La blockchain di Ethereum, sebbene rivoluzionaria, ha incontrato sfide significative di scalabilità a causa della sua crescente popolarità. Tuttavia, soluzioni innovative come gli ZK-Rollup stanno ora rendendo possibile per Ethereum gestire più transazioni al secondo, ridurre le commissioni gas e migliorare la scalabilità complessiva.
Questo articolo esamina alcuni dei progetti più entusiasmanti che utilizzano ZK-Rollup sulla rete Ethereum. Ciascuno di questi progetti porta attributi unici al tavolo, dimostrando la versatilità e il potenziale degli ZK-Rollup come soluzione di scalabilità di livello 2.
Cosa sono gli ZK rollup?
Gli ZK-Rollup sono una soluzione di scalabilità Layer-2 per Ethereum che utilizza prove a conoscenza zero per raggruppare più transazioni in un'unica prova che viene poi pubblicata sulla mainnet di Ethereum. Ogni transazione nello ZK-Rollup è completamente valida e la mainnet di Ethereum può fidarsi di ciò senza dover convalidare ogni transazione individualmente, riducendo così la quantità di risorse computazionali necessarie. Questo aumenta notevolmente il throughput di Ethereum, riducendo la congestione e abbassando le commissioni di transazione.
In sostanza, gli ZK-Rollup spostano il calcolo fuori catena e lasciano solo i dati necessari on-chain, il che si traduce in una drastica diminuzione delle commissioni gas. Importante, la tecnologia aiuta a mantenere un elevato livello di sicurezza preservando uno strato di disponibilità dei dati on-chain. Questo garantisce che, anche se lo strato ZK-Rollup va offline, gli utenti possono ancora prelevare i propri fondi.
Uno dei principali vantaggi degli ZK-Rollup rispetto ad altre soluzioni Layer-2 è che mantengono una completa compatibilità con Ethereum, il che significa che gli sviluppatori possono sfruttare le loro conoscenze e strumenti esistenti. Inoltre, forniscono finalità, il che significa che una volta che una transazione è inclusa in uno ZK-Rollup, è definitiva e non può essere annullata.
Nel complesso, gli ZK-Rollup sono considerati una delle soluzioni più promettenti per i problemi di scalabilità di Ethereum, offrendo transazioni più veloci ed economiche mantenendo un elevato grado di sicurezza e decentralizzazione.
I principali progetti ZK Rollup in 2023
Diversi protocolli, come i protocolli di prestito e prestito e gli scambi decentralizzati (DEX), sono diventati multi-chain. Ciò significa che supportano più Layer-2 basati su ZK-Rollup, offrendo agli utenti varie scelte per ridurre le commissioni di transazione e ottenere tempi di transazione e finalità più rapidi.
Abbiamo elencato alcuni dei progetti leader sul mercato che utilizzano la tecnologia ZK-Rollup per la scalabilità.
Polygon
Inizialmente lanciato nel 2017 con il nome Matic Network, Polygon è il frutto del lavoro degli sviluppatori di Ethereum Sandeep Nailwal, Anurag Arjun, Jaynti Kanani e Mihailo Bjelic.
Polygon sfrutta gli ZK-Rollup per migliorare la scalabilità, nonostante gli ZK-Rollup convenzionali presentino alcune limitazioni, come richiedere tempi sostanziali. L'applicazione ingegnosa delle prove ricorsive da parte di Polygon mitiga questa sfida. A differenza delle blockchain basate su ZK-Rollup medie che generano prove per una singola transazione alla volta, Polygon ha la capacità di creare prove per ogni transazione in un batch prima di inviare il batch alla mainnet di Ethereum.
La struttura unica degli ZK-Rollup di Polygon rende la rete più veloce ed economica rispetto alla maggior parte delle altre soluzioni di scalabilità ZK-Rollup, eliminando la necessità per i validatori di possedere attrezzature specializzate. Infatti, alcune prove sulla rete in fase di sviluppo, Polygon Zero, sono compresse quanto 45kb, esercitando una pressione significativamente inferiore sulle prestazioni della blockchain rispetto alle soluzioni di scalabilità alternative.
Gli ZK-Rollup di Polygon divergono dalla maggior parte delle controparti Layer-2 in quanto sono completamente compatibili con Ethereum, quindi gli sviluppatori non sono tenuti a padroneggiare nuovi linguaggi per scrivere smart contract Polygon, a differenza delle alternative Layer-2 come StarkNet.
Polygon opera producendo multiple "catene di commit", in qualche modo analoghe alle sidechain, ma con una funzione distinta, attingendo una maggiore proporzione della loro sicurezza dalla mainnet di Ethereum.
StarkNet/StarkEx
StarkNet e StarkEx sono entrambe creazioni di Starkware, un'azienda fondata nel 2017 da Alessandro Chiesa ed Eli Ben-Sasson.
StarkNet rappresenta un'altra blockchain Layer-2 decentralizzata basata su ZK-Rollup. Tuttavia, a differenza di Polygon, gli sviluppatori che si avventurano in StarkNet devono padroneggiare il linguaggio di programmazione Cairo invece di Solidity, il che può potenzialmente complicare l'ingresso di nuovi sviluppatori. Tuttavia, per superare questo ostacolo, i transpiler da Solidity a Cairo e ad altri linguaggi di programmazione popolari sono in fase di sviluppo.
StarkNet, simile ad altre catene basate su ZK-Rollup, raggruppa più transazioni Layer-2 in un'unica transazione Ethereum, migliorando la velocità delle transazioni e riducendo le commissioni gas.
Lo stesso team che ha sviluppato StarkNet ha anche creato StarkEx, un'altra blockchain distinta. StarkNet facilita lo sviluppo di dApp pubbliche, mentre StarkEx funge da soluzione di scalabilità SaaS (software-as-a-service) specificamente progettata per gli scambi crittografici decentralizzati (DEX), consentendo agli scambi di ridurre i costi mentre aumentano velocità e liquidità.
StarkEx estende il supporto a ETH, token ERC-20 e token su altre catene compatibili con EVM, nonché agli NFT ERC-721 di grande successo globale. Sta inoltre lavorando per fornire supporto alla coniazione fuori catena per gli NFT dinamici semi-fungibili ERC-1155. StarkEx, lanciato su Ethereum dalla metà del 2020, è una delle soluzioni Layer-2 più grandi per TVL (valore totale bloccato). Attualmente alimenta una vasta gamma di dApp e protocolli.
ZKSync
I cervelli dietro ZKSync sono Alexandr Vlasov e Alex Gluchowski di Matter Labs, che hanno lanciato la soluzione nel 2020.
Progettato per offrire transazioni ad alta velocità (2.000+ TPS) mantenendo basse commissioni gas e alta sicurezza, ZKSync è una soluzione di scalabilità Layer-2 per Ethereum. A differenza di numerosi Layer-2, ZKSync offre un prelievo di fondi quasi istantaneo sulla mainnet Layer-1 di Ethereum. Vale la pena notare che ZKSync è l'unico protocollo zk-rollup con completa compatibilità EVM ad oggi, consentendo agli sviluppatori di ridistribuire facilmente smart contract attivi da Ethereum senza la necessità di riscriverli o personalizzarli per ZKSync. Questo aumenta notevolmente l'interoperabilità e riduce i tempi di sviluppo.
ZKSync presenta somiglianze con StarkNet e StarkEx in alcuni aspetti, con la principale differenza che risiede nel tipo di protocolli di prova utilizzati. ZKSync impiega SNARK (Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge), mentre StarkEx sfrutta STARK (Scalable Transparent ARguments of Knowledge).
Gli ZK-SNARK richiedono una configurazione una tantum in cui un piccolo numero di sviluppatori deve essere fidato per creare codice correttamente e in modo sicuro, portando a una maggiore centralizzazione e a una minore trustlessness. Al contrario, gli ZK-STARK utilizzano casualità pubblicamente verificabile per stabilire sistemi verificabili senza fiducia. Gli STARK sono anche percepiti come resistenti al quantum, mentre gli SNARK non lo sono. Gli STARK promettono inoltre una scalabilità migliorata. Pertanto, ZKSync presenta alcuni svantaggi rispetto a StarkNet.
Alcuni progetti notevoli distribuiti sulla blockchain ZKSync includono Argent, Gitcoin, Yearn Finance, Gnosis Safe, Snapshot, Tally e la 1inch Network.
Immutable X
Immutable è una piattaforma che offre soluzioni layer-2 costruite su Ethereum. Fornisce agli sviluppatori API e strumenti di sviluppo per facilitare lo sviluppo di applicazioni su layer-2.
Gli sviluppatori possono utilizzare Immutable X per creare applicazioni veloci, scalabili e sicure per token non fungibili (NFT) e giochi blockchain. Ad esempio, gli sviluppatori di giochi possono sfruttare Immutable X per implementare economie di gioco sofisticate che garantiscono la vera proprietà degli asset di gioco. Possono anche sfruttare funzionalità come la coniazione gratuita di asset di gioco, transazioni di gioco veloci ed economiche, portafogli self-custodial per dare agli utenti la proprietà dei loro oggetti di gioco e un libro degli ordini globale per il commercio di oggetti di gioco sul mercato aperto.
Inoltre, Immutable X si rivolge alle piattaforme di scambio di token e asset consentendo scambi veloci, sicuri ed economici tra gli utenti. Fornisce un libro degli ordini globale che garantisce la massima liquidità. Inoltre, gli strumenti di analisi delle transazioni blockchain possono accedere alle API di Immutable X per ottenere dati facilmente accessibili su transazioni passate, scambi e comportamenti degli utenti.
Immutable ha scelto di costruire le sue soluzioni su Ethereum a causa della sua reputazione come blockchain più decentralizzata, sicura e ampiamente utilizzata, risultando in significativi effetti di rete. Ethereum consente la creazione e l'esecuzione di smart contract e applicazioni decentralizzate senza alcun downtime, frode, controllo o interferenza da parte di terze parti.
Immutable X offre due strati di esecuzione, entrambi che utilizzano il meccanismo di batching ZK rollup. Gli ZK rollup consistono in due componenti principali: un meccanismo di batching off-chain (macchina virtuale) che genera una prova crittografica compressa da un batch di transazioni, dalla radice dello stato precedente e dalla radice del nuovo stato, e un contratto on-chain che memorizza la radice dello stato corrente e verifica la coerenza del batch.
Ecco come funzionano gli ZK rollup all'interno di Immutable X: Una raccolta di transazioni Layer 2 viene inviata al meccanismo di batching, che genera una prova crittografica basata sulle transazioni, sulla radice dello stato precedente e sulla radice del nuovo stato. Questa prova viene quindi inviata al contratto intelligente Layer 1 per la verifica. Il contratto intelligente controlla se la radice dello stato precedente nella prova corrisponde alla sua radice dello stato corrente. Se corrispondono, il contratto intelligente aggiorna la sua radice dello stato corrente alla radice del nuovo stato del batch.
Immutable offre attualmente due soluzioni Layer 2: StarkEx, che fornisce un servizio per il batching di tipi specifici di transazioni create e mantenute da Starkware, e Immutable zkEVM, una piattaforma di smart contract che consente a qualsiasi sviluppatore di scrivere e distribuire smart contract su zkEVM. Gli sviluppatori possono accedere a queste soluzioni registrandosi o utilizzando gli endpoint API forniti da Immutable X. Immutable zkEVM, specificamente progettato per i giochi, offre smart contract compatibili con Ethereum a basso costo e ad alta throughput all'interno di un framework EVM zk-rollup.
Loopring
Loopring è un protocollo di scalabilità Layer-2 costruito sulla blockchain di Ethereum, specificamente progettato per gli scambi decentralizzati (DEX). Consente la compensazione di migliaia di scambi al secondo offrendo varie funzionalità. Oltre a fungere da strato di protocollo per i DEX, Loopring fornisce Loopring Exchange, una piattaforma di trading non custodial che facilita scambi sicuri e ad alta velocità senza commissioni gas.
La tecnologia chiave dietro Loopring è le Prove a Conoscenza Zero (ZKP), che sono innovazioni blockchain che raggruppano le transazioni insieme per una migliore efficienza. Sfruttando gli ZKP, Loopring consente lo sviluppo di DEX non custodial ad alta throughput. Il protocollo introduce anche il suo token nativo LCR, che viene utilizzato per ricompensare gli operatori Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup) e i fornitori di liquidità.
L'approccio di Loopring implica l'implementazione di Zero-Knowledge Rollup (zk-Rollup), una soluzione Layer-2 che migliora la scalabilità lavorando insieme alla rete Ethereum. Gli zk-Rollup possono consolidare numerose transazioni in un'unica prova a conoscenza zero leggera, che viene poi confermata come batch sulla rete Ethereum. Questo aumenta sostanzialmente il throughput transazionale rispetto alle capacità autonome di Ethereum. Il processo di calcolo zk-Rollup avviene off-chain, mentre i dati sottostanti e le transazioni rimangono sulla blockchain di Ethereum. Integrando gli zk-Rollup con i protocolli DEX, Loopring consente calcoli complessi, portando a commissioni di transazione ridotte e una liquidità significativamente migliorata.
Rispetto agli scambi centralizzati (CEX) basati su libri di ordini convenzionali, i DEX offrono tipicamente commissioni di transazione più basse e supporto per una gamma più ampia di asset digitali. Tuttavia, gli scambi centralizzati superano ancora i DEX in termini di liquidità e velocità delle transazioni. Loopring mira a colmare questo divario incorporando gli zk-Rollup, portando i vantaggi degli scambi centralizzati nell'ecosistema decentralizzato.
All'interno della rete Ethereum, gli zk-Rollup offrono una convalida più veloce ed economica dei blocchi di transazione. Coinvolgono meno inclusione di dati e richiedono solo un contratto intelligente per verificare la prova crittografica finale, risultando in una maggiore efficienza. Le transazioni elaborate attraverso gli zk-Rollup sono memorizzate sulla blockchain di Ethereum come dati di riferimento della chiamata, che richiedono meno computazione rispetto al recupero dei dati dalla rete. Combinando queste funzionalità in un unico protocollo aperto, Loopring accelera l'adozione della tecnologia blockchain migliorando l'efficienza in tutto l'ecosistema Ethereum.
Conclusione
I problemi di scalabilità sulla blockchain di Ethereum vengono affrontati frontalmente con tecnologie innovative come gli ZK-Rollup. Come abbiamo esplorato, diversi progetti prominenti stanno già sfruttando questa tecnologia per migliorare la velocità delle transazioni, ridurre i costi e garantire la sicurezza sulla rete Ethereum.
Man mano che queste soluzioni continuano a evolversi e maturare, promettono di sbloccare il pieno potenziale di Ethereum, rendendolo più accessibile ed efficiente per utenti e sviluppatori. Il futuro di Ethereum, sembra, sarà indissolubilmente legato all'evoluzione e all'applicazione degli ZK-Rollup.
Domande frequenti
Cosa rende i ZK-Rollup più vantaggiosi rispetto ad altre soluzioni Layer-2?
I ZK-Rollup raggruppano molte transazioni in una singola, riducendo drasticamente i costi del gas e migliorando la velocità delle transazioni. Inoltre, mantengono una completa compatibilità con Ethereum, consentendo agli sviluppatori di utilizzare le proprie conoscenze e strumenti esistenti. Inoltre, i ZK-Rollup offrono la finalità, il che significa che le transazioni non possono essere annullate una volta incluse in un ZK-Rollup, aumentando la sicurezza.
Qual è la differenza tra ZK-Rollup e Optimistic Rollup?
Sebbene entrambi siano soluzioni Layer-2, differiscono nei loro meccanismi di validazione. Gli Optimistic Rollup utilizzano un sistema di "validazione ottimistica", in cui le transazioni sono considerate valide fino a prova contraria di frode, mentre i ZK-Rollup utilizzano prove a conoscenza zero per garantire l'validità delle transazioni fin dall'inizio, rendendoli più sicuri.
Quali sono alcuni potenziali svantaggi dei ZK-Rollup?
Una delle sfide legate ai ZK-Rollup è che richiedono competenze specifiche per lo sviluppo e possono essere dispendiose in termini di tempo a causa della complessità delle prove a conoscenza zero. Inoltre, sebbene aumentino la scalabilità, dipendono ancora dalla rete principale di Ethereum per la sicurezza, il che potrebbe rappresentare un potenziale collo di bottiglia.
I ZK-Rollup sono sicuri?
Sì, i ZK-Rollup mantengono un elevato livello di sicurezza. Garantiscono la finalità, il che significa che le transazioni non possono essere annullate una volta incluse in un ZK-Rollup. Inoltre, conservano uno strato di disponibilità dei dati on-chain, assicurando che gli utenti possano prelevare i propri fondi anche se lo strato del ZK-Rollup va offline.
Come aiutano i ZK-Rollup a ridurre le commissioni gas?
Raggruppando molte transazioni in un'unica prova e validandole off-chain, i ZK-Rollup riducono significativamente le risorse computazionali necessarie sulla rete principale di Ethereum. Questa diminuzione del carico computazionale si traduce in una riduzione sostanziale delle commissioni gas.
Qual è il futuro dei ZK-Rollup?
Il futuro dei ZK-Rollup è promettente. Sono considerati una parte cruciale della soluzione di scalabilità di Ethereum, fornendo transazioni più veloci ed economiche mantenendo un alto livello di sicurezza.
I ZK-Rollup influenzano gli smart contract?
I ZK-Rollup mantengono una completa compatibilità con Ethereum, il che significa che possono facilmente ospitare gli smart contract di Ethereum senza comprometterne la funzionalità.
Perché gli sviluppatori devono imparare nuovi linguaggi per costruire su piattaforme ZK-Rollup come StarkNet?
Certune piattaforme ZK-Rollup come StarkNet utilizzano linguaggi di programmazione diversi (come Cairo) per soddisfare i requisiti unici delle prove a conoscenza zero. Tuttavia, stanno venendo sviluppati transpiler per tradurre da Solidity a Cairo e altri linguaggi, riducendo questa curva di apprendimento.
In che modo gli ZK-Rollup contribuiscono al settore DeFi?
Migliorando la scalabilità di Ethereum, gli ZK-Rollup abilitano transazioni più veloci ed economiche, fondamentali per il funzionamento efficiente delle applicazioni DeFi. Forniscono inoltre maggiore sicurezza e finalità, attributi essenziali per le applicazioni finanziarie.
Gli ZK-Rollup possono interagire con altre soluzioni Layer-2?
Gli ZK-Rollup sono generalmente isolati dalle altre soluzioni Layer-2, formando ciascuno il proprio ecosistema. Tuttavia, la cross-compatibilità e il bridging tra diverse soluzioni Layer-2 sono un'area di ricerca e sviluppo attiva, e potremmo vedere una maggiore interattività in futuro.
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Micah Abiodun
Micah Abiodun utilizza al meglio la sua laurea magistrale in Ingegneria Ambientale e Gestione (MSc) presso l'Università Tecnologica di Tallinn (TalTech) per affinare le notizie su contenuti e previsioni dei prezzi su Cryptopolitan. Ora al suo 7° anno nello spazio mediatico crypto, copre le principali criptovalute, altcoin, DeFi, stablecoin, trend macroeconomici e tecnologie emergenti.
