Cosa sono i Layer 1 e Layer 2 della blockchain?

Con l'aumento della popolarità di crypto e blockchain, cresce anche il numero di utenti e transazioni. Tuttavia, la scalabilità è sempre stata una sfida per la blockchain, nonostante il suo potenziale rivoluzionario. Le reti blockchain pubbliche, altamente decentralizzate e sicure, spesso faticano a raggiungere un'elevata capacità di throughput, portando al Trilemma della blockchain. Questo afferma che un sistema decentralizzato può conseguire solo due dei tre fattori: decentralizzazione, sicurezza e scalabilità.

Fortunatamente, migliaia di appassionati ed esperti stanno lavorando a soluzioni di scalabilità. Alcune mirano al Layer 1, l'architettura della blockchain principale, mentre altre si concentrano sui protocolli Layer 2 che operano sopra la rete sottostante. Queste soluzioni puntano ad aumentare la capacità della blockchain di crescere e soddisfare la domanda crescente.

Fondamenti

Questo articolo mira ad aiutare i lettori a comprendere le differenze tra blockchain Layer 1 e Layer 2, oltre alle varie soluzioni di scalabilità disponibili. Non è raro che gli utenti non sappiano se stanno usando una catena Layer 1 o Layer 2, dato l'ampio numero di blockchain e criptovalute tra cui scegliere. Pur potendo essere allettante ignorare i dettagli tecnici e concentrarsi sui benefici della tecnologia blockchain, è importante capire il sistema in cui si investe o si opera.

Cosa sono Layer 1 e Layer 2?

Layer 1 e Layer 2 sono due termini usati per descrivere diversi livelli di una rete blockchain. Layer 1, conosciuto anche come livello base, è la struttura principale dell'architettura blockchain, con esempi come Bitcoin, Ethereum e Solana. Invece, Layer 2 si riferisce a reti costruite sopra altre blockchain, come il Lightning Network che gira su Bitcoin.

I miglioramenti alla scalabilità delle reti blockchain possono essere classificati in due soluzioni: Layer 1 e Layer 2. Una soluzione Layer 1 modifica direttamente le regole e i meccanismi della blockchain originale, mentre una soluzione Layer 2 utilizza una rete esterna e parallela per facilitare le transazioni lontano dalla main chain. Che tu stia usando una blockchain Layer 1 o Layer 2, vale la pena dedicare tempo a capire il sistema in cui investi o che utilizzi.

Perché la scalabilità della blockchain è importante?

Nel contesto della tecnologia blockchain, Layer 1 indica la rete primaria, mentre Layer 2 comprende reti secondarie che possono migliorare la capacità complessiva del sistema. Per capire meglio, immagina la costruzione di una nuova autostrada tra una grande città e la sua periferia in rapida crescita. Man mano che il traffico aumenta e la congestione diventa comune, il tempo per percorrere il tragitto da A a B può aumentare sensibilmente.

Per aiutare i pendolari a viaggiare più velocemente, le autorità possono considerare varie soluzioni non legate a modifiche dell'infrastruttura principale. Per esempio, costruire strade di servizio aggiuntive o lanciare una linea di trasporto leggero lungo l'autostrada. Allo stesso modo, le soluzioni Layer 2 sono reti esterne che facilitano le transazioni lontano dalla rete primaria, aumentando la capacità complessiva. Tuttavia, a differenza dell'aggiunta di corsie all'autostrada, le soluzioni Layer 2 sono spesso più pratiche ed economiche.

Le blockchain Layer 1, come Bitcoin, Ethereum e Solana, fungono da layer di base che gestiscono le transazioni per i loro ecosistemi e vantano criptovalute native. Queste valute sono comunemente usate per pagare le commissioni e offrono utilità più ampia. Al contrario, le soluzioni di scaling Layer 2, come Polygon per Ethereum, operano sopra la blockchain principale e inviano aggiornamenti periodici tramite checkpoint.

La capacità di throughput è un fattore essenziale da considerare nella valutazione di una blockchain. Questa metrica misura la velocità e l'efficienza con cui le transazioni possono essere elaborate e registrate in un dato intervallo di tempo. Con l'aumento degli utenti e delle transazioni simultanee, le blockchain Layer 1 possono diventare più lente e costose da usare, specialmente quelle che si basano su meccanismi Proof of Work anziché Proof of Stake.

I problemi odierni di Layer 1

Per quanto riguarda le reti Layer 1 con problemi di scalabilità, Bitcoin ed Ethereum sono buoni esempi. Entrambe le reti utilizzano un modello di consenso distribuito, in cui tutte le transazioni devono essere verificate da più nodi prima della convalida. I nodi competono per risolvere un puzzle computazionale, con i miner vincenti ricompensati nella criptovaluta nativa. Pur garantendo l'accuratezza dei dati registrati, questo può causare congestione della rete nei periodi di picco. Di conseguenza, gli utenti possono sperimentare tempi di conferma più lunghi e commissioni di transazione più elevate.

Come funzionano le soluzioni di scaling Layer 1?

Un modo per aumentare la capacità delle blockchain Layer 1 è passare da Proof of Work a Proof of Stake. Tuttavia, le opinioni sui benefici e sulle conseguenze a lungo termine di questo approccio variano all'interno della comunità crypto.

Il team di sviluppo di un progetto introduce tipicamente soluzioni di scaling nelle reti Layer 1. Queste soluzioni possono richiedere che la rete subisca un hard fork o un soft fork, a seconda delle modifiche apportate. Le soluzioni retrocompatibili, come l'aggiornamento SegWit di Bitcoin, possono essere implementate con minime interruzioni. Al contrario, cambiamenti più grandi, come l'aumento della dimensione dei blocchi di Bitcoin a 8MB, richiedono un hard fork, che crea due versioni della blockchain.

Un'altra opzione per aumentare il throughput di rete è lo sharding. Questo processo suddivide le operazioni di una blockchain in più sezioni più piccole che possono elaborare i dati simultaneamente, risultando più efficiente rispetto all'elaborazione sequenziale.

Come funzionano le soluzioni di scaling Layer 2?

Le soluzioni Layer 2 operano con reti secondarie che funzionano in parallelo o indipendentemente dalla main chain.

Rollup

Un rollup meno dispendioso in termini di risorse, chiamato zero-knowledge rollup, raggruppa le transazioni Layer 2 off-chain e le invia come un'unica transazione sulla main chain. Questo sistema utilizza prove di validità (validity proofs) per verificare l'integrità delle transazioni, e gli asset sono custoditi sulla catena originale tramite uno smart contract bridge. Lo smart contract conferma che il rollup funziona come previsto, offrendo così la sicurezza della rete originale.

Sidechain

Quando si utilizzano le sidechain è necessaria un'assunzione di fiducia: si tratta di reti blockchain separate con propri validatori. Diversamente da altre soluzioni Layer 2, lo smart contract bridge sulla main chain non verifica la validità delle transazioni della sidechain. L'utente deve quindi confidare che la rete sidechain funzioni correttamente, poiché essa ha il controllo sugli asset sulla catena originale.

State Channel

Le transazioni off-chain possono essere eseguite in un state channel, che è un sistema di comunicazione bilaterale tra le parti che isola una sezione della blockchain e la collega a un canale di transazioni off-chain. Questo viene tipicamente realizzato tramite uno smart contract preimpostato o una multi-signature. Transazioni o gruppi di transazioni vengono poi elaborate off-chain, con le informazioni sulle transazioni non immediatamente inviate al registro distribuito sottostante, la main chain. Una volta completate tutte le transazioni, lo stato finale del canale viene inviato alla blockchain per l'autenticazione. Questo approccio accelera i tempi di transazione e aumenta la capacità complessiva della rete. Tra le soluzioni basate su state channel ci sono il Lightning Network di Bitcoin e Raiden di Ethereum.

Blockchain nidificate

Le soluzioni Layer 2 si basano su reti secondarie che operano in parallelo o indipendentemente dalla main chain. Le soluzioni basate su blockchain nidificate sono uno di questi tipi. In questo sistema, un insieme di catene secondarie viene costruito sopra la blockchain principale. Queste catene rispettano le regole e le condizioni stabilite dalla catena madre. La responsabilità della main chain si limita alla risoluzione delle dispute quando necessario, mentre le 'figlie' gestiscono il lavoro quotidiano. Dopo aver completato le transazioni, restituiscono le informazioni elaborate alla main chain. Il progetto Plasma di OmiseGO è un esempio di soluzione Layer 2 basata su blockchain nidificate.

Limitazioni di Layer 1 e Layer 2

Le soluzioni Layer 1 e Layer 2 hanno ciascuna vantaggi e svantaggi. Mentre Layer 1 può essere il più efficace per miglioramenti significativi del protocollo, richiede che i validator accettino le modifiche tramite un hard fork. I validator possono essere riluttanti a farlo, come si è visto nel passaggio da Proof of Work a Proof of Stake.

Layer 2 offre un metodo più rapido per migliorare la scalabilità, ma comporta il rischio di perdere parte della sicurezza fornita dalla blockchain originale. La sicurezza e la resilienza di reti come Ethereum e Bitcoin sono ben consolidate, e gli utenti si affidano a esse per protezione. Tuttavia, spostarsi su Layer 2 significa dipendere dal team e dalla rete sia per efficienza sia per sicurezza.

Prospettive future

Le soluzioni Layer 2 potrebbero non essere necessarie in futuro se le blockchain Layer 1 migliorano la loro scalabilità. Sebbene alcune blockchain esistenti stiano registrando miglioramenti, potrebbe volerci molto tempo prima che i sistemi principali risolvano le problematiche di scalabilità, e non vi è alcuna garanzia di successo. Le blockchain Layer 1 tenderanno probabilmente a concentrarsi sul miglioramento della loro sicurezza, mentre le reti Layer 2 forniranno servizi mirati a casi d'uso specifici. Nonostante ciò, catene affermate come Ethereum probabilmente rimarranno prominenti nel prossimo futuro, grazie alle loro vaste comunità di utenti e sviluppatori. Grazie al suo ampio set di validator decentralizzati e alla reputazione consolidata, Ethereum offre una base solida per soluzioni Layer 2 mirate.

Conclusione

La ricerca di una migliore scalabilità nel mondo crypto ha portato a due strategie principali: migliorare Layer 1 e introdurre soluzioni Layer 2. Se possiedi un portafoglio crypto diversificato, è probabile che tu abbia già asset sia su reti Layer 1 sia Layer 2. Ora che hai una comprensione più chiara delle loro differenze e dei diversi metodi di scaling che offrono, puoi interpretarne meglio i ruoli.