Quali sono le soluzioni Layer-2 di Bitcoin
Indice
- Quali sono le soluzioni Layer-Two di Bitcoin?
- Differenze chiave tra le soluzioni Layer-Two di Bitcoin ed Ethereum
- Perché sono necessarie le soluzioni Layer-Two di Bitcoin?
- Come funzionano le soluzioni Layer-Two di Bitcoin
- Canali di stato
- Sidechain
- Rollup
- Vantaggi delle soluzioni Layer-Two di Bitcoin
- Sfide delle soluzioni Layer-Two di Bitcoin
- Progetti chiave Layer-Two di Bitcoin
Quali sono le soluzioni Layer-Two di Bitcoin?
Le soluzioni layer-two di Bitcoin (Bitcoin L2s) sono protocolli secondari costruiti sopra la blockchain principale di Bitcoin. Il loro scopo è affrontare i problemi di scalabilità, migliorare la velocità delle transazioni e ridurre le commissioni. Alcuni L2 introducono anche funzionalità di smart contract, ampliando i casi d'uso potenziali di Bitcoin. Creando un livello di esecuzione separato, queste soluzioni gestiscono le transazioni off-chain e utilizzano la blockchain principale solo per il regolamento finale.
Differenze chiave tra le soluzioni Layer-Two di Bitcoin ed Ethereum
Bitcoin ed Ethereum, pur impiegando entrambi soluzioni layer-two, differiscono fondamentalmente a causa delle loro architetture sottostanti:
Ereditarietà della sicurezza: Le soluzioni L2 di Ethereum ereditano la sicurezza direttamente dal mainnet di Ethereum attraverso validatori attivi. Al contrario, le L2 di Bitcoin si affidano ai propri protocolli di sicurezza poiché non hanno un coinvolgimento diretto dai validatori della rete principale di Bitcoin.
Verifica delle transazioni: Le L2 di Ethereum utilizzano metodi di verifica avanzati come le prove di frode e le prove a zero conoscenza, che Bitcoin attualmente non ha. Questo limita la complessità delle soluzioni L2 che possono essere costruite su Bitcoin rispetto a Ethereum.
Funzionalità degli smart contract: Ethereum è stato progettato per supportare nativamente gli smart contract, mentre Bitcoin no. Pertanto, le L2 di Bitcoin spesso mirano ad aggiungere questa capacità, migliorando la sua funzionalità oltre i semplici trasferimenti di valore.
Livelli di regolamento: Le L2 di Bitcoin regolano le transazioni sulla blockchain di Bitcoin, sfruttando il suo consenso proof-of-work per la sicurezza. Le L2 di Ethereum, invece, si regolano sul mainnet di Ethereum, che utilizza un modello di consenso proof-of-stake.
Perché sono necessarie le soluzioni Layer-Two di Bitcoin?
La necessità delle soluzioni layer-two di Bitcoin deriva dalle limitazioni del livello base di Bitcoin:
Scalabilità e throughput: Il livello base di Bitcoin può gestire solo circa sette transazioni al secondo, portando a congestione e commissioni elevate durante i periodi di picco. Le soluzioni L2 offrono un modo per scalare senza compromettere la sicurezza di Bitcoin.
Commissioni elevate: Le commissioni di transazione elevate, che hanno raggiunto oltre $120 durante alcuni periodi di picco di congestione, rendono impraticabili le piccole transazioni. Le soluzioni L2 aiutano a ridurre queste commissioni.
Capacità degli smart contract: Il livello base di Bitcoin manca di funzionalità avanzate per gli smart contract, essenziali per le applicazioni decentralizzate (dApps) e le finanze decentralizzate (DeFi).
Sblocco del capitale: Una quantità significativa di capitale di Bitcoin rimane sottoutilizzata poiché è principalmente un mezzo di conservazione del valore. Le soluzioni L2 mirano a sbloccare questo capitale consentendo transazioni più rapide e applicazioni innovative.
Come funzionano le soluzioni Layer-Two di Bitcoin
Una rete blockchain comprende due livelli: il livello di esecuzione, che processa le transazioni, e il livello di consenso, che convalida e approva queste transazioni. Le L2 di Bitcoin sviluppano un livello di esecuzione separato per gestire le transazioni off-chain, che vengono poi inviate al livello di consenso di Bitcoin per il regolamento finale.
Approcci comuni alle soluzioni Layer Two di Bitcoin includono:
Canali di stato: Utilizzati dalla Lightning Network, i canali di stato consentono a due parti di effettuare numerose transazioni off-chain. Solo lo stato finale viene registrato sulla blockchain, migliorando la velocità e riducendo i costi.
Sidechain: Operando come blockchain separate collegate a Bitcoin, le sidechain come la Liquid Network consentono transazioni più rapide e funzionalità aggiuntive, regolando periodicamente sulla mainchain di Bitcoin.
Rollup: Questi raggruppano più transazioni off-chain in una singola transazione, creando una prova crittografica di validità inviata alla blockchain di Bitcoin per il regolamento.
Canali di stato
I canali di stato, come quelli utilizzati nella Lightning Network, consentono a due parti di effettuare un numero illimitato di transazioni Bitcoin off-chain, senza registrare ogni transazione sulla blockchain principale di Bitcoin. Questo approccio migliora significativamente la velocità delle transazioni e riduce i costi.
Per aprire un canale, le due parti bloccano una certa quantità di Bitcoin in un indirizzo multi-signature (multisig) sulla blockchain di Bitcoin. Un indirizzo multisig su Bitcoin è un tipo di indirizzo che richiede che più persone autorizzino e firmino una transazione, piuttosto che solo una. Concordano sulla distribuzione iniziale di Bitcoin tra loro per questo canale. Una volta aperto il canale, le parti possono effettuare un numero illimitato di transazioni off-chain, scambiando dati di transazione firmati per aggiornare i rispettivi saldi Bitcoin nello stato corrente del canale. Queste transazioni non vengono trasmesse alla rete Bitcoin durante questo processo.
Quando hanno finito di effettuare transazioni, le due parti firmano e trasmettono lo stato finale del canale alla blockchain di Bitcoin. Questo stato finale riflette la distribuzione più recente concordata di Bitcoin tra le due parti. Le condizioni multi-signature sono soddisfatte, permettendo ai fondi di essere ridistribuiti secondo i saldi finali.
Sidechain
Le sidechain di Bitcoin, come la Liquid Network, operano su blockchain separate collegate a Bitcoin. Queste sidechain utilizzano i propri meccanismi di consenso, consentendo transazioni più rapide e funzionalità aggiuntive mentre trasmettono e finalizzano periodicamente le transazioni sulla mainchain di Bitcoin. Ecco come funzionano le sidechain di Bitcoin:
Peg a due vie: La tecnologia fondamentale che consente il trasferimento di asset tra la mainchain di Bitcoin e una sidechain è chiamata "peg a due vie". Per spostare asset dalla mainchain di Bitcoin a una sidechain, un utente blocca prima i suoi bitcoin in un indirizzo di output speciale sulla blockchain di Bitcoin inviando una transazione. Questa azione immobilizza efficacemente i bitcoin sulla mainchain. La sidechain rileva quindi questo evento di blocco e risponde coniando e rilasciando una quantità equivalente di token sulla sidechain, spesso indicati come sBTC (sidechain BTC), rappresentando i bitcoin bloccati dalla mainchain. Una volta sulla sidechain, gli utenti possono trasferire e utilizzare liberamente questi token per vari scopi, come transazioni e smart contract, beneficiando del meccanismo di consenso più rapido ed efficiente della sidechain. Per restituire gli asset alla mainchain di Bitcoin, l'utente brucia o distrugge i token della sidechain. Questo evento di bruciatura viene rilevato dalla mainchain, che quindi rilascia i bitcoin originariamente bloccati all'indirizzo dell'utente sulla mainchain.
Federazione/validatori: Per gestire e convalidare il processo di peg a due vie in modo sicuro, le sidechain impiegano una federazione o un gruppo di validatori. Questa federazione svolge diverse funzioni critiche. La federazione o gruppo di validatori svolge un ruolo cruciale nella gestione e nella sicurezza del processo di peg a due vie tra la mainchain e la sidechain. Monitorano il blocco e lo sblocco degli asset su entrambe le catene, garantendo che le transazioni siano registrate accuratamente. Convalidano inoltre che la quantità di asset trasferiti corrisponda su entrambi i lati, prevenendo problemi come il double-spending. Questa federazione può essere gestita da parti fidate, script multi-signature o smart contract, tutti i quali lavorano per mantenere l'integrità e la sicurezza del processo di trasferimento degli asset.
Consenso indipendente: Una caratteristica distintiva delle sidechain è il loro meccanismo di consenso indipendente, che opera separatamente dalla mainchain di Bitcoin. Questa indipendenza consente alle sidechain di implementare parametri di blocco personalizzati, inclusi tempi di blocco, dimensioni dei blocchi e throughput delle transazioni ottimizzati per i loro casi d'uso specifici. Utilizzano algoritmi di consenso unici come Proof-of-Authority (PoA) o Delegated Proof-of-Stake (DpoS), che possono essere più efficienti o adatti agli scopi della sidechain. Inoltre, le sidechain introducono funzionalità avanzate come smart contract, miglioramenti della privacy e altre soluzioni di scalabilità che non sono disponibili nativamente sulla mainchain di Bitcoin.
Rollup
I rollup layer-two di Bitcoin funzionano spostando l'esecuzione delle transazioni e i dati fuori dalla blockchain principale di Bitcoin verso una catena o un livello di rollup separato, pur ancorandosi a Bitcoin per la disponibilità dei dati e il consenso.
I meccanismi chiave coinvolti nella tecnologia rollup includono l'esecuzione delle transazioni sulla catena di rollup, la compressione dei dati e l'ancoraggio a Bitcoin layer one. Gli utenti inviano transazioni da eseguire sulla catena di rollup piuttosto che direttamente sulla blockchain di Bitcoin. La catena di rollup elabora queste transazioni, aggiornando i saldi dei conti di conseguenza. Dopo aver elaborato molte transazioni off-chain, il rollup comprime o "rollup" i dati delle transazioni in una prova crittografica o in un impegno compatto, che rappresenta l'effetto netto di tutte quelle transazioni sullo stato. Questa prova compressa viene poi periodicamente inviata alla blockchain di Bitcoin come una singola transazione. Un contratto intelligente o un meccanismo di verifica sul livello uno di Bitcoin può validare e applicare in modo efficiente la transizione di stato rappresentata dalla prova di rollup.
Tuttavia, i rollup su Bitcoin affrontano una sfida chiave poiché il livello base di Bitcoin manca della capacità di verificare nativamente le prove crittografiche o gli impegni prodotti dai sistemi di rollup. Ci sono alcuni approcci in fase di esplorazione per abilitare i rollup su Bitcoin, inclusi i rollup sovrani e l'estensione dello script di Bitcoin.
I rollup sovrani utilizzano Bitcoin come livello di disponibilità dei dati senza fare affidamento su di esso per le prove di validità. Questi rollup operano in modo indipendente, elaborando le transazioni off-chain e pubblicando solo dati compressi delle transazioni su Bitcoin. Gestiscono i propri meccanismi di consenso e ambienti di esecuzione delle transazioni off-chain, usando Bitcoin per ancorare e memorizzare i dati compressi del rollup. Per spostare asset come BTC dentro e fuori dal rollup, viene utilizzato un sistema di peg decentralizzato, come sBTC, che si basa su un gruppo decentralizzato di firmatari piuttosto che sul livello base di Bitcoin.
Estendere il linguaggio di script e gli opcode di Bitcoin per abilitare i rollup di validità permette al livello base di Bitcoin di verificare e far rispettare le transizioni di stato del rollup. Questo richiederebbe probabilmente un aggiornamento soft-fork a Bitcoin per aggiungere nuovi opcode come OP_CAT o WTC per una migliore programmabilità.
Vantaggi delle soluzioni Layer-Two di Bitcoin
Il layer uno di Bitcoin, pur rinomato per la sua sicurezza e decentralizzazione, soffre di diverse limitazioni di performance. Le transazioni sulla mainchain di Bitcoin richiedono circa 10 minuti per essere confermate, mancano di funzionalità di smart-contract e spesso comportano commissioni elevate a causa della congestione della rete. Per affrontare queste sfide, sono state sviluppate soluzioni layer-two di Bitcoin, fornendo una serie di miglioramenti che migliorano significativamente l'usabilità e la funzionalità della rete Bitcoin.
Scalabilità: Uno dei vantaggi più significativi delle soluzioni layer-two di Bitcoin è la loro capacità di aumentare drasticamente la capacità di transazione della rete. Elaborando le transazioni fuori dalla blockchain principale, i progetti layer-two possono gestire un volume di transazioni al secondo molto più elevato rispetto al livello base di Bitcoin. Questo scarico riduce la congestione sulla mainchain, risultando in operazioni di rete più fluide ed efficienti. L'aumento della scalabilità è cruciale per l'adozione diffusa di Bitcoin per le transazioni quotidiane e il trading ad alta frequenza.
Commissioni di transazione inferiori: Poiché le transazioni layer-two non richiedono che tutti i dati delle transazioni siano registrati sulla blockchain di Bitcoin, riducono significativamente la quantità di dati che devono essere memorizzati. Questo porta a commissioni di transazione più basse, rendendo economicamente praticabili le microtransazioni e altri trasferimenti di piccolo valore. Gli utenti beneficiano dei costi ridotti, particolarmente importanti per applicazioni come le rimesse e i micropagamenti, dove le commissioni elevate possono essere proibitive.
Conferme più rapide: Le soluzioni layer-two offrono conferme delle transazioni quasi istantanee, in netto contrasto con il tempo medio di blocco di 10 minuti sulla mainchain di Bitcoin. Questo tempo di conferma rapido è essenziale per i casi d'uso che richiedono un regolamento rapido, come le transazioni nei punti vendita e il commercio online. La capacità di ottenere conferme più rapide migliora l'esperienza dell'utente e amplia la gamma di applicazioni pratiche per Bitcoin.
Privacy migliorata: Alcune implementazioni layer-two offrono funzionalità di privacy migliorate. Tecniche come l'onion routing e l'anonimato dei canali di pagamento rendono più difficile tracciare le transazioni, offrendo agli utenti un livello di privacy più elevato.
Capacità degli smart contract: Alcuni progetti layer-two di Bitcoin abilitano la funzionalità di smart contract sopra Bitcoin. Questa aggiunta sblocca nuovi casi d'uso, tra cui dApp e protocolli defi.
Sicurezza ereditata: Le soluzioni layer-two derivano parte della loro sicurezza dalla sottostante blockchain di Bitcoin. Ancorando le transazioni al robusto e decentralizzato consenso proof-of-work di Bitcoin, le reti layer-two possono beneficiare dell'immensa potenza di calcolo che protegge la rete Bitcoin.
Sfide delle soluzioni Layer-Two di Bitcoin
Nonostante i loro vantaggi, le reti L2 di Bitcoin affrontano sfide, in particolare nel collegamento sicuro tra Bitcoin e le reti L2 e nella velocità e capacità di regolare le prove sulla rete Bitcoin. I ponti possono essere soggetti a rischi di sicurezza e sono necessari miglioramenti nella velocità e nel costo del regolamento per la scalabilità futura.
Alcune delle maggiori sfide che affrontano le soluzioni L2 di Bitcoin includono:
Collegamento sicuro tra Bitcoin e reti L2: Le reti L2 di Bitcoin come le sidechain utilizzano ponti per connettersi con la mainchain di Bitcoin. Questi ponti funzionano bloccando asset su Bitcoin e coniando token equivalenti sulla catena L2. Tuttavia, questo design di collegamento presenta rischi di sicurezza e problemi di esperienza utente. Molti attacchi e perdite di criptovaluta sono avvenuti a causa di vulnerabilità nei ponti cross-chain.
Velocità e costo del regolamento sulla rete Bitcoin: Mentre le soluzioni L2 elaborano le transazioni off-chain, devono infine regolare lo stato finale sulla mainchain di Bitcoin. La velocità e il costo di questo processo di regolamento sul livello base di Bitcoin sono fattori significativi che influenzano l'efficienza delle reti L2.
Mantenere la sicurezza senza la convalida diretta di Bitcoin: A differenza delle L2 di Ethereum dove i validatori verificano le transazioni L2, le L2 di Bitcoin non ereditano completamente la sicurezza dai nodi di Bitcoin, che convalidano le transazioni. Le L2 di Bitcoin devono fare affidamento sui propri protocolli di sicurezza indipendenti, rendendo difficile raggiungere lo stesso livello di sicurezza del livello base di Bitcoin.
Rischi di centralizzazione aumentati: Alcune soluzioni L2 richiedono l'istituzione di canali di pagamento e nodi di inoltro, o l'esecuzione del proprio meccanismo di consenso. Ciò potrebbe portare alla concentrazione del controllo nelle mani di pochi enti, potenzialmente minando i principi decentralizzati di Bitcoin.
Complessità tecniche e sfide di integrazione: Integrare le soluzioni L2 con l'infrastruttura esistente di Bitcoin comporta significative complessità tecniche, come garantire la compatibilità, mantenere gli standard di sicurezza e raggiungere il consenso all'interno della comunità sugli aggiornamenti proposti.
Progetti chiave Layer-Two di Bitcoin
Man mano che Bitcoin continua a evolversi, diversi progetti Layer-2 sono emersi per affrontare i suoi problemi di scalabilità, efficienza e funzionalità. Ecco alcuni dei progetti L2 di Bitcoin più importanti attualmente in fase di sviluppo:
1. Lightning Network La Lightning Network è probabilmente la soluzione Layer-2 di Bitcoin più conosciuta. Utilizza canali di stato per facilitare le transazioni off-chain tra due parti. Ciò consente transazioni quasi istantanee e a basso costo, migliorando significativamente l'usabilità di Bitcoin per i pagamenti quotidiani.
Caratteristiche principali:
- Transazioni off-chain
- Basse commissioni
- Regolamento dei pagamenti istantaneo
- Privacy migliorata tramite onion routing
Leggi "Cos'è la Lightning Network?" nel nostro Centro di Apprendimento per un approfondimento sulla Lightning Network di Bitcoin.
2. Liquid Network La Liquid Network,
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