Molte persone credono che la blockchain possa trasformare settori che vanno dalla finanza alle catene di fornitura, all’assistenza sanitaria e altro ancora. Eppure, nonostante esista da più di un decennio, le sfide continuano a ostacolare l’adozione della blockchain, e una delle più urgenti è il problema di come scalare per supportare milioni di transazioni.
Cercando di superare questa sfida una volta per tutte, gli ZK-Rollup, o Zero-Knowledge Rollup, sono un concetto estremamente promettente che mira ad aumentare notevolmente il rendimento delle blockchain. Gli ZK-Rollup sono soluzioni di scalabilità Layer-2 che sfruttano le prove di conoscenza zero per consentire vantaggi che vanno oltre il semplice aumento del throughput, offrendo agli utenti anche la massima privacy.
ZK-Rollup: spiegazione del concetto di base
Gli Zk-Rollup utilizzano una rete Layer-2 che si trova sopra la blockchain principale, dove le transazioni possono essere scaricate e raggruppate insieme prima di essere elaborate come un'unica, massiccia transazione, sulla catena principale. Fanno uso delle prove ZK per oscurare i dettagli della transazione, verificandone l'accuratezza utilizzando una "prova di validità" inviata alla catena principale. In questo modo riducono il carico complessivo sulla catena principale, consentendole di elaborare molte più transazioni. Un altro vantaggio sono le tariffe del gas significativamente più basse, poiché questi costi sono suddivisi tra tutte le transazioni raggruppate insieme.
La salsa segreta di ZK-Rollups è zk-SNARK, o Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge, che è una tecnica crittografica che consente a una parte di dimostrare a un'altra che una transazione è accurata, senza rivelare alcuna dettagli di tale transazione.
In poche parole, gli ZK-Rollup funzionano in questo modo:
Gli utenti sottopongono la loro transazione al contratto ZK-Rollup
L'operatore elabora queste transazioni fuori catena prima di aggregarle in batch
Quindi genera una prova di validità per l'intero batch utilizzando zk-SNARKS
Questa prova, insieme allo stato finale del Rollup dopo che tutte le transazioni sono state elaborate, viene inviata alla rete principale
La rete principale verifica la prova di validità e aggiorna tutti i portafogli coinvolti in quel lotto di transazioni.
Infine, gli utenti possono ritirare i propri fondi dal contratto intelligente rollup
I vantaggi dei rollup ZK
Gli ZK-Rollup offrono vantaggi significativi rispetto alle vecchie tecniche di ridimensionamento come sidechain e "Optimistic Rollup" che attualmente aprono la strada su Ethereum.
Proprio come gli ZK-Rollup, anche gli Optimistic Rollup elaborano le transazioni fuori catena e le raggruppano in batch da inviare alla catena di inoltro. Ma invece di utilizzare le prove ZK, utilizzano un meccanismo a prova di frode in cui si presume che le transazioni siano valide, a meno che qualcuno non le contesti. Ciò richiede l’uso di una “finestra” o periodo di tempo in cui chiunque è libero di controllare e verificare le transazioni e lanciare una sfida se scopre che qualcuno sta imbrogliando. Se la sfida ha successo, la transazione fraudolenta viene annullata e lo sfidante guadagna una ricompensa.
Le sidechain sono un'alternativa. Sono reti blockchain indipendenti che funzionano in parallelo con la rete principale, utilizzando i propri meccanismi di consenso che consentono loro di elaborare le transazioni da sole. Si collegano alla rete principale utilizzando un “peg a due vie”, che consente il trasferimento di risorse tra le due catene.
Gli ZK-Rollup offrono vantaggi convincenti rispetto agli Optimistic Rollup e alle Sidechain:
Maggiore definitività delle transazioni rispetto agli Optimistic Rollup, perché l'uso delle prove ZK significa che possono essere verificate immediatamente dopo l'invio alla rete principale. Il periodo di sfida con Optimistic Rollup significa che le transazioni saranno sempre ritardate.
Maggiore sicurezza rispetto alle Sidechain perché ereditano la sicurezza della mainnet sottostante attraverso l'uso di prove di validità. Le sidechain si affidano ai propri modelli di sicurezza, che sono molto più deboli delle blockchain consolidate come Ethereum.
Le tariffe ridotte per il gas sono un altro vantaggio degli ZK-Rollup rispetto ai Sidechain. Poiché molte transazioni vengono aggregate in una sola, che viene poi elaborata sulla catena principale, la commissione sul gas pagata a Ethereum può essere condivisa tra tutte le transazioni del pacchetto. Le sidechain non possono farlo. Elaborano comunque ogni transazione in modo indipendente, il che significa che l'utente paga l'intera commissione di transazione.
Qual è lo stato degli ZK-Rollup?
Diversi progetti stanno portando gli ZK-Rollup al mainstream. Una delle più promettenti è la rete modulare zkEVM Layer-2, Prom ZkEVM, che ha creato una soluzione che supporta Ethereum, blockchain compatibili con EVM e blockchain non EVM.
Questo ampio supporto è essenziale per Prom ZkEVM, poiché la sua missione è fornire l'interoperabilità tra tutte le principali blockchain. La sua architettura gli consente di presentare contemporaneamente prove di validità a due blockchain contemporaneamente.
L’uso della tecnologia ricorsiva STARK da parte di Prom ZkEVM si è dimostrato estremamente scalabile e altamente economico, mentre il suo elevato grado di interoperabilità rende la vita semplice agli sviluppatori Web3. Inoltre, supporta anche le funzionalità di “astrazione dell’account” abilitate dallo standard ERC-4337, in modo che le dApp possano implementare funzionalità user-friendly come i tradizionali metodi di recupero dell’account basati su posta elettronica.
zkSync è un altro grande nome nello spazio ZK-Rollup. Essendo una delle prime implementazioni di ZK-Rollup, presenta un significativo vantaggio di first mover che ha contribuito a spingerne l'adozione, conquistando centinaia di sviluppatori di dApp con la sua promessa di 2.000 transazioni al secondo.
Queste velocità impressionanti sono supportate da una forte sicurezza, che zkSync eredita da Ethereum, e da basse commissioni di transazione. Inoltre, molti sviluppatori considerano i rollup maturi di zkSync più facili da implementare, il che significa che le dApp possono supportare trasferimenti di risorse senza attriti attraverso le catene EVM senza alcuna latenza.
ZK-Rollup più specializzati come Immutable X si concentrano su casi d'uso di nicchia all'interno di Ethereum, come i giochi Web3. È rivolto ai giochi blockchain che utilizzano NFT come personaggi, armi e accessori di gioco. In molti giochi, queste risorse sono estremamente economiche, quindi è necessario mantenere le commissioni di transazione al minimo. Questo è il motivo per cui Immutable X è preferito da centinaia di giochi blockchain. Consente ai giocatori di acquistare e vendere istantaneamente beni a basso costo con commissioni trascurabili.
Inoltre, i giocatori dei giochi blockchain devono essere in grado di effettuare transazioni istantaneamente. Vogliono poter acquistare una nuova pistola o un nuovo oggetto e usarlo immediatamente nella prossima partita. Immutable X fa questo, vantando un'incredibile velocità di 9.000 transazioni al secondo. Come ulteriore vantaggio, Immutable X afferma che gli NFT sulla sua rete sono a zero emissioni di carbonio grazie al suo meccanismo di consenso proof-of-stake altamente efficiente.
Scalabilità Blockchain raggiunta
Il progresso di progetti come Prom ZkEVM, zkSync e Immutable X dimostra come gli ZK-Rollup abbiano raggiunto il livello di maturità richiesto affinché la tecnologia diventi mainstream. Gli ZK-Rollup offrono molto più che semplici promesse: stanno trasformando attivamente le blockchain, consentendo loro di raggiungere dimensioni maggiori e allo stesso tempo migliorando la sicurezza e la privacy di ogni utente.
Utilizzando le funzionalità all'avanguardia delle prove ZK, gli ZK-Rollup forniscono alle dApp un modo potente, versatile, sicuro e che preserva la privacy per scalare su qualsiasi blockchain.