Cosa significa Layer 1 e Layer 2?

Mag 30, 2022 | 0 commenti

Introduzione

Per competere con i sistemi legacy di elaborazione dei pagamenti, le reti blockchain devono diventare altamente scalabili – capaci di accogliere un numero esponenzialmente crescente di utenti, transazioni e dati. Solo incorporando adeguatamente la scalabilità nella loro struttura, le reti blockchain possono sostituire altri sistemi legacy. Le soluzioni Layer-1 aggiungono utilità a una blockchain nativa per ottimizzare le sue prestazioni. Le soluzioni Layer-2 sono protocolli di terze parti che si integrano con una blockchain Layer-1 sottostante per aumentare il throughput transazionale.

Cos’è la scalabilità della Blockchain?

Mentre la tecnologia blockchain sta dimostrando di essere un nuovo pilastro dell’economia globale, la sua struttura sottostante di reti decentralizzate affronta una sfida unica conosciuta come il Trilemma Blockchain: l’atto di bilanciamento tra decentralizzazione, sicurezza e scalabilità all’interno di un’infrastruttura blockchain.

La decentralizzazione della blockchain si riferisce alla distribuzione significativa della potenza di calcolo e del consenso in una rete, mentre la sicurezza riflette le difese di un protocollo blockchain contro gli attori maligni e gli attacchi alla rete. Entrambi sono considerati non negoziabili per il funzionamento di una rete blockchain.

Essenziale è anche la scalabilità, che si riferisce alla capacità di una rete blockchain di supportare un elevato throughput transazionale e la crescita futura. La scalabilità è cruciale perché rappresenta l’unico modo per le reti blockchain di competere ragionevolmente con le piattaforme legacy e centralizzate con tempi di regolamento rapidi. Un confronto comunemente usato per indicare l’abisso nella scalabilità è che Bitcoin elabora tra 4-7 transazioni al secondo (TPS). Visa, d’altra parte, elabora circa 1.700 TPS. Per competere con questi sistemi esistenti, la tecnologia blockchain deve eguagliare o superare questi alti livelli di scalabilità. Ora esiste un intero sotto-settore dell’industria blockchain che sta lavorando per migliorare la scalabilità.

Fortunatamente, un’intera nuova generazione di blockchain e soluzioni di scalabilità costruite specificamente per risolvere questo problema di capacità delle transazioni sta aumentando esponenzialmente i limiti di scalabilità della blockchain e facendo progressi significativi. Questi progetti affrontano la scalabilità in due modi diversi: Soluzioni di scalabilità Layer-1 e Layer-2.

Soluzioni di scalabilità Layer-1

Nell’ecosistema decentralizzato, una rete Layer-1 si riferisce a una blockchain, mentre un protocollo Layer-2 è un’integrazione di terze parti che può essere utilizzata insieme a una blockchain Layer-1. Bitcoin, Litecoin ed Ethereum, per esempio, sono blockchain Layer-1. Le soluzioni di scalabilità Layer-1 aumentano il livello base del protocollo blockchain stesso per migliorare la scalabilità. Attualmente si stanno sviluppando – e praticando – una serie di metodologie che migliorano la scalabilità delle reti blockchain direttamente.

Ecco come funziona: Le soluzioni Layer-1 cambiano direttamente le regole del protocollo per aumentare la capacità e la velocità delle transazioni, accogliendo più utenti e dati. Le soluzioni di scalabilità Layer-1 possono comportare, per esempio, l’aumento della quantità di dati contenuti in ogni blocco, o l’accelerazione della velocità di conferma dei blocchi, in modo da aumentare il throughput complessivo della rete.

Altri aggiornamenti fondamentali di una blockchain per raggiungere lo scaling di rete Layer-1 includono:

Miglioramenti del protocollo di consenso: Alcuni meccanismi di consenso sono più efficienti di altri. Proof of Work (PoW) è il protocollo di consenso attualmente in uso su reti blockchain popolari come Bitcoin. Anche se PoW è sicuro, può essere lento. Ecco perché molte nuove reti blockchain favoriscono il meccanismo di consenso Proof-of-Stake (PoS). Invece di richiedere ai minatori di risolvere algoritmi crittografici utilizzando una notevole potenza di calcolo, i sistemi PoS elaborano e convalidano i nuovi blocchi di dati delle transazioni sulla base dei partecipanti che scommettono garanzie nella rete.

Con Ethereum 2.0, Ethereum passerà ad un algoritmo di consenso PoS, che dovrebbe aumentare drasticamente e fondamentalmente la capacità della rete Ethereum mentre aumenta la decentralizzazione e preserva la sicurezza della rete.

Sharding: Sharding è un meccanismo adattato dai database distribuiti che è diventato una delle soluzioni di scaling Layer-1 più popolari, nonostante la sua natura un po’ sperimentale nel settore blockchain. Lo sharding comporta la rottura dello stato dell’intera rete blockchain in insiemi di dati distinti chiamati “shard” – un compito più gestibile che richiedere a tutti i nodi di mantenere l’intera rete. Questi frammenti di rete vengono elaborati simultaneamente in parallelo dalla rete, permettendo un lavoro sequenziale su numerose transazioni.

Inoltre, ogni nodo della rete è assegnato ad un particolare shard invece di mantenere una copia della blockchain nella sua interezza. I singoli frammenti forniscono prove alla catena principale e interagiscono l’uno con l’altro per condividere indirizzi, bilanci e stati generali usando protocolli di comunicazione cross-shard. Ethereum 2.0 è un protocollo blockchain di alto profilo che sta esplorando i frammenti, insieme a Zilliqa, Tezos e Qtum.

Soluzioni di scalabilità Layer-2

Layer-2 si riferisce a una rete o tecnologia che opera sopra un protocollo blockchain sottostante per migliorare la sua scalabilità ed efficienza. Questa categoria di soluzioni di scalabilità comporta lo spostamento di una parte del carico transazionale di un protocollo blockchain a un’architettura di sistema adiacente, che poi gestisce il grosso dell’elaborazione della rete e solo successivamente riporta alla blockchain principale per finalizzare i suoi risultati. Astringendo la maggior parte dell’elaborazione dei dati all’architettura ausiliaria, la blockchain del livello base diventa meno congestionata – e in definitiva più scalabile.

Per esempio, Bitcoin è una rete Layer-1, e la Lightning Network è una soluzione Layer-2 costruita per migliorare la velocità delle transazioni in questo modo sulla rete Bitcoin. Altri esempi di soluzioni Layer-2 includono:

Blockchain annidate: Una blockchain annidata è essenzialmente una blockchain dentro – o, piuttosto, sopra – un’altra blockchain. L’architettura della blockchain annidata coinvolge tipicamente una blockchain principale che imposta i parametri per una rete più ampia, mentre le esecuzioni sono intraprese su una rete interconnessa di catene secondarie. Più livelli di blockchain possono essere costruiti su una catena principale, con ogni livello che usa una connessione genitore-figlio. La catena madre delega il lavoro alle catene figlie che lo elaborano e lo restituiscono alla madre dopo il completamento. La blockchain di base sottostante non prende parte alle funzioni di rete delle catene secondarie a meno che non sia necessaria la risoluzione delle controversie.

La distribuzione del lavoro in questo modello riduce il carico di elaborazione sulla catena principale per migliorare esponenzialmente la scalabilità. Il progetto OMG Plasma è un esempio di infrastruttura blockchain annidata Layer-2 che viene utilizzata in cima al protocollo Layer-1 Ethereum per facilitare transazioni più veloci ed economiche.

Canali di stato: Un canale di stato facilita la comunicazione bidirezionale tra una blockchain e i canali transazionali off-chain e migliora la capacità e la velocità complessiva delle transazioni. Un canale di stato non richiede la convalida dei nodi della rete Layer-1. Invece, è una risorsa adiacente alla rete che è sigillata utilizzando un meccanismo di multi-firma o contratto intelligente. Quando una transazione o un batch di transazioni è completato su un canale di stato, lo “stato” finale del “canale” e tutte le sue transizioni inerenti sono registrate nella blockchain sottostante. La rete liquida, Celer, Bitcoin Lightning e la rete Raiden di Ethereum sono esempi di canali di stato. Nel compromesso del Trilemma della Blockchain, i canali di stato sacrificano un certo grado di decentralizzazione per ottenere una maggiore scalabilità.

Sidechains: Una sidechain è una catena transazionale adiacente alla blockchain che è tipicamente usata per grandi transazioni in serie. Le catene laterali usano un meccanismo di consenso indipendente – cioè separato dalla catena originale – che può essere ottimizzato per la velocità e la scalabilità. Con un’architettura sidechain, il ruolo principale della catena principale è quello di mantenere la sicurezza generale, confermare i record delle transazioni in batch e risolvere le controversie. Le sidechain si differenziano dai canali statali in una serie di modi integrali. In primo luogo, le transazioni sidechain non sono private tra i partecipanti – sono registrate pubblicamente nel libro mastro. Inoltre, le violazioni della sicurezza delle sidechain non hanno impatto sulla catena principale o su altre sidechain. Stabilire una sidechain potrebbe richiedere uno sforzo sostanziale, poiché l’infrastruttura è di solito costruita da zero.

Aumentare la scalabilità delle reti blockchain

Le soluzioni di scaling Layer-1 e Layer-2 sono due facce della stessa medaglia crypto: sono strategie progettate per rendere le reti blockchain più veloci e più accomodanti per una base di utenti in rapida crescita. Queste strategie non si escludono a vicenda, e molte reti blockchain stanno esplorando combinazioni di soluzioni di scaling Layer-1 e Layer-2 per ottenere una maggiore scalabilità senza sacrificare un’adeguata sicurezza o decentralizzazione.