Due soluzioni interessanti sono emerse in primo piano tra le tecnologie di scalabilità del Layer 2, mentre la rete di Ethereum fatica con la scalabilità: i Rollup Ottimistici e i Rollup Zero-Knowledge (ZK). Elaborando le transazioni off-chain, questi sviluppi mirano a ridurre le commissioni e aumentare il throughput, alleviando così la congestione sul mainnet di Ethereum. Il loro impatto nello spazio del Layer 2 è notevole poiché offrono diverse soluzioni allo stesso problema e avviano discussioni tra investitori e sviluppatori.
La capacità della rete di Ethereum è stata sottoposta a pressioni senza precedenti con l'emergere della finanza distribuita (DeFi) e dei token non fungibili (NFT). I dati di Etherscan mostrano che i prezzi medi del gas sono aumentati durante i momenti di grande richiesta, raggiungendo talvolta livelli inaccettabili per gli utenti comuni. Ciò sottolinea quanto siano necessarie soluzioni di scalabilità sensate.
“I Rollup sono attualmente posizionati come l'unica soluzione di scalabilità fidata per Ethereum nel breve e medio termine, e forse anche nel lungo termine,” ha sottolineato in un post sul blog sulle soluzioni Layer 2, il co-fondatore di Ethereum Vitalik Buterin.
I Rollup sono spinti alla ribalta da questo sostegno e ora sono fondamentali nella tabella di marcia di Ethereum.
Sia i Rollup Ottimistici che i ZK-Rollups inviano diverse transazioni insieme in un unico batch al mainnet di Ethereum. Tuttavia, raggiungono sicurezza e convalida in modi piuttosto diversi. Gli stakeholder che costruiscono o investono nell'ecosistema Ethereum devono prima capire queste differenze.
Questo documento indaga sui meccanismi dei rollup, osserva le caratteristiche specifiche dei Rollup Ottimistici e ZK-Rollups, confronta i loro vantaggi e svantaggi, ed esamina le loro applicazioni presenti e future. I lettori dovrebbero quindi avere una conoscenza approfondita di queste tecnologie e di come incideranno sul futuro di Ethereum.
Cosa sono i Rollup?
Fondamentalmente, i rollup sono soluzioni di scalabilità Layer 2 progettate per elaborare transazioni off-chain e quindi fornire una versione compressa dei dati al mainnet, aumentando così il throughput dei sistemi blockchain come Ethereum. Ridurre il carico computazionale e di archiviazione sulla blockchain principale è l'obiettivo principale; quindi, la scalabilità è aumentata senza compromettere la sicurezza.
I roll-up combinano diverse transazioni in un unico batch, aggregando - o "rollup" - molti valori. Successivamente, questo batch viene eseguito off-chain e lo stato risultante viene caricato nuovamente sul mainnet. I roll-up possono teoricamente raggiungere ordini di grandezza del throughput delle transazioni superiore rispetto a quanto fattibile sul mainnet di Ethereum da solo.
Dopo la proposta di miglioramento Ethereum (EIP) 4844, conosciuta anche come Proto-Danksharding, l'idea ha suscitato molto interesse poiché mira a ridurre i costi dei dati e a rendere quindi più efficaci i roll-over. Questa proposta, tra le altre, ha consolidato i rollup come un elemento chiave della strategia di scalabilità di Ethereum.
I rollup utilizzano la sicurezza della rete di Ethereum come garanzia. La pubblicazione di dati sulle transazioni o prove sul mainnet garantisce che gli utenti possano fare affidamento sulle garanzie di sicurezza intrinseche di Ethereum, anche se la soluzione Layer 2 dovesse essere compromessa. Questa è una caratteristica cruciale che distingue i rollup da sidechain o altre soluzioni Layer 2 con forse meno meccanismi di sicurezza.
Un'analisi di ConsenSys indica che i roll-up potrebbero aumentare il throughput delle transazioni di Ethereum da circa 15 transazioni al secondo (TPS) fino a diverse migliaia di TPS. Per usi che includono scambi distribuiti (DEXs), piattaforme di gioco e sistemi di trading ad alta frequenza - cioè, per applicazioni che richiedono grande scalabilità - questo li rende una soluzione interessante.
Inoltre, i rollup si integrano senza problemi con le funzionalità smart contract di Ethereum. I contratti che interagiscono con le soluzioni Layer 2 consentono agli sviluppatori di creare funzionalità sofisticate senza gravare sul mainnet. L'adozione dei roll-up in diverse applicazioni dipende da questa compatibilità.
Tuttavia, i roll-up non sono privi di difficoltà. Essi potrebbero coinvolgere complicazioni con la disponibilità dei dati e l'interoperabilità con gli strumenti Ethereum attuali e richiedere agli utenti e agli sviluppatori di adottare nuove tecnologie. Un altro problema continuo è garantire la decentralizzazione ed evitare punti di guasto centrali nei sistemi roll-up.
Cosa sono i Rollup Ottimistici?
I Rollup Ottimistici sono un tipo di rollup che presume che le transazioni siano valide di default, da cui il termine "ottimistico". Svolgono semplicemente calcoli - più specificamente, verifiche - solo se una prova di frode è presentata entro un periodo di sfida prestabilito. Poiché non è necessario verificare le transazioni individualmente a meno che non si sospetti una frode, questo presupposto ottimistico consente una scalabilità maggiore.
Il processo fondamentale si basa su un periodo di sfida in cui chiunque può contestare la validità di una transazione fornendo una prova di frode. Se viene scoperta una transazione fraudolenta, il sistema la annulla e l'attore malevolo potrebbe pagare multe. Questo sistema mantiene la sicurezza affidandosi a idee di teoria dei giochi e incoraggiando l'integrità.
Progettati per essere compatibili con la Ethereum Virtual Machine (EVM), i roll-up ottimistici possono eseguire gli smart contract di Ethereum con poche modifiche richieste. Per gli sviluppatori che desiderano introdurre app esistenti su soluzioni Layer 2 senza riscrivere radicalmente, questa compatibilità semplifica la transizione.
Una delle implementazioni principali dei Rollup Ottimistici è Optimism. Il team di Optimism afferma che la loro soluzione può ridurre i costi del gas fino a 10-100 volte rispetto al mainnet di Ethereum.
Sviluppato da Offchain Labs, Arbitrum è un'altra iniziativa ben nota con grande interesse e accettazione grazie alle sue forti caratteristiche e all'ambiente sviluppatore-friendly.
Tuttavia, i roll-up ottimistici presentano alcuni svantaggi. Quando si trasferiscono fondi indietro al mainnet di Ethereum, il periodo di sfida - che potrebbe durare diverse ore fino a una settimana - introduce latenza. Per coloro che necessitano di liquidità immediata, questo ritardo può essere problematico. Per risolvere questo problema, soluzioni come i sistemi di uscita rapida o fornitori di liquidità sono in fase di sviluppo ma aggiungono livelli di complessità.
Inoltre, la sicurezza dei Rollup Ottimistici si basa sul presupposto che, se necessario, almeno un partecipante onesto fornirà prove di frode. Sebbene questo modello sia robusto, non è perfetto. In condizioni di collusione o assenza di partecipanti onesti, il sistema potrebbe essere vulnerabile.
I Rollup Ottimistici hanno visto una notevole accettazione nonostante questi ostacoli. Uno degli scambi distribuiti più grandi, Uniswap, ad esempio, è stato configurato su Optimism citando costi inferiori e maggiore throughput come principali vantaggi. Questa azione ha permesso agli utenti di Uniswap di scambiare con meno frizioni, migliorando così l'accessibilità della piattaforma.
Cosa sono i Rollup Zero-Knowledge?
I Rollup Zero-Knowledge, o ZK-Rollups, adottano un approccio diverso usando prove crittografiche per validare le transazioni. Creano specificamente prove zero-knowledge brevi e non interattive (SNARKs o STARKs) che confermano la correttezza delle transazioni senza rivelare ulteriori informazioni. Questo sistema garantisce che ogni transazione sia legittima ed elimina la necessità di un periodo di sfida.
Le transazioni in un ZK-roll-through sono gestite off-chain e inviate al mainnet di Ethereum insieme a una prova di validità. Lo smart contract del mainnet garantisce transizioni di stato valide verificando questa prova. Quando si ritirano fondi, questo approccio consente una finalità quasi istantanea - un grande vantaggio rispetto ai rollup ottimistici.
Uno dei principali vantaggi dei ZK-Rollup è le loro grandi garanzie di sicurezza. Ogni batch di transazioni è accompagnato da una prova di validità, per cui non sono necessari incentivi teorici di gioco o partecipanti onesti per trovare frodi. I ZK-Rollups sono molto sicuri grazie a questa garanzia crittografica.
Le principali implementazioni dei ZK-Rollup sono progetti come ZKSync creato da Matter Labs e StarkWare's StarkEx. La scalabilità e l'efficienza di questi progetti hanno mostrato notevoli progressi. Ad esempio, zkSync promette di mantenere alti standard di sicurezza riducendo i costi del gas fino a 100 volte.
Tuttavia, i ZK-Rollup devono affrontare la complessità computazionale. Le prove zero-knowledge richiedono risorse, quindi supportare la logica smart contract arbitraria può risultare impegnativo. I ZK-Rollup stanno diventando più efficaci per supportare operazioni più complesse anche se al momento sono più efficienti per transazioni semplici come scambi e trasferimenti.
Un'altra limitazione è la mancanza di piena compatibilità EVM. Gli smart contract di Ethereum non sono naturalmente progettati per interagire con le prove zero-knowledge, quindi gli sviluppatori potrebbero essere tenuti a riscrivere i contratti o utilizzare linguaggi di programmazione specialistici. Alcuni progetti come zkEVM stanno lavorando per risolvere questo problema, sforzandosi di produrre un ZK-Rollup compatibile con EVM.
Nonostante queste difficoltà, la finalità istantanea e la robustezza crittografica dei ZK-Rollup li rendono attraenti per utilizzi in cui velocità e sicurezza sono fondamentali. La maturità della tecnologia dovrebbe consentire una gamma più ampia di funzionalità.
Confronto tra Rollup Ottimistici e ZK-Rollup
Mentre entrambi i Rollup Ottimistici e i ZK-Rollup mirano a scalare Ethereum elaborando transazioni off-chain, i loro meccanismi sottostanti risultano in compromessi diversi.
Validazione e Sicurezza
I Rollup Ottimistici si basano su prove di frode e un periodo di sfida per garantire la validità delle transazioni. Ciò significa che le transazioni non valide possono essere annullate, ma solo se qualcuno le rileva e le segnala. Al contrario, i ZK-Rollup utilizzano prove di validità che garantiscono crittograficamente la correttezza di ogni batch di transazioni inviato al mainnet.
Secondo un rapporto di Electric Capital, “i ZK-Rollup offrono garanzie di sicurezza più forti perché non si basano su presupposti di gioco-teorici.”
Latenza di Prelievo
I Rollup Ottimistici hanno un significativo ritardo di prelievo a causa del periodo di sfida, che può durare fino a una settimana. Questo può essere mitigato attraverso fornitori di liquidità, ma aggiunge complessità. I ZK-Rollup permettono per un immediato... Content: ritiri perché le prove di validità garantiscono che lo stato sia corretto.
Compatibilità EVM
I Rollup Ottimistici sono generalmente più compatibili con l'EVM, permettendo agli sviluppatori di distribuire i contratti intelligenti esistenti su Ethereum con modifiche minime. I ZK-Rollup hanno storicamente avuto difficoltà con la compatibilità EVM a causa dell'intensità computazionale nella generazione di prove per operazioni complesse. Tuttavia, progressi come zkEVM mirano a colmare questo divario.
Prestazioni e Scalabilità
I ZK-Rollup possono offrire maggiore throughput e commissioni più basse, specialmente per transazioni semplici, perché le prove di validità comprimono i dati delle transazioni in modo più efficiente. I Rollup Ottimistici possono avere un overhead più elevato a causa della necessità di prove di frode.
Complessità e Sforzo di Sviluppo
Implementare i ZK-Rollup è più complesso a causa della crittografia avanzata coinvolta. Ciò può rallentare lo sviluppo e aumentare il potenziale di bug. I Rollup Ottimistici sono relativamente più semplici da implementare, il che ha portato a una distribuzione più rapida delle applicazioni.
Adozione Ecosistemica
Entrambi i tipi di rollup hanno visto un'adozione significativa. Al momento, i Rollup Ottimistici hanno più applicazioni DeFi a causa della loro compatibilità EVM. I ZK-Rollup stanno recuperando mentre le soluzioni per la compatibilità EVM maturano. Secondo Dune Analytics, il valore totale bloccato (TVL) in entrambe le soluzioni è in aumento, riflettendo la crescente fiducia e adozione.
Considerazioni Regolatorie
La natura crittografica dei ZK-Rollup può offrire migliori caratteristiche di privacy, che potrebbero rappresentare un'arma a doppio taglio in termini di conformità regolamentare. I Rollup Ottimistici sono più trasparenti, il che potrebbe allinearsi meglio con le aspettative regolamentari.
Casi d'Uso per Rollup Ottimistici e ZK-Rollup
La compatibilità EVM dei Rollup Ottimistici li rende ideali per l'uso in applicazioni di contratti intelligenti complicati. Ciò li rende ideali per piattaforme DeFi, mercati NFT e altre applicazioni che richiedono logiche complesse. Ad esempio, Synthetix, un sistema di liquidità derivata, ha collaborato con Optimism per ridurre le commissioni e aumentare la scalabilità. Gli utenti di questa integrazione hanno potuto scambiare asset sintetici più velocemente e con meno attrito.
Quando la velocità e la sicurezza delle transazioni sono assolutamente cruciali, i ZK-Rollup brillano. La finalità istantanea e l'elevata capacità dei ZK-Rollup aiuteranno le app di pagamento, gli scambi distribuiti per il trading spot e le piattaforme di gioco. Utilizzando i ZK-Rollup, Loopring, un protocollo Layer 2, ha creato uno scambio distribuito che offre trading veloce ed economico. I dati di Loopring indicano che gli utenti possono scambiare con commissioni basse fino al 0,1% dei costi del mainnet, rendendolo molto accessibile.
Inoltre i ZK-rollup stanno diventando popolari nelle applicazioni orientate alla privacy e nella validazione dell'identità. Per la conformità e la privacy degli utenti, le prove a conoscenza zero consentono agli utenti di dimostrare tratti senza divulgare informazioni private—una capacità molto apprezzata.
Progetti come zkSync mirano ad abilitare i contratti intelligenti sui ZK-Rollup, aprendo così casi d'uso finora limitati basati su Rollup Ottimistici. Man mano che queste tecnologie si sviluppano, le loro linee di capacità possono sfuocare e offrire maggiore libertà agli sviluppatori.
Considerazioni Finali
La competizione tra Rollup Ottimistici e ZK-Rollup rappresenta un avanzamento salutare nella ricerca di scalabilità di Ethereum. Entrambe le tecnologie hanno benefici speciali e sono essenziali affinché la rete possa gestire la domanda crescente.
Con la loro compatibilità EVM e implementazione più semplice, i rollup ottimistici sono diventati piuttosto popolari nella scena DeFi. Garanzie di sicurezza più forti e finalità istantanea fornite dai ZK-Rollup stanno spingendo i limiti dell'innovazione crittografica.
È probabile che le due scelte coesistano mentre l'ecosistema Ethereum si sviluppa, servendo varie esigenze e scopi. Poiché il loro sviluppo influenzerà notevolmente la direzione delle applicazioni distribuite, sviluppatori, investitori e consumatori dovrebbero rimanere informati su queste tecnologie.
"Nel breve termine, i rollup sono l'unica soluzione di scalabilità senza fiducia, e nel lungo termine, sono una parte importante dell'ecosistema Ethereum," ha detto Vitalik Buterin, riassumendo bene la situazione.
Gli sviluppi nei Rollup Ottimistici e nei ZK-Rollup sottolineano questa visione: è promesso un Ethereum più scalabile ed efficiente.