SPIEGAZIONE DEI ROLLUP: OTTIMISTICI VS. ZK E IL LORO RUOLO NELLA SCALABILITÀ

Cosa sono i rollup blockchain?

I rollup blockchain sono soluzioni di scalabilità di Livello 2 progettate per aumentare il throughput delle transazioni e ridurre i costi sulle blockchain di Livello 1 come Ethereum. Scaricando l'esecuzione e il calcolo dalla catena di base, mantenendo al contempo le garanzie di sicurezza, i rollup migliorano significativamente le prestazioni delle reti blockchain.

Invece di elaborare tutte le transazioni direttamente sulla rete principale di Ethereum, i rollup eseguono le transazioni off-chain e raggruppano (o "raggruppano") più transazioni in un unico batch di dati. Questo pacchetto di dati viene quindi ripubblicato sulla catena di Livello 1, garantendo trasparenza e definitività del regolamento.

I rollup sono fondamentali per affrontare i colli di bottiglia della scalabilità senza sacrificare la decentralizzazione o la sicurezza. Mantengono la compatibilità con gli smart contract e i meccanismi di consenso di Ethereum, aumentando al contempo notevolmente la capacità di transazione e riducendo le commissioni del gas sia per gli utenti che per gli sviluppatori.

Esistono due tipi principali di rollup: rollup ottimistici e rollup a conoscenza zero (ZK). Ognuno di essi utilizza un metodo diverso per verificare la correttezza delle transazioni off-chain prima di finalizzarle on-chain.

Esploriamo come funzionano e perché sono importanti.

Perché i rollup sono importanti

• Scalabilità: i rollup elaborano da centinaia a migliaia di transazioni off-chain, alleggerendo il carico sui Layer 1 e consentendo un'esecuzione più rapida.
• Efficienza dei costi: gli utenti pagano commissioni di transazione significativamente inferiori suddividendo i costi del gas del Layer 1 su più transazioni in bundle.
• Sicurezza: poiché i rollup ereditano la sicurezza del Layer 1, gli utenti beneficiano del robusto livello di consenso di Ethereum senza compromettere la sicurezza on-chain.
• Compatibilità con le DApp: i rollup preservano la conformità EVM e supportano gli smart contract standard di Solidity. consentendo una facile implementazione di applicazioni decentralizzate esistenti con modifiche minime.

Con la crescita dell'attività on-chain, si prevede che i rollup diventeranno centrali per l'infrastruttura di scalabilità della blockchain.

Come funzionano gli Optimistic Rollup?

Gli Optimistic Rollup operano secondo una filosofia di fiducia ma verifica. Presumono che le transazioni inviate off-chain siano valide, salvo prova contraria. L'operatore pubblica batch di transazioni e relative root di stato sulla mainnet di Ethereum, senza alcuna prova immediata. Il nome "ottimistico" riflette questo presupposto predefinito di onestà.

Tuttavia, per garantire la sicurezza, ogni batch di transazioni entra in un periodo di contestazione, ovvero l'intervallo di tempo durante il quale chiunque può contestare le transazioni fraudolente inviando una prova di frode. Se la prova di frode viene accettata, lo stato errato viene rifiutato e il rollup si aggiorna di conseguenza, potenzialmente punindo l'autore disonesto.

Caratteristiche principali dei rollup ottimistici

• Prove di frode: la risoluzione delle controversie dipende dal rilevamento e dalla dimostrazione di transazioni non valide dopo l'invio.
• Periodo di contestazione: la definitività viene posticipata (in genere di una settimana) per consentire la verifica e prevenire aggiornamenti fraudolenti.
• Compatibilità EVM: i rollup ottimistici supportano nativamente gli standard di programmazione di Ethereum, consentendo una distribuzione semplice delle DApp.
• Esempi: le principali implementazioni di rollup ottimistici includono Optimism e Arbitrum.

Nonostante il ritardo nel prelievo dei fondi dovuto alla finestra di sfida, i rollup ottimistici sono diventati popolari per applicazioni generiche, in particolare nella DeFi e nel gaming. I loro principali vantaggi includono facilità di integrazione, garanzie di sicurezza decentralizzate e costi di transazione ridotti.

Vantaggi e limiti

I rollup ottimistici riducono significativamente le commissioni di transazione e la congestione della rete. Gli sviluppatori beneficiano di un set di strumenti familiare, poiché l'overhead per l'adattamento dei contratti Ethereum esistenti è minimo. Tuttavia, una maggiore definitività dovuta alla finestra a prova di frode e la dipendenza da partecipanti onesti per la verifica sono compromessi da considerare.

Questi compromessi hanno aperto la strada a un crescente interesse per i rollup a conoscenza zero, che offrono una definitività più rapida a scapito della complessità.

Comprendere gli ZK Rollup

Gli ZK-rollup (Zero-knowledge rollup) utilizzano prove crittografiche, in particolare argomenti di conoscenza succinti non interattivi a conoscenza zero (zk-SNARK o zk-STARK), per dimostrare la validità delle transazioni off-chain. Queste prove vengono generate per ogni batch di transazioni raggruppate e inviate alla mainnet di Ethereum insieme ai dati raccolti.

Il vantaggio cruciale risiede nella natura di queste prove: gli ZK-rollup non richiedono confutazione o una finestra di contestazione. Al contrario, le transizioni di stato vengono verificate immediatamente quando la prova crittografica viene convalidata dalla catena Ethereum.

Caratteristiche principali degli ZK-Rollup

• Prove di validità: ogni pacchetto di dati include una prova concisa che garantisce la correttezza dell'intero set di transazioni.
• Definitività immediata: nessun ritardo nella liquidazione poiché la prova conferma la correttezza in anticipo.
• Sicurezza migliorata: minore dipendenza dai partecipanti alla rete per rilevare batch non validi.
• Esempi: i principali protocolli ZK-rollup includono zkSync, Polygon zkEVM e Scroll.

Gli ZK-rollup sono particolarmente adatti per applicazioni che richiedono elevata sicurezza, risoluzione rapida e privacy. Sebbene comportino una maggiore complessità infrastrutturale e un maggiore sovraccarico computazionale, i recenti progressi li hanno resi sempre più accessibili agli sviluppatori e scalabili in una gamma più ampia di casi d'uso.

Vantaggi e sfide

Pro: Ritiro immediato, maggiore scalabilità e maggiore resistenza alle frodi, poiché la validità viene verificata prima dell'accettazione. È richiesta una minore fiducia negli attori terzi.

Contro: Costi computazionali iniziali più elevati per la generazione di prove; Storicamente, il supporto per il calcolo generico è limitato (sebbene progetti come zkEVM ora affrontino questo problema).

Inoltre, l'integrazione della logica a conoscenza zero nelle DApp richiede competenze e risorse di sviluppo specializzate. Tuttavia, con il miglioramento degli strumenti, gli zk-rollup sono destinati a diventare la soluzione dominante a lungo termine grazie alla loro efficienza e alla minimizzazione della fiducia.

Il futuro degli ZK-rollup

Mentre i rollup ottimistici si adattano bene alle applicazioni Ethereum odierne, gli ZK-rollup offrono un potenziale di innovazione più profondo. Dalle transazioni incentrate sulla privacy alle applicazioni scalabili di livello enterprise, gli ZK-rollup potrebbero supportare la prossima generazione di infrastrutture Web3 con la maturazione degli strumenti crittografici.