Le blockchain promettono di rivoluzionare ogni settore, dai servizi finanziari (DeFi) a Internet (Web3). Tuttavia, allo stato attuale, la maggior parte di esse è ancora troppo lenta e costosa per un utilizzo di massa. Mentre le transazioni Visa vengono elaborate a un costo fisso in una frazione di secondo, le transazioni Ethereum possono richiedere minuti durante i periodi di congestione, con costi imprevedibili.
Fortunatamente, gli sviluppatori blockchain stanno lavorando a soluzioni per superare questi colli di bottiglia. I miglioramenti del Layer 1, come Ethereum 2.0, promettono di velocizzare le transazioni. Nel frattempo, le soluzioni di scalabilità del Layer 2, come i rollup e i canali di stato, eliminano la congestione spostando le transazioni dalle blockchain primarie per elaborarle più rapidamente ed economicamente.
I rollup ZK sono diventati molto popolari nella comunità crypto grazie al loro approccio decentralizzato e all'attenzione alla privacy, e potrebbero guadagnare ulteriore popolarità con l'ascesa degli zkEVM.
Scalabilità 101
Vitalik Buterin descrive le sfide della blockchain come una “trilemma blockchainQuesto termine si riferisce al compromesso tra sicurezza, scalabilità e decentralizzazione. In breve, l'idea è che qualsiasi miglioramento della scalabilità comporterà un sacrificio in termini di decentralizzazione o sicurezza. Ad esempio, un intermediario centralizzato potrebbe velocizzare le transazioni ma danneggiare la decentralizzazione.
Ethereum e altre blockchain sperano di affrontare queste sfide modificando i meccanismi di consenso e introducendo concetti come lo "sharding". Ad esempio, lo sharding dividerebbe la blockchain in parti individuali chiamate "shard". Ogni shard avrebbe il proprio stato e la propria cronologia delle transazioni, aprendo la strada all'elaborazione parallela delle transazioni.
Oltre a queste modifiche di "livello 1", le soluzioni di "livello 2" introducono funzionalità di elaborazione off-chain. Ad esempio, gli optimistic e gli zk-rollup elaborano batch di transazioni off-chain prima di reintrodurle come un'unica transazione "aggregata". I canali di stato utilizzano canali di comunicazione bidirezionali tra i partecipanti per confermare le transazioni.
Cosa sono gli ZK-Roll Ups?
Le transazioni a conoscenza zero (ZK) raggruppano le transazioni per migliorare la velocità di elaborazione di una blockchain riducendo al contempo i costi di transazione. Grazie al supporto per trasferimenti istantanei, sicuri e decentralizzati, questo approccio affronta i problemi di scalabilità della blockchain senza incorrere nel trilemma della blockchain (sebbene sia computazionalmente più oneroso di altri).
Ecco una spiegazione più dettagliata del loro funzionamento:
- Un utente invia una transazione a uno smart contract zk-rollup sulla rete principale di Ethereum.
- L'operatore zk-rollup esegue la transazione in un ambiente off-chain.
- L'operatore genera una prova crittografica che convalida la corretta esecuzione delle transazioni senza rivelare i dati effettivi della transazione.
- L'operatore invia la prova allo smart contract zk-rollup.
- Se valido, il contratto zk-rollup viene aggiornato per riflettere il nuovo stato.
Il segreto del suo successo risiede nella prova crittografica. Sebbene la matematica sia complessa, si può visualizzare l'approccio generale come una serie di test. Supponiamo che qualcuno affermi di essere il miglior fornaio del mondo, ma non voglia fornire una ricetta per dimostrarlo. Potrebbe dimostrare di esserlo attraverso una serie di assaggi, senza però rivelare la sua ricetta.
zkEVM accelera l'adozione
Gli ZK-rollup rappresentano solo ~ $ 1 miliardi di $ 30 + miliardo del valore totale bloccato (TVL) in Ethereum, ovvero circa il 3% del mercato totale. Le soluzioni più popolari includono zkSync Era e dYdX, sebbene anche Starknet, Loopring e altri protocolli rimangano diffusi.
Tuttavia, gli zk-rollup si trovano di fronte a un paio di ostacoli per una più ampia adozione. In primo luogo, molti appassionati di criptovalute sperano Ethereum 2.0 ciò annullerà la necessità di tali soluzioni (anche se questi cambiamenti avranno un impatto minimo sui prezzi del gas). In secondo luogo, fino a poco tempo fa, la maggior parte delle soluzioni zk-rollup non erano compatibili con EVM, il che le rendeva poco utili per la maggior parte dei casi d'uso di Ethereum.
L'ascesa degli zkEVM, o zk-rollup compatibili con EVM, potrebbe aiutare questi ultimi a conquistare una maggiore quota di mercato. Queste soluzioni supportano smart contract e dApp, riducendo al contempo i costi del gas e aumentando la velocità di trasmissione della rete Ethereum. Il vantaggio principale è che gli sviluppatori possono migrare facilmente i propri smart contract agli zkEVM senza dover riscrivere completamente le proprie applicazioni.
Sono in fase di sviluppo diversi tipi di zkEVM:
- Tipo 1 – Le zkEVM di tipo 1 puntano alla piena compatibilità con Ethereum senza alterarne il nucleo. Tuttavia, questa purezza si traduce in tempi di verifica più lunghi, rendendole meno efficienti rispetto ad altri tipi. Esempio: Scroll zkEVM.
- Tipo 2 – Le zkEVM di tipo 2 bilanciano la compatibilità con lievi modifiche per migliorare i tempi di dimostrazione. Sebbene la maggior parte delle dApp di Ethereum funzioni con esse, potrebbero essere necessarie piccole modifiche per migliorarne le prestazioni. Esempio: Optimism.
- Tipo 2.5 – Gli zkEVM di tipo 2.5, noti anche come zkEVM equivalenti al gas, riducono i tempi di fornitura nel caso peggiore aumentando i costi del gas per alcune operazioni. Sebbene più costoso, questo approccio è meno rischioso rispetto a modifiche più radicali all'EVM.
- Tipo 3 – Le zkEVM di tipo 3 presentano dei compromessi per migliorare i tempi di dimostrazione e sono più facili da sviluppare. Sebbene la maggior parte delle applicazioni continuerà a funzionare, alcune potrebbero richiedere una riscrittura per essere compatibili con la zkEVM. Esempio: Polygon zkEVM.
- Tipo 4 – Gli zkEVM di tipo 4 compilano il codice sorgente degli smart contract direttamente in ZK-SNARK, con conseguenti tempi di verifica molto rapidi. Tuttavia, ciò introduce una maggiore incompatibilità con alcune applicazioni, poiché gli indirizzi dei contratti potrebbero non corrispondere a quelli sull'EVM e potrebbero non supportare completamente il bytecode dell'EVM. Ad esempio: zkSync Era.
Polygon e zkSync hanno lanciato le prime soluzioni zkEVM alla fine di marzo 2023. Sebbene entrambe le soluzioni vantino un lungo elenco di progetti crypto che intendono adottarle, entrambi i team hanno raccomandato di utilizzare queste prime versioni con cautela. Potrebbero infatti presentare problemi di sviluppo e aggiornamenti di sicurezza prima di diventare soluzioni pienamente utilizzabili.
Alternative agli ZK-Rollups
Gli ZK-rollup potrebbero essere l'approccio preferito per la sua sicurezza e privacy, ma non sono gli unici approccio alla scalabilità delle blockchain – le operazioni di rollup ottimistiche rimangono un'alternativa valida.
I rollup ottimistici presuppongono che tutte le transazioni di livello 2 siano valide a meno che non vengano contestate e dimostrate false da un validatore – da qui il nome "ottimistico". Grazie a un periodo di contestazione integrato, i contestatori hanno a disposizione diversi giorni per presentare una prova di frode e contestare un insieme di transazioni. Se la prova di frode è valida, la transazione viene annullata e viene inflitta una sanzione al validatore responsabile.
Sebbene gli optimistic rollup siano tecnologicamente più maturi, presentano alcune gravi carenze rispetto agli zk-rollup. La dipendenza da validatori di terze parti implica che malintenzionati possano rubare fondi se nessun nodo onesto contesta le transazioni non valide. Inoltre, le transazioni stesse sono necessariamente trasparenti, il che compromette in parte la privacy.
Conclusione
La scalabilità rimane un ostacolo fondamentale alla diffusione della tecnologia blockchain. Sebbene molte blockchain stiano apportando miglioramenti strutturali, le soluzioni di livello 2 potrebbero rappresentare la soluzione più efficace a breve termine. Gli zk-rollup sono l'opzione più compatibile con le criptovalute, in quanto privilegiano e preservano la decentralizzazione e la sicurezza.
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