato.

Esempi

Un altro esempio di protocollo layer 1 √® la BNB Chain, che assomiglia a Ethereum nella funzionalit√† ma offre bassi costi di transazione e velocit√† di transazione pi√Ļ elevate.

Una nuova generazione di reti decentralizzate, tra cui le già citate Solana e Avalanche, sembra concentrarsi sulle DApp orientate alla finanza decentralizzata (DeFi) e ai token non fungibili (NFT). Nel frattempo, anche i protocolli di livello uno basati su PoW come BTC vengono adottati per scopi di pagamento, anche se con scarso successo per ora.

Sfortunatamente, nessuno dei protocolli esistenti √® riuscito ad imporsi come standard d’uso globale a livello di scalabilit√†, senza dover compromettere altri attributi blockchain come la decentralizzazione e la sicurezza. Questo √® il motivo per cui molti sviluppatori stanno proponendo l’uso di soluzioni layer 2. Vediamo di cosa si tratta.

Protocolli Layer 2

I protocolli layer 2, noti anche come soluzioni di secondo livello o protocolli blockchain off-chain, sono protocolli che si trovano sopra le reti di livello uno per trasportare parte del carico, fornendo funzionalità di scalabilità o addirittura interoperabilità.
I protocolli di livello due possono gestire l’elaborazione delle transazioni per conto della rete di base. Nella maggior parte dei casi, le opzioni off-chain sono progettate per risolvere i limiti di scalabilit√† e le difficolt√† operative della piattaforma nativa. Diamo un’occhiata ad alcune delle soluzioni di livello due disponibili.

State Channels

I canali di stato sono meccanismi utilizzati per consentire agli utenti di condurre direttamente operazioni tra loro su uno strato esterno a una blockchain (off-chain). Segnalano i risultati alla blockchain solo quando un canale si chiude. Un ottimo esempio di protocollo di livello due che utilizza i canali di stato è Lightning Network.

Lightning Network √® un canale di pagamento di livello due che opera sopra la blockchain di Bitcoin, che mira a elaborare micro transazioni off-chain al fine di decongestionare la catena principale, liberandola per transazioni pi√Ļ grandi.

Plasma

Plasma √® una soluzione di ridimensionamento per la blockchain di Ethereum. A differenza di Lightning Network di Bitcoin, Plasma adotta un approccio diverso, in quanto fornisce un framework generalizzato che supporta la creazione di altre “catene figlie” basate su Ethereum.

Plasma utilizza Merkle Trees oltre a contratti intelligenti per creare quelle che sono essenzialmente versioni ridotte di Ethereum. Sfortunatamente, il modello Plasma originale non è mai stato implementato ed Ethereum si sta ora concentrando su altre soluzioni di livello due come Optimistic Rollups.

Optimistic Rollups

Optimistic Rollup √® una tecnologia off-chain creata per migliorare i contratti intelligenti di Ethereum e l’ecosistema DApp attraverso il ridimensionamento. Questo tipo di soluzione consentir√† a Ethereum di scalare a 100-2.000 transazioni al secondo (tps), rispetto ai suoi attuali 10-20 tps. Si noti che OR √® considerato il successore di Plasma.

Il principale candidato √® Optimism, che √® stato integrato con Uniswap v3 poco dopo il lancio della nuova versione DEX. Durante la fase di dimostrazione, Uniswap √® stata in grado grazie a¬†Optimism di ridurre i costi del gas fino a 100 volte e di migliorare l’esperienza lato utente.

Le soluzioni di ridimensionamento di livello due preparano il terreno per la proliferazione delle DApp, impedendo che i limiti dei protocolli di livello uno vengano trasferiti alle piattaforme di livello tre, che poi non sono altro che le Dapp stesse.

Nel caso di Ethereum, le applicazioni in esecuzione su di esso esauriscono costantemente la sua capacità di rete, causando colli di bottiglia. Le soluzioni di secondo livello mirano a decongestionare la rete al fine di risolvere il problema delle tariffe elevate e dei tempi di conferma lenti.

Protocolli layer 3

I protocolli di livello tre – comunemente noti come applicazioni, e mai chiamati layer 3 nei miei articoli – sono costituiti dai protocolli che consentono alle applicazioni di essere eseguite su blockchain, nonch√© dalle applicazioni stesse. Questi sono i famosi protocolli “sottili” discussi in precedenza.
I protocolli blockchain di livello tre possono essere suddivisi in due sottolivelli principali: applicazione ed esecuzione, a seconda del caso d’uso di una determinata DApp.

La parte dell’applicazione si occupa appunto di app rivolte all’utente, intese a facilitare le interazioni dell’utente con una blockchain, per la quale i componenti principali sono API, interfacce utente (UI) e script. Le DApp in questa categoria interagiscono con la blockchain di base utilizzando le API.

Il livello esecuzione invece gestisce le regole e i contratti intelligenti. In quanto tale, contiene il succo effettivo dell’applicazione, che √® il codice.

Quando un utente avvia una transazione ad esempio, il processo si sposta dal livello dell’applicazione al livello di esecuzione. Nota che blockchain diversi supportano linguaggi di programmazione diversi durante la creazione di contratti intelligenti. Ad esempio Ethereum usa Solidity, mentre altri supportano C++. Altri linguaggi di programmazione leader per la creazione di contratti intelligenti includono JavaScript (NEO) e Golang (Hyperledger).

Diamo un’occhiata ad alcuni dei protocolli di livello tre, altrimenti noti come applicazioni decentralizzate, che variano notevolmente e si presentano in forme diverse.

Uniswap

Uniswap √® uno dei pi√Ļ grandi DEX nello spazio ed √® alimentato dalla blockchain di Ethereum. A differenza delle piattaforme di trading centralizzate come Binance e Coinbase, Uniswap opera senza un order book. Al contrario, utilizza un framework di market-making automatizzato (AMM) per fornire liquidit√† di trading. Essendo open source, la prima iterazione del DEX √® stata copiata da un rivale. Per questo motivo ha rilasciato una licenza business source per la versione 3 che impedisce agli sviluppatori di utilizzare il suo codice per due anni.

Yearn.finance

Yearn.finance √® una suite di DApp DeFi che operano sulla blockchain di Ethereum per aiutare gli utenti ad ottenere in modo passivo i rendimenti pi√Ļ elevati sui fondi depositati su piattaforme decentralizzate. Alcuni dei prodotti in yearn.finance includono Vaults, Earn, Zap, yInsure e StableCredit.

NBA Top Shot

NBA Top Shot √® una piattaforma NFT leader che offre i migliori highlights NBA in formato video. La piattaforma consente ai fan dell’NBA di acquistare e scambiare questi highlights NFT, che variano in valore e rarit√†. Il loro valore dipende anche dal giocatore in evidenza. Ad esempio, un LeBron James NFT √® stato venduto a $ 200.000 lo scorso anno.

Alien Worlds

Alien Worlds √® un gioco basato su NFT che utilizza lo spazio DeFi per creare un’economia interna e la competizione tra i giocatori.

Considerazioni finali

Le spiegazioni di cui sopra descrivono in dettaglio i vari livelli di una rete decentralizzata, fornendo un approccio non troppo tecnico per comprendere la tecnologia blockchain, in particolare il modo in cui i diversi livelli interagiscono per tirare fuori il meglio da una piattaforma decentralizzata. Si noti che la mancanza o la presenza di un livello influisce sull’attrattiva complessiva di una rete distribuita.

Il layer 1 √® fondamentale poich√© costituisce l’infrastruttura di base per supportare i sistemi decentralizzati. I protocolli layer 2 mitigano le carenze di scalabilit√† della blockchain sottostante. Sfortunatamente la maggior parte dei protocolli di livello tre (le DApp sostanzialmente) sono oggi eseguiti direttamente sui protocolli di livello uno, saltando il livello due. Non sorprende che questi sistemi non funzionino ancora bene come vorremmo.

Alla fine le applicazioni di livello tre creano casi d’uso reali per le blockchain, quindi sono decisamente importanti. Ma non produrranno mai lo stesso valore della loro blockchain di base.