I rollup della blockchain hanno la capacità di trasferire compiti computazionalmente pesanti a una sidechain, che può alleviare la congestione sulla mainchain e stabilizzare allo stesso tempo le commissioni di rete e i tassi di transazione.
Molte iniziative blockchain continuano a lottare con il problema della scalabilità, nonostante il fatto che le reti decentralizzate possano offrire diversi e importnati vantaggi rispetto alle strutture centralizzate.
Anche se una base di utenti in espansione è positiva, una maggiore congestione della rete può causare un aumento dei costi di transazione e un ritardo nel throughput, che a sua volta può avere un’influenza negativa sull’esperienza dell’utente. Le aziende hanno iniziato a studiare soluzioni di scalabilità come gli optimistic rollup (OR) e gli zero-knowledge rollup (zk-Rollup) come reazione a questa difficoltà che stanno affrontando. P
er alleviare la congestione sulla mainchain, queste prove crittografiche hanno lo scopo di spostare le procedure ad alta intensità di calcolo su una sidechain. In questo modo, i costi di rete e la velocità delle transazioni saranno stabili. Anche se le funzionalità di molti protocolli rollup sono abbastanza simili tra loro, ogni progetto aspira a servire un gruppo diverso di consumatori all’interno dell’ecosistema blockchain. Le integrazioni dei rollup sono ancora guidate dall’obiettivo della scalabilità e della privacy, che aiuta anche a supportare altri processi crittografici come il Secure Multi-Party Computation (SMPC).
Indice dei contenuti
Che cos’è un rollup
Nella mainnet di Ethereum (ETH), i rollup sono smart contract frequenti che svolgono la funzione di fungere da relè tra la mainchain e il Layer 2, dove avvengono i calcoli. I rollup stanno rapidamente diventando una delle scelte più comuni per le reti blockchain che cercano una soluzione di scalabilità di livello 2. Questi protocolli trasferiscono l’attività di transazione dalla mainchain al livello 2, dove avvengono le computazioni.
Questi protocolli trasferiscono l’attività delle transazioni dalla mainchain a una sidechain, pur conservando i dati delle transazioni sulla mainchain. Tuttavia, poiché la mainchain e la sidechain possono interagire tra loro, sono in grado di eseguire in parallelo mantenendo la connessione. Di conseguenza, le reti blockchain diventano più scalabili, poiché le procedure che richiedono una quantità significativa di potenza di elaborazione si spostano dalla mainchain, riducendo così la congestione.
Ne è un esempio il fatto che la mainchain di Ethereum è ora in grado di eseguire 15 transazioni al secondo (TPS). Questo numero può salire fino a 1.000 TPS se si utilizzano i rollup, che assicurano che solo i dati più importanti dei contratti intelligenti vengano ritrasmessi alla mainchain, lasciando il resto dei dati sulla sidechain. Il processo di arrotolamento di molte transazioni in un singolo blocco e la successiva pubblicazione delle transazioni verificate sulla mainchain viene definito “rollup”, che è anche il nome della frase.
Diverse iniziative in tutto l’ecosistema della blockchain stanno unendo l’infrastruttura di rollup con le sidechain per stabilire protocolli sicuri e proteggere la privacy degli utenti. In questo modo, si vuole raggiungere un compromesso tra i tre obiettivi opposti indicati nel Trilemma della Blockchain. Queste priorità sono la sicurezza, la scalabilità e la decentralizzazione.
Che cos’è un zk-Rollup
Incorporando le sidechain nel suo design, gli Zero-Knowledge Rollup, chiamati anche come zk-Rollup, migliorano le capacità fondamentali dei rollup. In generale, le sidechain consentono a una parte di dimostrare a un’altra che una transazione è legittima senza rivelare altre informazioni oltre al fatto che la transazione stessa è legittima.
Nel contesto delle transazioni su blockchain, le sidechain hanno il potenziale per ridurre la quantità di potenza di calcolo e di spazio di archiviazione necessari per convalidare un blocco di transazioni dopo che è stato trasmesso alla mainchain. Ciononostante, è ancora possibile verificare le transazioni perché non è necessario avere una conoscenza completa dei dati. In altre parole, la sidechain ha già verificato ogni transazione e, di conseguenza, le transazioni sulla mainchain sono automaticamente legittime. Per essere più precisi, i protocolli zk-Rollup facilitano il dialogo tra transactor e relayer:
I transactor sono responsabili della produzione dei dati delle transazioni e della loro trasmissione alla rete. Questi dati sono costituiti da un indirizzo “to” e “from” indicizzato, dal valore della transazione, dalla tariffa applicata dalla rete e da un numero che viene utilizzato una sola volta (nonce). Gli indirizzi indicizzati richiedono meno risorse di elaborazione e il valore della transazione determina la quantità di denaro che può essere depositata e ritirata. Il valore della transazione viene quindi registrato in un altro Merkle Tree, mentre gli indirizzi vengono aggiunti al primo Merkle Tree.
La responsabilità di raccogliere le transazioni e preparare i rollup ricade sulle spalle dei relayers. I relayers producono una prova chiamata Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge (zk-SNARK), che confronta lo stato della blockchain prima e dopo ogni transazione (cioè i saldi nei portafogli).La catena principale viene aggiornata con un hash che può essere verificato come risultato delle modifiche.Anche se quasi tutti possono fungere da relayer, per farlo devono prima impegnare la loro criptovaluta in uno smart contract.
zk-Rollup: Caratteristiche e possibili applicazioni
È possibile abilitare un’ampia gamma di funzioni per i token fungibili, i token non fungibili (NFT) e le app decentralizzate (dApp) facendo uso di zk-Rollup.
Hermez
Sulla blockchain di Ethereum, la piattaforma Hermez fa uso di zk-Rollup per massimizzare l’efficienza dei trasferimenti di token sicuri e a basso costo.Mentre i soldi vengono trasferiti, sono memorizzati in uno smart contract ospitato sulla mainchain. Le prove crittografiche zk-SNARK vengono generate off chain.
Questi zk-SNARK aiutano a verificare ogni lotto di transazioni che vengono registrate sulla mainchain. In questo modo si riduce la congestione della rete e si ottiene una velocità di elaborazione più costante. Inoltre, dato che ogni transazione è registrata sulla mainchain, chiunque può ricreare lo stato attuale delle transazioni e la loro storia.A causa di questa dinamica, la censura e la centralizzazione dei coordinamenti di zk-Rollup, che prevedono transazioni in batch, sono più difficili da attuare. Nel 2021, il noto progetto di scalata di Ethereum Layer-2 noto come Polygon (MATIC) ha acquistato Hermez.
Immutabile X (IMX)
Per facilitare il conio e il trading di NFT basati su Ethereum, il team di Immutable X ha sviluppato il proprio protocollo. Il protocollo intende fornire ai clienti conferme rapide delle transazioni, una maggiore scalabilità e l’eliminazione delle gas fee, il tutto mantenendo il proprio status di non-custodia.
Immutable X (IMX) trasferisce migliaia di transazioni fuori dalla mainchain utilizzando zk-Rollup, e poi pubblica le prove che risultano da queste transazioni sulla mainchain, dove uno smart contract conferma l’autenticità delle transazioni. I beni di un utente sono conservati in uno smart contract sulla mainchain, proprio come in molti altri protocolli, finché non viene prodotta una prova accettabile.
Se sei interessato ad approfondire il funzionamento di questo progetto e se il token IMX può essere una buona idea di investimento, corri a leggere la nostra guida completa:
Immutable X: guida ad un Layer 2 di Ethereum che si concentra su GameFi ed NFT
DeversiFi Launch Market (DLM)
DeversiFi è un’azienda che non solo offre un protocollo per un exhcange decentralizzato (DEX), ma ha anche lanciato un’iniziativa chiamata DeversiFi Launch Markets (DLM).
La partecipazione a questi mercati consente di stabilire i prezzi di mercato dei token, che sono determinati attraverso l’uso di fattori quali le aste inverse e la liquidità in corso. Poiché i DLM sono generati sul Layer 2, non è necessario pagare alcuna commissione per il gas e i partecipanti mantengono il pieno controllo del proprio denaro.
zkSync
zkSync è una soluzione di scaling per il Layer-2 di Ethereum, sviluppata dal team di Matter Labs.Riduce la quantità di costi di gas sostenuti come risultato delle transazioni sulla rete.
Uno smart contract sulla mainchain memorizza ether (ETH) e token ERC-20 utilizzando l’infrastruttura zk-Rollup, mentre lo storage computazionale avviene off chain. I contratti della mainchain sono responsabili della generazione e della verifica degli zk-SNARKS, proprio come avviene per altri protocolli di trasferimento di valore.
Analogamente ad altri protocolli, questi zk-SNARK verificano ogni transazione inclusa in un particolare blocco rollup e i dati prodotti di conseguenza sono resi pubblici.
Se sei interessato ad approfondire il funzionamento di questo protocollo, corri a leggere la nostra guida completa:
ZKSync: un layer 2 di Ethereum da non sottovalutare. Airdrop in arrivo?
Aztec Protocol
Il protocollo Aztec fa uso non di uno, ma di due diversi tipi di programmi “circuito” zk-SNARK codificati: un circuito rollup e un circuito privacy. Per mantenere la riservatezza degli utenti, il circuito di privacy verifica ogni singola transazione per assicurarsi che sia corretta e trasferisce le transazioni direttamente dall’hardware dell’utente.
Il circuito di rollup ha il compito di determinare se ogni lotto di prove, che al momento hanno un valore di 128, è accurato o meno. Il circuito di rollup si occupa anche di tenere aggiornato un database contenente i dati crittografati delle transazioni. Nonostante Aztec sia responsabile della produzione di tutte le prove di zk-Rollup attualmente in uso, l’azienda ha in programma di decentralizzare questa funzione appaltandola a terzi.
Questi ultimi visualizzeranno solo i risultati crittografati delle prove di privacy, eliminando così la possibilità di tentativi di censura perché tutte le transazioni appariranno come numeri casuali. Questo vale indipendentemente dal fornitore finale del servizio.
Cosa significa avere un optimistic rollup
Mentre gli zk-Rollup sono diventati piuttosto diffusi, numerosi progetti hanno iniziato a esplorare l’uso degli Optimistic Rollup (OR) sulle reti blockchain. Gli Optimistic Rollup sono un tipo di rollup più ottimistico rispetto ai rollup tradizionali. Gli OR sono un’altra soluzione Layer-2 che opera in parallelo con la mainchain di Ethereum.
Tuttavia, a differenza dei zk-Rollup, gli OR trasmettono solo il minimo indispensabile di informazioni alla mainchain e generano prove solo quando c’è un sospetto di frode.Questa caratteristica conferisce loro una qualità “ottimistica”. Di conseguenza, gli zk-Rollup sono spesso definiti “prove di validità”, mentre gli OR sono più comunemente riconosciuti come “prove di frode”. Impegnando un’obbligazione nello smart contract OR, quasi tutti possono assumere il ruolo di aggregatore, proprio come fanno i relayers di zk-Rollup.Di seguito viene spiegato come funziona la procedura completa:
Gli utenti commettono prove di frode e gli aggregatori si iscrivono ai servizi quando inviano transazioni a optimistic rollup off chain.
Come funziona un optimistic rollup
La transazione viene distribuita localmente dall’aggregatore, il che porta alla generazione di un nuovo smart contract. Dopo il completamento del calcolo della Merkle root, l’aggregatore ritrasmette la transazione insieme alla nuova radice di stato calcolata alla catena principale.
Gli utenti hanno la possibilità di contestare i risultati di un aggregatore se sospettano che quest’ultimo abbia prodotto una radice di stato fraudolenta, che potrebbe includere una transazione non valida.
I partecipanti possono iscriversi a questa sfida caricando la radice di stato corretta e le prove Merkle necessarie per convalidarla.
L’obbligazione dell’aggregatore colpevole, così come le obbligazioni degli altri aggregatori che hanno costruito sopra il blocco non valido, saranno ridotte e i ricavi saranno inviati all’utente che ha effettuato la segnalazione.
Quando viene trovato un blocco non valido e la prova di frode è stata completata, la catena Layer-2 torna indietro e riprende dall’ultimo blocco non fraudolento.Questo accade quando viene trovato un blocco non valido. Sebbene molti ritengano che gli OR forniscano una maggiore supervisione, altri sottolineano le seguenti difficoltà:
- Stato non valido
L’uso degli OR rende possibile la presenza di uno stato non valido sulla blockchain.Di conseguenza, uno stato non valido potrebbe persistere fino a quando non viene fornita la prova di una frode, che potrebbe non verificarsi mai. - Sicurezza
Poiché le OR si basano sulla teoria dei giochi, è possibile che siano più suscettibili di essere attaccate. Poiché gli utenti hanno la possibilità di segnalare attività fraudolente, vi è un maggior numero di potenziali effetti negativi. - Scalabilità
È possibile che le OR necessitino di maggiori risorse di elaborazione sulla mainchain all’aumentare del numero di transazioni, con conseguente aumento dei prezzi.
Alcuni progetti che illustrano alcuni dei principali optimistic rollup
Nonostante questi ostacoli, un gran numero di aziende sta continuando a studiare la possibilità di sviluppare rollup ottimistici e la tecnologia sta avanzando abbastanza rapidamente. Di seguito parleremo di alcune delle più importanti iniziative di Optimistic Rollup.
Optimism Ethereum (OE)
Optimism Ethereum (OE) è una soluzione di rollup che funziona come un meccanismo di scalatura Layer-2 per le applicazioni Ethereum, simile alle precedenti soluzioni di rollup. In poche parole, la piattaforma emula l’esperienza degli sviluppatori della Ethereum Virtual Machine (EVM), rendendo molto più semplice la costruzione e la distribuzione di soluzioni rollup interoperabili tra loro.
Inoltre, le interfacce utente (UI), le integrazioni di wallet off-chain e gli attuali smart contract Solidity sono tutti supportati dal protocollo, come indicato nella documentazione ufficiale di OE.
Arbitrum (ARB)
La blockchain Arbitrum Rollup è una soluzione Layer-2 che, come gli altri rollup, è costruita sulla blockchain di Ethereum.
Otre a questo, Arbitrum consente un’esperienza più confortevole sia per gli sviluppatori che per gli utenti, fornendo il supporto per le seguenti caratteristiche:
- Ethereum utilizza il protocollo di comunicazione Ethereum come interfaccia per la chiamata di procedura remota (RPC), che garantisce la compatibilità con le integrazioni di terze parti.
- Pieno supporto per la Ethereum Virtual Machine (EVM) Poiché Arbitrum fornisce pieno supporto per la Ethereum Virtual Machine (EVM), tutti i linguaggi per smart contract sono compatibili con la mainchain di Ethereum.
- Strumenti Ethereum:In modo analogo, il protocollo si avvale di strumenti Ethereum di frontend come Truffle, Hardhat, The Graph ed ether.js per integrare ulteriormente Arbitrum con Ethereum.
- Gli utenti di Arbitrum Rollup hanno ora accesso a una collezione di strumenti che, combinati tra loro, riducono i costi di implementazione dei contratti intelligenti mantenendo il loro livello di decentralizzazione e sicurezza.
Se sei interessato ad approfondire il funzionamento di questo progetto e se il token IMX può essere una buona idea di investimento, corri a leggere la nostra guida completa:
Arbitrum: guida semplice e completa al suo ricco ecosistema
Boba Network (OMG)
La rete Boba è un Optimistic Rollup che combina le capacità dell’ambiente aperto (OE) open-source con gli sforzi di ricerca e sviluppo della OMG Foundation e di Enya. Il prodotto finale è una piattaforma che si avvale delle tecnologie sviluppate da Enya per proteggere la privacy degli utenti, nonché del throughput veloce e dei prezzi bassi di OMG Plasma.
Boba si basa su una tecnologia chiamata Safe Multi-Party Computation (SMPC), che consente l’analisi collaborativa dei dati senza divulgare materiale sensibile e permette di eseguire calcoli congiunti che mantengono la sicurezza dei dati preservando il controllo su chi riceve le conclusioni verificate.Entrambe queste caratteristiche sono necessarie per il corretto funzionamento di Boba.
Questo framework è stato sviluppato per fornire supporto alle applicazioni decentralizzate che sono veloci, hanno un costo minimo e sono private. Il team di Boba ha deciso di basarsi su OE, poiché il protocollo è praticamente indistinguibile da quello della mainchain di Ethereum. Per questo motivo, è stata mantenuta la compatibilità con EVM e Solidity, il che semplifica il processo di migrazione degli smart contract da Ethereum (Layer 1) a Boba (Layer 2).
La OMG Foundation sta rilasciando un token di governance Boba, noto anche come BOBA, con l’intento di portare la governance DAO nella rete Boba. Attraverso un airdrop, gli attuali titolari di token OMG riceveranno BOBA in rapporto 1:1 come parte di questo progetto. In questo modo il token verrà distribuito a un numero maggiore di partecipanti e l’ecosistema di Boba verrà ampliato.
