Ethereum è una delle storie di successo più grandi della blockchain, utilizzata da milioni di persone, che ospita migliaia di applicazioni decentralizzate e gestisce miliardi di dollari di fondi. Ciò che è impressionante è che questo successo è stato raggiunto nonostante alcuni seri problemi con la sua architettura monolitica, che causa grandi problemi di scalabilità che spesso lasciano la sua rete paralizzata da traffico congestionato e commissioni alle stelle.
Il successo di Ethereum solleva la domanda: cosa accadrebbe se potessimo effettivamente costruire una blockchain senza quei problemi di scalabilità? Quanto lontano andrebbe l'industria delle criptovalute se non fosse frenata? È una domanda a cui l'industria spera di poter rispondere presto con l'avvento delle blockchain modulari.
Attualmente, la maggior parte delle attività principali, come l'elaborazione delle transazioni, il consenso e la disponibilità dei dati, si svolgono tutte sulla stessa catena Ethereum. Il risultato è che i suoi nodi sono regolarmente sovraccarichi. Sono costretti a lavorare, verificando le transazioni, rendendo disponibili i dati e mantenendo l'intera cronologia dei blocchi, e queste richieste hanno un impatto estremamente negativo sulla sua efficienza.
Le blockchain modulari mirano a risolvere questo problema suddividendo le funzioni principali su più livelli di blockchain separati, riducendo la pressione su ciascuno di essi e rendendoli più efficienti.
Cosa sono le blockchain modulari?
Il concetto di base delle architetture blockchain modulari prevede di deviare i vari lavori che le blockchain svolgono in livelli distinti, quindi ci sarà una catena per l'esecuzione, una per il consenso, un'altra per la disponibilità dei dati e così via. Questa struttura modulare getta le basi per una maggiore scalabilità, poiché ogni componente della blockchain deve gestire solo un compito specifico, indipendentemente dagli altri.
Non solo la riduzione del carico aiuta, ma significa anche che ogni livello può essere ottimizzato meglio per l'attività specifica che deve svolgere.
Questo è diverso dalle blockchain monolitiche, che forzano tutte le funzioni principali di una blockchain sugli stessi nodi. Invece di fare questo, distribuisce tutte le attività che devono essere eseguite su livelli ottimizzati di nodi in modo che possano concentrarsi specificamente sulla funzione e farla più velocemente di prima.
Un vantaggio fondamentale di questo approccio è che gli sviluppatori possono creare combinazioni molto specifiche di livelli di blockchain che soddisfano le esigenze specifiche delle loro applicazioni decentralizzate. Può essere paragonato alla costruzione di una blockchain con i mattoncini Lego. Ad esempio, uno sviluppatore può abbinare il livello di disponibilità dei dati più adatto e ottimizzato, come 0G con un livello di esecuzione altamente efficiente come FuelVM e un livello di convalida sicuro come EigenLayer, che eredita la forte sicurezza di Ethereum tramite il liquid restaking.
Combinando e abbinando in questo modo livelli di blockchain modulari, gli sviluppatori possono creare un'architettura più flessibile che raggiunge la massima produttività possibile per il loro caso d'uso specifico e beneficiare di maggiore efficienza e scalabilità rispetto a qualsiasi blockchain monolitica.
L'approccio modulare è una potente alternativa alla creazione di una blockchain personalizzata da zero, che è ciò che alcuni sviluppatori più ambiziosi hanno fatto, consentendo loro di beneficiare di livelli di prestazioni altamente ottimizzati condividendo al contempo la sicurezza di reti più consolidate.
Componenti modulari della blockchain
Sebbene esistano innumerevoli possibilità di mescolare e abbinare vari livelli, una blockchain modulare implicherà quasi sempre l'unione di quattro componenti di base. Il concetto è una rivoluzione architettonica che molti ritengono supererà il tradizionale modello one-size-fits-all per reti decentralizzate.
I quattro componenti di base includono un livello di esecuzione, che è il livello primario o fondamentale, in cui vengono inviate le transazioni degli utenti e in cui interagiscono con le dApp tramite contratti intelligenti. Queste interazioni sono ciò che innesca le "transizioni di stato", come l'aggiornamento dei saldi e degli account on-chain.
Separando il livello di esecuzione da attività quali consenso, transazioni e interazioni possono essere eseguite off-chain, utilizzando tecniche come ZK-Rollup o Optimistic Rollup, consentendo un'elaborazione più efficiente (più rapida ed economica).
Il secondo componente principale è il settlement layer, che esegue il lavoro di regolamento di tutte le transazioni che sono state scaricate su quei rollup. Lo fa elaborando le loro prove di transazione. Questo compito comporta la convalida degli stati delle transazioni, la gestione delle prove di frode e la risoluzione di eventuali controversie che potrebbero sorgere, specialmente nel caso di Optimistic Rollup.
Il terzo è il livello di consenso, che può essere una sidechain basata su rollup o un'altra architettura, ed è responsabile di garantire che la maggioranza richiesta di nodi concordi sullo stato della blockchain. Svolge il compito di raggruppare più transazioni insieme per essere regolate come una e deve garantire che ciascuna sia valida. Deve anche concordare sull'ordine in cui tali transazioni vengono elaborate.
Uno dei vantaggi di avere un livello di consenso è che fornisce agli sviluppatori maggiore flessibilità su quanto decentralizzate vogliono che siano le loro dApp, poiché sono in grado di configurare il numero di validatori coinvolti.
Infine, ogni tipo di dApp necessita di un livello di disponibilità dei dati, che assicura che tutti i dati richiesti per convalidare le transazioni ed elaborare l'interazione con gli smart contract siano resi disponibili a tutti gli altri partecipanti a una rete. In questo modo, consente a tutti i dati essenziali on-chain di essere rapidamente verificati da chiunque utilizzi o partecipi alla rete. I livelli di disponibilità dei dati sono diventati particolarmente popolari con le dApp che mirano ad aumentare la loro efficienza eliminando la necessità di affidarsi a Ethereum stesso per fornire la disponibilità dei dati.
Cosa offre l'architettura modulare?
È facile capire perché suddividere queste attività in livelli separati può aumentare l'efficienza complessiva delle dApp. Le blockchain modulari stanno rapidamente emergendo come una soluzione convincente ai problemi di scalabilità su Ethereum e altre reti decentralizzate. Nel caso di Ethereum, significa che la mainnet fortemente congestionata può concentrarsi esclusivamente sull'esecuzione di transazioni e sulla produzione di blocchi, nonché sul mantenimento del consenso, con la liquidazione, il consenso e la disponibilità dei dati tutti eseguiti altrove. È un po' come impiegare persone separate per gestire le varie attività in una cucina, come preparare gli ingredienti, cucinarli e lavare i piatti, anziché avere un singolo dipendente che faccia tutto.
Oltre a consentire un'elaborazione più rapida delle attività, ciò significa anche costi inferiori poiché i rollup possono accedere ai dati verificati senza effettuare chiamate costose alla rete principale di Ethereum. Inoltre, gli aggiornamenti e i miglioramenti incentrati sulla disponibilità dei dati possono essere avviati separatamente, senza causare alcuna interruzione alla rete principale.
Ad esempio, uno sviluppatore che desidera creare una piattaforma di scambio decentralizzata ad alte prestazioni potrebbe impiegare ZK-rollup come livello di esecuzione per un'elaborazione efficiente delle transazioni off-chain e utilizzare Ethereum per il consenso e la liquidazione al fine di trarre vantaggio dalla sua sicurezza. Infine, può utilizzare un livello di disponibilità dei dati specializzato come EigenDA o 0G per un accesso più conveniente e veloce all'archiviazione dei dati off-chain.
Correggere la disponibilità dei dati per l'accesso ad alta velocità
Ci sono state alcune critiche alle blockchain modulari a causa delle complicazioni di sicurezza e delle maggiori ipotesi di fiducia che derivano dall'avere un'architettura di rete più frammentata. Ma niente di tutto ciò ha impedito che venissero fatti progressi significativi.
In effetti, il consenso generale è che i vantaggi di un approccio modulare superano i rischi. Negli ultimi 12 mesi, l'idea delle blockchain modulari ha davvero preso piede e ci sono numerosi progetti che stanno trasformando il sogno di una maggiore scalabilità nel regno della realtà.
Nello spazio di disponibilità dei dati, una delle iniziative più promettenti è la rete 0G, che si concentra sulla fornitura di accesso ai dati ad alta velocità e altamente sicuro per reti decentralizzate. Mira a fornire una velocità di trasmissione rapida fino a 50 Gbps, che migliora notevolmente la velocità di 1,5 Mbps di Ethereum quando utilizzata come livello di disponibilità dei dati.
0G sta costruendo il suo livello di disponibilità dei dati per supportare una nuova generazione di giochi basati su blockchain e applicazioni di intelligenza artificiale che richiedono una pipeline di dati estremamente veloce e affidabile. Se tali app non hanno un throughput veloce ed efficiente, non saranno in grado di eguagliare le prestazioni delle loro controparti Web2 e vedranno i loro costi di transazione sommarsi ben oltre quanto molti utenti sarebbero disposti a pagare.
Il fondatore Michael Heinrich ha detto a TechCrunch che, in ultima analisi, 0G intende raggiungere una "capacità infinita". Quindi, proprio come AWS consente agli sviluppatori di avviare tutti i server di cui hanno bisogno per garantire prestazioni applicative incredibilmente veloci, 0G sarà in grado di avviare tutte le reti di consenso di cui ha bisogno.
Momento positivo nelle blockchain modulari
Nel frattempo, ci sono stati sviluppi promettenti nell'intero stack blockchain modulare. Fuel Labs sta sperimentando il concetto di macchine virtuali parallelizzate sul livello di esecuzione, mentre Optimism ha fatto importanti progressi in aree come lo sharding, il sequenziamento decentralizzato e la verifica incentivata.
Anche Ethereum sta contribuendo alla modularità della blockchain. Come parte della sua roadmap di sviluppo post-merge, sta lavorando per creare livelli di settlement e disponibilità dei dati separati ma unificati. Una delle sue idee più promettenti è il concetto di "danksharding", che sta lavorando per far evolvere i frammenti di dati L1 e lo spazio dei blocchi di Ethereum in un "motore di disponibilità dei dati" separato, aprendo la strada ai rollup di livello 2 per implementare transazioni a basso costo e ad alta produttività.
Un altro progetto interessante è Celestia, la cui implementazione del livello di esecuzione può essere utilizzata anche come livello di disponibilità dei dati. Sta gettando le basi per alternative alle macchine virtuali basate su EVM, come VM basate su WASM, Starknet e FuelVM. Condividendo la disponibilità dei dati con una varietà di livelli di esecuzione, Celestia consente agli sviluppatori di creare ponti con trust-minimized tra cluster che sbloccano la componibilità e l'interoperabilità tra ecosistemi e tra catene.
Il progetto Volitions di Starkware introduce una soluzione convincente al dilemma della disponibilità dei dati on-chain e off-chain. Con esso, gli sviluppatori e gli utenti di dApp potranno scegliere se inviare i dati delle loro transazioni off-chain, dove possono essere elaborati più velocemente, o mantenerli on-chain, dove sono più sicuri.
Anche Bitcoin probabilmente trarrà beneficio dalla modularizzazione. Un progetto chiamato Babylon sta lavorando a un protocollo che renderà possibile lo staking di BTC per migliorare la sicurezza delle appchain all'interno dell'ecosistema Cosmos, e in seguito estenderlo ad altre blockchain proof-of-stake.
Le prospettive per le blockchain modulari
Sebbene molti dei progetti sopra menzionati siano ancora idee molto nascenti, la velocità impressionante con cui sono progrediti suggerisce che il futuro della blockchain sarà più probabilmente modulare che monolitico.
Le blockchain modulari non sono esenti da problemi, però. Mettere insieme un sacco di componenti diversi come fossero Lego potrebbe creare qualche grattacapo agli sviluppatori. Con le blockchain modulari, la sicurezza in ultima analisi si basa sullo strato di regolamento sottostante, ma gli sviluppatori dovranno fare attenzione a non creare una situazione in cui un guasto di uno strato causi problemi sugli altri strati.
Una seconda sfida può comportare dei costi. Ottimizzare ogni livello comporta una migliore esperienza per gli utenti, ma ha un costo in termini di maggiore complessità, con la necessità di creare meccanismi per gestire le frodi e le prove di validità che si rivelano una sfida significativa.
Se le blockchain modulari devono avere successo, spetta agli sviluppatori garantire che tutto si incastri perfettamente in modo che le loro dApp semplicemente "funzionino".