Da quando Vitalik Butler (creatore di Ethereum) ha iniziato a porsi il problema del trilemma della blockchain, molti team di sviluppo hanno cercato di proporre soluzioni per favorire una migliore scalabilità della rete Ethereum, senza dover accettare troppi compromessi dal punto di vista della sicurezza e della decentralizzazione.
Dal 2022, forse complice il crollo di quell’anno del mercato delle criptovalute, si è assistito a un proliferare di proposte Layer 2, favorito dal bisogno di ricorrere a soluzioni sempre più strutturate per attirare potenziali nuovi investitori.
In questo articolo ci focalizzeremo sulle Layer 2 su Ethereum, ma questa tecnologia non è certo un’esclusiva di questo ecosistema: anche su altre blockchain sono state sviluppate infrastrutture L2, come ad esempio Lightning Network su Bitcoin, che velocizza il tempo necessario a completare un pagamento.
Le soluzioni basate su Roll Up
Una delle architetture più diffuse nelle blockchain Layer 2 è quella basata sulla tecnologia Roll Up.
Con questa modalità, le transazioni non sono immediatamente finalizzate nel momento in cui avvengono: sul Layer 2 opera infatti un servizio chiamato Sequencer (o aggregatore) che impacchetta molteplici transazioni in un unico lotto che viene poi inviato a uno Smart Contract su Layer 1.
Questo Smart Contract effettua un’unica Commit con cui valida e scrive in maniera irrevocabile le diverse transazioni: questo permette un aumento delle prestazioni e una diminuzione delle commissioni addebitate all’utente finale.
Esistono due tipi di Roll Up: Optimistic o Zero Knowledge (ZK). I Roll Up Optimistic assumono che tutte le transazioni incluse nel batch dal Sequencer siano valide e non richiedano alcuna prova per verificare la loro correttezza. I Roll Up ZK, invece, verificano le transazioni producendo una prova crittografica della loro validità.
La crittografia STARK
Un particolare tipo di Rollup ZK è lo STARK, acronimo che significa “Scalable Transparent Argument of Knowledge”. STARK è un metodo crittografico in cui un endpoint può dimostrare a un altro endpoint che una determinata affermazione è vera senza rivelare altre informazioni. STARK funziona sfruttando un particolare tipo di funzioni hash resistenti alle collisioni, per convalidare la verità di un’affermazione senza condividere i dettagli dietro di essa.
Gli zk-STARK, non richiedendo un Trusted Setup, hanno un elevato grado di sicurezza e sono più resistenti a certi tipi di attacchi maliziosi: il loro funzionamento non si basa su un’istanza di parametri crittografici per cui sono meno esposti agli exploit. Tutti questi vantaggi hanno però un costo: la tecnologia STARK richiede requisiti minimi di larghezza di banda e storage, e server con ottime capacità computazionali necessarie a gestire le complesse prove crittografiche prodotte da questo sistema.
Altri tipi di Layer 2 su Ethereum
La tecnologia Roll Up, pur essendo molto diffusa, non esaurisce l’offerta delle soluzioni Layer 2 su Ethereum. Altri tipi di Layer 2 su questa chain sono la tecnologia State Channel o le Side Chain.
Lo State Channel è un Layer 2 che consente a due o più parti di effettuare transazioni off chain, creando un canale di comunicazione tra i loro endpoint che aggiorna i rispettivi saldi alla conclusione delle transazioni. Lo State Channel offre una privacy più robusta e abbatte i tempi di latenza, ottimizzando la velocità dell’elaborazione e i costi di commissione. La migliore privacy è data dal fatto che su questo tipo di L2 vengono pubblicati solo i totali finali delle transazioni, mentre i dettagli delle transazioni intermedie rimangono privati.
Una Side Chain è una blockchain indipendente, ma collegata alla blockchain principale tramite un bridge, che consente il trasferimento di asset tra i due sistemi. Una Side Chain è un tipo da particolare di Layer 2, poiché non è un’estensione della blockchain principale ma un’altra infrastruttura che può impiegare un proprio meccanismo di consensus e una propria coin. Per questo motivo alcune classificazioni escludono le Side Chain dal gruppo delle Layer 2 mentre altre, a causa dell’elevato grado di compatibilità con i programmi della chain principale, le accorpano a questa famiglia. Un aspetto interessante delle Side Chain sono gli ambienti di sviluppo offerti, che possono anche profondamente differire con i tool impiegati per sviluppare sulla chain principale.
Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine
Una macchina virtuale Ethereum (EVM) a zero knowledge (zk) è una macchina virtuale capace di eseguire gli Smart Contract della rete Ethereum, declinandoli in modo che siano compatibili con le prove crittografiche richieste dalla validazione ZK. In questo modo viene garantita una doppia compatibilità con i due paradigmi. Le zkEVM rientrano perciò nella categoria dei rollup zero knowledge, e sono un’innovativa soluzione per incrementare il throughput abbattendo il costo delle commissioni. Un ulteriore vantaggio delle zkEVM è che sono in grado di eseguire gli Smart Contract sviluppati per la rete Ethereum senza richiedere modifiche al codice nativo.
Layer 2: tra innovazione tecnologica e speculazione
Molte soluzioni Layer 2 hanno apportato importanti innovazioni tecnologiche, ma sono apparse sul mercato anche proposte guidate più dall’obbiettivo di raccogliere liquidità piuttosto che di aggiungere contenuti significativi all’esperienza utente. Un’azienda che stia valutando di integrare la propria infrastruttura IT con una Layer 2, magari per gestire la tracciabilità o produrre NFT per beni di lusso, dovrebbe compiere un’attenta valutazione della piattaforma con cui intende interfacciarsi, oppure affidarsi a soluzioni Layer 2 già consolidate e con un portfolio di casi d’uso ben documentato.
