Soluzioni Layer 2 per Bitcoin spiegate

Fondamenti

Le soluzioni Layer 2 (L2) per Bitcoin sono protocolli costruiti sopra la blockchain della criptovaluta originale. Questi componenti aggiuntivi mirano a migliorare l'efficienza della rete e ad ampliarne le capacità. Gestendo le transazioni al di fuori della blockchain principale (Layer 1), le soluzioni L2 riducono il carico sulla rete e offrono numerosi vantaggi. Queste tecnologie sono fondamentali per affrontare il trilemma della blockchain e favorire la crescita dell'ecosistema Bitcoin. Molti operatori di mercato considerano Bitcoin principalmente una riserva di valore. Tuttavia, le soluzioni L2 ne migliorano notevolmente la funzionalità, permettendo di supportare applicazioni e sistemi complessi.

Affrontare le sfide di Bitcoin con le soluzioni Layer 2

Progettato inizialmente come un sistema di pagamento decentralizzato e sicuro, Bitcoin ha incontrato significativi problemi di scalabilità con l'aumentare della sua popolarità. La criptovaluta originale soffre di un tempo di creazione dei blocchi di 10 minuti e di una capacità di circa sette transazioni al secondo (TPS), causando commissioni più alte e ritardi nei periodi di punta.

Inoltre, il linguaggio Script di Bitcoin limita lo sviluppo di smart contract complessi e applicazioni decentralizzate (dapp). Le soluzioni Layer 2 sono emerse per affrontare queste problematiche. Oltre a migliorare la scalabilità, le soluzioni Layer 2 abiliano nuove possibilità all'interno dell'ecosistema Bitcoin:

• Maggiore programmabilità: le L2 facilitano l'uso di smart contract complessi, aprendo la strada a finanza decentralizzata (DeFi), token non fungibili (NFT) e altre innovazioni Web3.
• DeFi su Bitcoin: tecnologie come Lightning Network e Stacks consentono transazioni a basso costo e senza intermediari, permettendo agli utenti di scambiare, prestare e prendere in prestito.
• Risoluzione del trilemma della scalabilità: le soluzioni Bitcoin-L2 aiutano a bilanciare decentralizzazione, sicurezza e performance. Mentre la rete primaria dà priorità a decentralizzazione e sicurezza, le L2 aumentano significativamente la scalabilità.

Come funzionano le soluzioni Layer 2 per Bitcoin?

Le soluzioni Layer 2 per Bitcoin operano off-chain, riducendo notevolmente il carico sulla blockchain principale. Questo permette agli utenti di effettuare numerose transazioni senza registrarne ciascuna direttamente sulla blockchain, aumentando così la capacità e riducendo drasticamente le commissioni, rendendo i pagamenti al dettaglio più praticabili. Le principali implementazioni delle soluzioni Layer 2 per Bitcoin includono canali di stato, rollup e sidechain.

Canali di stato

I canali di stato sono un componente chiave delle soluzioni Layer 2 e facilitano transazioni rapide e a basso costo tra utenti sfruttando canali di comunicazione dedicati. Le transazioni in criptovalute solitamente coinvolgono l'interazione tra portafogli, richiedendo la validazione del consenso blockchain per aggiornare lo stato della rete. Ogni transazione necessita di validazione, causando ritardi e costi.

I canali di stato snelliscono questo processo permettendo ai partecipanti di transare off-chain. Viene creato un indirizzo multisig per detenere fondi a nome dei partecipanti. Le transazioni aggiornano lo stato off-chain senza toccare la blockchain principale, con ogni nuova transazione che sovrascrive lo stato precedente.

Questa comunicazione off-chain prosegue fino alla fine della sessione. A quel punto, i saldi finali vengono consolidati e inviati come un'unica transazione alla blockchain principale, aggiornando lo stato della rete. I canali di stato aumentano la velocità delle transazioni e riducono le commissioni, risultando particolarmente vantaggiosi per trasferimenti ripetuti. Un esempio di questa tecnologia è il Lightning Network, progettato per i micropagamenti.

Il Lightning Network (LN) è una soluzione Layer 2 per Bitcoin che utilizza canali di pagamento tra utenti per facilitare le transazioni. Originato dalla proposta di Satoshi Nakamoto del 2009, il concetto è stato ulteriormente sviluppato da Joseph Poon e Thaddeus Dryja nel 2015, culminando nel paper "The Bitcoin Lightning Network". LN opera fuori dalla rete principale di Bitcoin, arrivando a processare fino a milioni di transazioni al secondo. Gli utenti aprono un canale LN depositando Bitcoin in un indirizzo multisig e conducono transazioni all'interno del canale. La rete aggiorna i saldi e consolida i dati delle transazioni in una singola voce sulla blockchain di Bitcoin quando il canale viene chiuso.

Questo protocollo riduce significativamente le commissioni e accelera le transazioni. L'adozione diffusa di LN comprende numerosi commercianti e alcuni exchange centralizzati per depositi e prelievi. A giugno 2024, secondo 1ML, esistono 13.600 nodi LN e 52.060 canali di pagamento, con una capacità di 4.971 BTC (circa 344 milioni di dollari).

Sidechain

Le sidechain offrono un modo per condurre transazioni senza sovraccaricare la rete principale. Queste blockchain indipendenti sono collegate alla rete primaria ma operano con un grado di autonomia, impiegando propri algoritmi di consenso e approcci diversi rispetto ai canali di stato. A differenza del layer principale, le sidechain possono avere architetture molto diverse. Per Bitcoin, le sidechain permettono l'esecuzione di smart contract e sostengono protocolli complessi come gli exchange decentralizzati (DEX).

Collegate al mainnet tramite bridge, le sidechain migliorano la funzionalità dell'ecosistema. Gli utenti possono trasferire asset tra chain usando smart contract specializzati che bloccano una certa quantità su una rete e rilasciano un equivalente su un'altra.

L'implementazione delle sidechain varia, soprattutto in termini di sicurezza. Alcune sidechain utilizzano sistemi di sicurezza propri, restando indipendenti dalla blockchain principale pur permettendo lo scambio di risorse. Altre si integrano più strettamente con i meccanismi di sicurezza della rete madre. Esempi notabili di sidechain per Bitcoin includono Stacks e il Rootstock Infrastructure Framework (RIF).

Stacks porta smart contract compatibili con Bitcoin sfruttando la sicurezza della blockchain di Bitcoin. Questa sidechain semi-autonoma opera su un algoritmo di consenso unico chiamato Proof of Transfer (PoX), che combina meccanismi di Proof-of-Stake e Proof-of-Burn. Connette i miner di Bitcoin e gli staker di Stacks. I miner di Bitcoin usano BTC per guadagnare il diritto di validare i blocchi sulla sidechain Stacks, ricevendo ricompense in token STX. Al contrario, gli staker di Stacks bloccano i loro STX per guadagnare ricompense in BTC.

Invece di utilizzare direttamente la blockchain di Bitcoin, Stacks si affida ai miner di Bitcoin per la validazione. Un bridge integrato facilita il trasferimento di asset crittografici tra le reti, con SBTC che rappresenta Bitcoin su Stacks. Stacks supporta smart contract e applicazioni DeFi. Al momento, il valore totale bloccato (TVL) in Stacks supera i 126 milioni di dollari.

Rollup

I rollup sono soluzioni Layer 2 costruite sopra la rete primaria, funzionando principalmente come layer di esecuzione delle transazioni. Accelerano le transazioni e riducono significativamente le commissioni. I rollup aggregano le transazioni in batch che vengono poi inviati alla rete principale (Layer 1) per la validazione finale. Ogni batch può contenere fino a 10.000 transazioni.

Molte soluzioni rollup impiegano metodi di prova a conoscenza zero, noti collettivamente come ZK-Rollups. Celestia Labs ha sviluppato Rollkit, una piattaforma che offre un framework modulare per supportare rollup sovrani sulla blockchain di Bitcoin. Secondo il team di progetto, Rollkit permette agli sviluppatori di creare rollup con ambienti di esecuzione personalizzati, sfruttando le garanzie di disponibilità dei dati di Bitcoin e la resistenza alle riorganizzazioni. Questa tecnologia ottimizza lo spazio dei blocchi, riduce le commissioni e facilita l'implementazione di soluzioni DeFi su Bitcoin.

Lo sviluppo di Rollkit è stato reso possibile dall'aggiornamento Taproot e ispirato dal protocollo Ordinals, che ha dimostrato come dati arbitrari possano essere pubblicati nei blocchi di Bitcoin. Gli sviluppatori hanno dovuto implementare solo le funzioni per inviare e recuperare i rollup. Rollkit supporta layer di esecuzione personalizzabili, inclusi EVM, CosmWasm e Cosmos SDK. Il team ha testato l'integrazione utilizzando una testnet Bitcoin locale ed Ethermint per eseguire l'Ethereum Virtual Machine (EVM). Un altro esempio di progetto rollup per la rete Bitcoin è il Merlin Protocol.

Merlin Protocol è un progetto rollup pionieristico progettato per integrare asset di valore di Bitcoin con l'Ethereum Virtual Machine (EVM), superando i limiti della rete Bitcoin. Utilizzando il protocollo BTC Connect di Particle Network, gli utenti possono accedere alla rete direttamente tramite i loro portafogli Bitcoin. Per ottenere scalabilità, Merlin impiega ZK-Rollup, con la finalizzazione delle transazioni che avviene sulla blockchain di Bitcoin, garantendo elevata sicurezza.

Merlin supporta wallet Web3 come MetaMask, offrendo un'esperienza utente fluida. I progetti creati su Ethereum e altre reti EVM possono essere migrati su Merlin con modifiche minime al codice. Il protocollo accoglie token BRC-20 e token standard ERC, e ha già attratto applicazioni DeFi con un valore totale bloccato (TVL) superiore a 1 miliardo di dollari.

Potenziali sfide delle soluzioni Layer 2 per Bitcoin

Le soluzioni Layer 2 e le sidechain nell'ecosistema Bitcoin si basano su bridge per interagire con la blockchain principale. Questo comporta tipicamente il blocco di asset sulla catena principale di Bitcoin e l'emissione di token equivalenti sul layer secondario. Questo metodo, tuttavia, presenta vulnerabilità di sicurezza. I bridge costruiti su questo modello sono stati frequentemente bersaglio di attacchi informatici, causando perdite per miliardi di dollari. Nonostante gli sforzi continui per migliorare i protocolli di bridge, molte soluzioni Bitcoin Layer 2 dipendono ancora dal modello potenzialmente insicuro di lock-and-release.

L'efficacia di rollup e canali di stato dipende dalla velocità di finalizzazione e dai costi sulla rete principale. L'efficienza di queste soluzioni Layer 2 è direttamente influenzata da questi fattori. Pur essendo molte soluzioni esistenti dimostratesi valide, sono necessari miglioramenti continui. Significative ottimizzazioni sono state raggiunte con l'aggiornamento Dencun di Ethereum, suggerendo che sforzi simili saranno essenziali per far progredire le tecnologie L2 su Bitcoin.

Futuro delle soluzioni L2 di Bitcoin

Le soluzioni Layer 2 di Bitcoin sono destinate ad evolversi ulteriormente, ampliando le funzionalità e migliorando le prestazioni della rete.

Alcune possibili direzioni di sviluppo includono:

• Progressi tecnologici: miglioramenti nei metodi crittografici e negli algoritmi di consenso potrebbero aumentare la sicurezza, l'affidabilità e la semplicità d'uso delle soluzioni L2.
• Adozione diffusa: una maggiore consapevolezza delle nuove tecnologie potrebbe portare alla loro diffusione tra operatori di mercato e organizzazioni.
• Integrazione con TradFi: le reti L2 di Bitcoin potrebbero integrarsi più strettamente con i sistemi finanziari tradizionali, aprendo la strada a prodotti e servizi innovativi.
• Focus sull'esperienza utente: gli sviluppatori si concentreranno sul miglioramento della UX per attirare un pubblico più ampio.
• Collaborazione e standardizzazione: una cooperazione più stretta tra i progetti L2 potrebbe portare a standardizzazione e interoperabilità.

Conclusione

Le soluzioni Layer 2 svolgono un ruolo chiave nel migliorare la capacità di Bitcoin di gestire un maggior numero di transazioni e di funzionare meglio, affrontando i suoi limiti intrinseci. Gestendo le transazioni al di fuori della blockchain principale, le L2 alleviano la congestione della rete, riducono le commissioni e permettono transazioni più rapide. Questi progressi rendono Bitcoin più adattabile, supportando applicazioni e sistemi complessi. Tecnologie come Lightning Network, Stacks e Merlin Protocol dimostrano il potenziale delle soluzioni L2 per integrarsi con le capacità di Bitcoin e migliorarle. Con l'avanzare di queste tecnologie, continueranno a favorire la crescita e l'adozione di Bitcoin in vari settori, inclusa la finanza decentralizzata e i sistemi finanziari tradizionali.