Rollups Optimistic e Zero Knowledge, sai qual’è la differenza?

Oggi ci immergiamo nel mondo dei layer 2, con l'obiettivo di capire la differenza tra i rollups di tipo Optimistic e quelli di tipologia Zero Knowledge.

Il problema del trilemma

Il trilemma della blockchain, proposto per la prima volta da Vitalik Buterin, è una teoria che afferma che non è possibile avere contemporaneamente tre proprietà desiderabili all’interno di una blockchain: decentralizzazione, sicurezza e scalabilità. In altre parole, se una blockchain cerca di ottenere alti livelli di decentralizzazione e sicurezza, potrebbe non essere in grado di scalare in modo efficiente. D’altra parte, se una blockchain cerca di essere altamente scalabile, potrebbe essere necessario compromettere la sicurezza e la decentralizzazione. Come sappiamo, Ethereum ha il problema della scalabilità e ad oggi esistono varie opzioni per risolvere questa problematica:

Soluzioni direttamente sul Layer 1:

Soluzioni tramite Layer 2:

Cosa sono e a cosa servono i layer 2

Partiamo da un caso specifico: Optimism è uno dei layer 2 più famosi utilizzati al giorno d’oggi per scalare Ethereum. Scalare questa blockchain significa riuscire a operare con i suoi smart contract, abbassando significativamente i costi delle transazioni.

Indipendentemente dal momento preciso in cui si opera, le transazioni su un layer 2 possono portare a un incremento di scalabilità (e quindi a una riduzione dei costi) da un fattore di x10 fino a un fattore di x100. Quindi abbiamo capito che i famosi layer 2 sono blockchain che nascono con l’obiettivo di rendere scalabile un’altra blockchain principale.

Queste due, quella principale e il suo layer 2, sono legate fra loro dal sistema di validazione dei blocchi. Infatti, tornando al caso pratico di prima, Optimism delega il lavoro di validazione alla blockchain principale di Ethereum. Potremmo quindi dire che si basa sulla sicurezza della blockchain principale. Quello che però differenzia queste due blockchain è appunto la dimensione e la velocità con cui i blocchi vengono eseguiti, rendendo Optimism molto più economica come blockchain sulla quale operare.

Diverse tipologie di rollups

Come abbiamo visto prima, ci sono diverse strade percorribili per portare la blockchain di Ethereum a scalare di più. Quella che tratteremo oggi è quella dell’utilizzo di layer 2 che utilizzano la tecnologia dei rollups per creare un blocco di transazioni, per poi mandarne un riassunto sulla blockchain principale.

Già dal nome “rollup” intuiamo quale sia la tecnologia di scalabilità che questi layer 2 utilizzano. In poche parole, all’interno di questi vengono completate molte operazioni. Quello che fanno è raggruppare questo gruppo di transazioni, impacchettarle e mandarne un riassunto sulla blockchain principale, in questo caso Ethereum.

Il metodo tramite il quale queste transazioni sono verificate crea la differenza tra il mondo dei rollups di tipo “Optimistic” e quelli di tecnologia “Zero Knowledge“.

Bisogna notare il fatto che la scelta di utilizzare soluzioni di scalabilità come i rollups (sia Optimistic che ZK) non esclude che venga svolto anche un lavoro per migliorare la scalabilità anche sul layer principale.

I rollups di tipo Optimistic

Di questa famiglia fanno parte le blockchain di Arbitrum e Optimism; anche qui, già dal nome, intuiamo il funzionamento tecnico. I rollups di tipo Optimistic si chiamano così perché alla base del funzionamento e della validazione delle transazioni c’è un’idea ottimistica. Questo vuol dire che ogni transazione è considerata come valida a prescindere e sarà considerata tale fino a quando qualcuno proverà il contrario.

Questo procedimento di verifica si chiama “Fraud Proof” ed è il più grande pregio ma anche difetto di questa tipologia di rollups. Ovviamente vi è un incentivo economico per chi svolge il lavoro di controllo delle transazioni, dato che chi presenta la fraud proof per una transazione che sia realmente fraudolenta riceverà un compenso economico da parte del sistema.

La fraud proof deve essere presentata entro 7 giorni da quando una transazione è stata completata ed è il motivo per cui, quando si muovono i fondi al di fuori da queste blockchain, come ad esempio un’operazione di bridge dalla blockchain di Optimism a quella di Ethereum, è richiesto un periodo d’attesa di 7 giorni. Questo è il più grande difetto dei rollups Optimistic.

I rollups di tipo Zero Knowledge

I rollups Zero Knowledge, o in italiano “a conoscenza zero”, sono una scoperta molto recente e ancora in fase di sviluppo. Questo perché la matematica dietro a questa tecnologia è estremamente complessa e sta raggiungendo uno sviluppo applicabile alla blockchain solo negli ultimi anni.

L’origine di questa tecnologia la ritroviamo in un paper intitolato “The Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems“, in cui tra gli autori compare anche il nome di Silvio Micali, fondatore della blockchain di Algorand.

La sfida più grande dietro questa tecnologia è quella di fornire la prova dell’esistenza di una determinata informazione senza mostrarla. Tramite complessi calcoli, questa tipologia di validazione delle transazioni permette a due parti di accordarsi sul fatto che una delle due abbia una determinata informazione senza che questa venga mai mostrata.

Il vantaggio principale, rispetto ai rollups di tipo Optimistic, è che non è necessaria alcuna “fraud proof”, dato che queste transazioni sono verificate all’origine. Questo comporta che non sarà necessario attendere quei 7 giorni per muovere i fondi fuori da quelle blockchain.

Le principali blockchain che oggi utilizzano la tecnologia Zero Knowledge sono ZKSync, la nuovissima Polygon 2.0 e zkBNB.

Conclusione

Per raggiungere un numero di persone sempre più vasto è necessario che le varie blockchain siano sempre più scalabili, offrendo la possibilità di operare in maniera rapida ed economica. Al momento la scena è dominata dai rollups di tipo Optimistic, dato che la loro implementazione è sicuramente più semplice rispetto agli ZK. Questi però, secondo lo stesso Vitalik Buterin, saranno il vero game changer che porteranno Ethereum ad uno step successivo nel campo della scalabilità.

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