TL;DR
La bassa scalabilità della blockchain porta a velocità più lente, commissioni di transazione più elevate e cattiva esperienza utente. Questo problema può essere potenzialmente risolto dalle soluzioni di Livello 1 (ad esempio, sharding) e Livello 2 (ad esempio, rollup).
Le soluzioni di livello 1 mirano ad aggiornare la blockchain stessa, mentre le soluzioni di livello 2 creano una struttura sopra la catena esistente.
I rollup sono una popolare soluzione di livello 2. Raggruppano le transazioni off-chain per un calcolo più rapido.
Gli Zk-rollup sono un tipo di implementazione rollup che utilizza una tecnica crittografica chiamata prove a conoscenza zero
Le prove a conoscenza zero consentono la verifica senza rivelare i dati sottostanti, garantendo la privacy e la sicurezza delle transazioni.
La corsa alla scalabilità della Blockchain
Man mano che la crittografia viene adottata sempre più ampiamente, diventa imperativo risolvere i problemi di scalabilità delle reti blockchain. Una blockchain congestionata porta a velocità più lente e commissioni di transazione più elevate. Per risolvere questo problema, disponiamo di due framework principali: soluzioni Layer 1 e Layer 2.
Soluzioni di livello 1: queste soluzioni rinnovano direttamente la struttura fondamentale della blockchain per consentire al sistema complessivo di sperimentare un throughput più elevato. Lo sharding è un ottimo esempio. Segmentando la blockchain in settori distinti, aumenta la capacità del sistema e consente l'elaborazione simultanea delle transazioni.
Soluzioni di livello 2: queste soluzioni operano sulla blockchain di base. Nel livello 2, le transazioni vengono elaborate fuori catena e trasferite in massa nella catena di base. Le tecniche chiave includono canali di stato, sidechain e rollup. Gli Zk-rollup sono una forma di rollup che utilizza prove a conoscenza zero.
Cosa sono gli Zk-Rollup?
Per comprendere i rollup Zk, è importante comprendere i rollup e le dimostrazioni a conoscenza zero.
Cosa sono i rollup?
I rollup consentono alle blockchain di raggruppare i dati delle transazioni e di elaborarli off-chain. Una volta elaborato, il risultato finale viene debitamente impegnato nella catena di base. L’elaborazione di così tante transazioni contemporaneamente elimina le possibilità di ingrossamento della blockchain e consente calcoli più rapidi ed economici. I rollup rientrano in due categorie: ottimistici e Zk-rollup.
Rollup ottimistici: i rollup ottimistici operano in base a una presunzione: tutte le transazioni che hanno raggruppato sono legittime. Prima che queste transazioni vengano archiviate nella blockchain, attraversano un periodo di attesa. Durante questo periodo di attesa, la rete solleva controversie per contestare transazioni discutibili. Ottimismo, Arbitrum e opBNB sono esempi di rollup ottimistici.
Zk-rollup: a differenza delle loro controparti ottimistiche, zk-rollup convalidano ogni singola transazione tramite prove di validità basate su conoscenza zero. Sebbene siano più complessi da implementare, gli zk-rollup sono progettati per aggirare il periodo di risoluzione delle controversie osservato nei rollup ottimistici ed elaborare le transazioni teoricamente più velocemente.
Ora esaminiamo le dimostrazioni a conoscenza zero.
Cosa sono le prove a conoscenza zero?
La prova a conoscenza zero (ZKP) è uno strumento crittografico che consente a una parte (il dimostratore) di dimostrare a un'altra (il verificatore) che una determinata affermazione è vera senza rivelare dettagli complessi sull'affermazione.
Uno ZKP deve avere tre qualità:
Completezza: se l'affermazione è vera ed entrambe le parti sono autentiche, la prova ne confermerà sempre la veridicità.
Solidità: un dimostratore non veritiero non dovrebbe essere in grado di convincere un verificatore onesto della validità di un'affermazione falsa se non nelle circostanze più rare.
Conoscenza zero: la caratteristica più determinante. Il verificatore, alla fine del processo, apprende solo la validità dell'affermazione senza acquisire alcuna comprensione del suo contenuto.
Allora come funziona uno ZKP? La metodologia può essere suddivisa in tre fasi:
Testimone: durante la prima fase, il sperimentatore fornisce un'informazione segreta, o "testimone", al verificatore. L'idea qui è dimostrare al verificatore che il dimostratore può accedere a dati specifici senza menzionarli esplicitamente. Il testimone stabilisce una serie di domande sulle informazioni a cui può rispondere solo un prover legittimo.
Sfida: durante questa fase, il verificatore sfida il dimostratore scegliendo domande casuali dal set.
Risposta: il dimostratore risponde con successo alle domande del verificatore per dimostrare la propria credibilità.
Ora sappiamo cosa sono i rollup e gli ZKP. Riuniamoli sotto un unico ombrello e capiamo come funzionano gli zk-rollup.
Come funzionano gli Zk-Rollup?
Gli Zk-rollup hanno due componenti principali:
Contratti on-chain: i contratti intelligenti definiscono le regole entro le quali opera il protocollo zk-rollup. È costituito dai contratti principali e da quelli di verifica. Il contratto principale memorizza i blocchi di rollup, tiene traccia dei depositi e apporta aggiornamenti importanti. Il contratto di verifica convalida gli ZKP generati.
Macchine virtuali fuori catena: queste macchine gestiscono l'esecuzione delle transazioni lontano dalla blockchain di base di Ethereum in L2. Le macchine virtuali fuori catena operano indipendentemente dalla catena Ethereum.
Gli Zk-rollup sono strettamente intrecciati con la blockchain di Ethereum, anche se in uno strato unico. Non inondano Ethereum con ogni minimo dettaglio delle transazioni. Invece, forniscono in modo intelligente riepiloghi raggruppati, garantendo che il livello di base rimanga ordinato ed efficiente.
Pro e contro dell'utilizzo di Zk-Rollup
Quindi, quali sono i vantaggi dell’utilizzo di zk-rollup? Diamo un'occhiata.
Pro di zk-rollup
Aumento del throughput: gli Zk-rollup scaricano le esecuzioni delle transazioni dal livello di base a un ambiente informatico più efficiente. Poiché le transazioni non vengono elaborate individualmente sulla catena, aumenta il throughput complessivo.
Riduci la congestione: riducendo il volume della blockchain, gli zk-rollup aiutano a eseguire operazioni di livello 1 efficienti. Inoltre, i nodi completi devono archiviare solo prove a conoscenza zero anziché tutti i dati.
Commissioni ridotte: a causa della ridotta congestione, gli zk-rollup aiutano a ridurre le commissioni complessive.
Misure di sicurezza: gli Zk-rollup incorporano misure di sicurezza che consentono agli utenti di prelevare fondi anche se ci sono problemi con la rete di rollup, un netto vantaggio rispetto alle sidechain che potrebbero compromettere i fondi durante i guasti della rete.
Periodo di verifica delle transazioni più rapido: con zk-rollup, solo le prove di validità all'interno dei rollup necessitano di verifica, accelerando il periodo di verifica delle transazioni.
Contro di zk-rollup
Complessità: il più grande svantaggio degli zk-rollup è la loro complessità intrinseca. Sono molto più complicati da eseguire rispetto ai rollup ottimistici.
Vincolati dallo strato di base: nonostante la loro efficienza, i rollup zk sono ancora vincolati dalle restrizioni dello strato di base sottostante.
Frammentazione della liquidità: qualsiasi livello 2 porta alla dispersione della liquidità nell’ecosistema. La scarsa liquidità nei protocolli del livello base potrebbe portare a potenziali problemi.
Rollup ottimistici vs Zk-Rollup
Vediamo come si abbinano i rollup ottimistici e i rollup zk.
Pensieri conclusivi
La scalabilità è spesso pubblicizzata come il “Santo Graal” delle tecnologie blockchain. Non ha senso utilizzare un sistema se non funziona in modo ottimale. I rollup, sia ottimistici che zk, hanno fornito una soluzione elegante a questo problema di vecchia data. Gli Zk-Rollup, con il loro approccio unico, promettono velocità più elevate, meno traffico e una solida sicurezza. Sì, hanno le loro complessità, ma il loro potenziale è enorme. Per chiunque sia interessato al futuro della valuta digitale, comprendere zk-rollup è un must. Mentre spingiamo per migliorare le prestazioni della blockchain, ora è il momento di acquisire familiarità con gli zk-rollup e le loro promesse per il futuro.
Ulteriori letture
Rollup ottimisti e a conoscenza zero: qual è la differenza?
Cos'è uno ZkEVM e come può migliorare l'ecosistema Ethereum?
Soluzioni di scalabilità Blockchain Layer 1 e Layer 2
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