Scalabilità

Panoramica della scalabilità

Poiché il numero di persone che usano Ethereum è aumentato, la blockchain ha raggiunto determinati limiti di capacità. Ciò ha aumentato il costo di utilizzo della rete, creando la necessità di "soluzioni di scalabilità". Ci sono molteplici soluzioni in fase di ricerca, sperimentazione e implementazione, che adottano approcci diversi per raggiungere obiettivi simili.

L'obiettivo principale della scalabilità è aumentare la velocità della transazione (finalità più veloce) e il volume di transazioni (numero elevato di transazioni al secondo), senza sacrificare la decentralizzazione o la sicurezza (maggiori informazioni su Ethereum vision). Sulla blockchain di livello 1 di Ethereum, l'elevata domanda comporta transazioni più lente e prezzi del gas impraticabili. L'aumento della capacità della rete in termini di velocità e produttività è fondamentale per una significativa adozione di massa di Ethereum.

Anche se velocità e produttività sono aspetti importanti, è essenziale che le soluzioni di scalabilità che rendono possibili questi obiettivi rimangano decentralizzate e sicure. Mantenere una barriera all'ingresso bassa per gli operatori dei nodi è fondamentale per scongiurare una progressione verso una potenza di calcolo centralizzata e insicura.

A livello concettuale, per prima cosa occorre distinguere tra scalabilità on-chain o off-chain.

Prerequisiti

Dovresti avere una buona conoscenza di tutti gli argomenti fondamentali. L'implementazione di soluzioni di scalabilità è un argomento avanzato, in quanto la tecnologia è meno testata sul campo e continua ad essere oggetto di ricerca e sviluppo.

Scalabilità on-chain

La scalabilità on-chain richiede modifiche al protocollo Ethereum (

Sharding

Lo sharding è il processo di frammentazione di un database. Sottoinsiemi di validatori sarebbero responsabili dei singoli shard invece di tenere traccia di tutta la rete Ethereum. Un tempo destinato a essere trasferito verso il proof-of-stake prima della Fusione, lo sharding è stato per molto tempo sulla tabella di marcia di Ethereum. Tuttavia, il rapido sviluppo dei rollup di livello 2 e l'invenzione del Dansharding (aggiunta di blob di dati di rollup ai blocchi di Ethereum che possono essere verificati in modo molto efficiente dai validatori), ha portato la community di Ethereum a preferire il ridimensionamento incentrato sui rollup piuttosto che sullo sharding. Ciò aiuterà anche a mantenere più semplice la logica del consenso di Ethereum.

Scalabilità off-chain

Le soluzioni off-chain sono implementate separatamente dalla Rete principale di livello 1, e non richiedono alcuna modifica al protocollo Ethereum esistente. Alcune soluzioni, note come soluzioni di "livello 2", derivano la loro sicurezza direttamente dal consenso del livello 1 di Ethereum, come i rollup ottimistici, i rollup a conoscenza zero o i canali di stato. Altre soluzioni comportano la creazione di nuove catene in varie forme, che derivano la propria sicurezza separatamente dalla Rete principale, come le catene secondarie, i validium o le catene Plasma. Queste soluzioni comunicano con la Rete principale, ma derivano la loro sicurezza in modo diverso per raggiungere una serie di obiettivi.

Scalabilità di livello 2

Questa categoria di soluzioni off-chain deriva la sua sicurezza dalla Rete principale di Ethereum.

Livello 2 è un termine collettivo per le soluzioni progettate per aiutare a ridimensionare la tua applicazione gestendo le transazioni al di fuori della rete principale di Ethereum (livello 1), sfruttando il robusto modello di sicurezza decentralizzato della Rete principale. La velocità delle transazioni ne risente quando la rete è molto carica, e l'esperienza utente può risultare poco piacevole per alcuni tipi di dApp. E, man mano che la rete si congestiona, i prezzi del carburante aumentano mentre i mittenti delle transazioni mirano a superarsi a vicenda. Ciò può rendere l'utilizzo di Ethereum alquanto dispendioso.

La maggior parte delle soluzioni di livello 2 è incentrata su un server o su un cluster di server, ognuno dei quali può essere denominato nodo, validatore, operatore, sequenziatore, produttore di blocchi o termini simili. A seconda dell'implementazione, questi nodi di livello 2 possono essere gestiti da persone, aziende o entità che li usano, da operatori terzi o da un grande gruppo di individui (in modo simile alla Rete principale). In linea generale, le transazioni vengono inviate a questi nodi di livello 2 anziché essere inviate direttamente al livello 1 (Rete principale). Per alcune soluzioni, l'istanza di livello 2 le riunisce in gruppi prima di collegarle al livello 1, a quel punto sono protette dal livello 1 e non possono essere alterate. I dettagli dell'esecuzione vera e propria variano notevolmente tra le varie tecnologie e implementazioni di livello 2.

Un'istanza specifica di livello 2 può essere aperta e condivisa da molte applicazioni, oppure può essere implementata da un progetto e dedicata a sostenere solo quell'applicazione specifica.

Perché il Livello 2 è necessario?

• L'aumento delle transazioni al secondo migliora notevolmente l'esperienza utente e riduce la congestione della rete sulla Mainnet di Ethereum.
• Le transazioni sono raggruppate in una singola transazione sulla Rete Principale di Ethereum, riducendo le commissioni del gas per gli utenti e rendendo Ethereum più inclusivo e accessibile per le persone da tutto il mondo.
• Qualunque aggiornamento alla scalabilità non dovrebbe sacrificare decentralizzazione e sicurezza - il livello 2 è basato su Ethereum.
• Esistono reti di livello 2 specifiche per le applicazioni che sfruttano le proprie efficienze lavorando con risorse su scala.

Maggiori informazioni sul livello 2.

Rollup

I rollup eseguono le transazioni al di fuori del livello 1, dopodiché i dati vengono pubblicati al livello 1, dove viene raggiunto il consenso. Poiché i dati della transazione sono inclusi nei blocchi del livello 1, ciò consente ai rollup di essere protetti dalla sicurezza nativa di Ethereum.

Esistono due tipi di rollup con diversi modelli di sicurezza:

• Rollup ottimistici: presumono che le transazioni siano valide di default ed eseguono solo il calcolo, tramite una
  prova di frode

  Fraud proof

  A security model for certain layer 2 solutions where, to increase speed, transactions are rolled up into batches and submitted to Ethereum in a single transaction. Other network participants can re-execute the transactions to check that they were executed honestly. If they uncover a discrepancy between the posted data and their own version they can post a cryptographic proof that demonstrates where some fraud took place. Some rollups use validity proofs.
  , nel caso di una contestazione. Maggiori informazioni sui rollup ottimistici.
• Rollup a conoscenza zero: esegue il calcolo al di fuori della catena e invia una
  prova di validità

  Validity proof

  A security model for certain layer 2 solutions where, to increase speed, transactions are rolled up into batches and submitted to Ethereum in a single transaction. The transaction computation is done off-chain and then supplied to the main chain with a proof of their validity. This method increases the amount of transactions possible while maintaining security. Some rollups use fraud proof. More on zero-knowledge rollups.
  alla catena. Maggiori informazioni sui rollup a conoscenza zero.

Canali di stato

I canali di stato utilizzano contratti multifirma per consentire ai partecipanti di effettuare transazioni rapidamente e liberamente al di fuori della catena, regolando la finalità con la Rete principale. In questo modo si riducono al minimo la congestione, le commissioni e i ritardi sulla rete. Al momento esistono due tipi di canali: canali di stato e canali di pagamento.

Maggiori informazioni sui canali di stato.

Sidechain

Una sidechain è una blockchain indipendente compatibile con EVM che viene eseguita in parallelo alla Rete principale. È compatibile con Ethereum tramite ponti bidirezionali e funziona secondo regole di consenso e parametri del blocco propri.

Maggiori informazioni sulle sidechain.

Plasma

Una catena Plasma è una blockchain separata e collegata alla catena principale di Ethereum che utilizza le prove di frode (come i rollup ottimistici) per arbitrare le dispute.

Scopri di più sui rollup.

Validium

Una catena Validum usa le prove di validità come i rollup a conoscenza zero, ma i dati non sono memorizzati sulla catena di livello 1 principale di Ethereum. Questo può tradursi in 10.000 transazioni al secondo per catena Validium, con la possibilità di eseguire più catene in parallelo.

Scopri di più su Validium.

Perché sono necessarie così tante soluzioni di scalabilità?

• Soluzioni multiple possono contribuire a ridurre la congestione generale su qualsiasi parte della rete, nonché a evitare singoli punti di errore.
• Il tutto è superiore alla somma delle sue parti. Diverse soluzioni possono coesistere e lavorare in armonia, producendo un effetto esponenziale sulla velocità e la produttività delle transazioni future.
• Non tutte le soluzioni richiedono l'utilizzo dell'algoritmo di consenso di Ethereum direttamente, e le alternative possono offrire benefici che altrimenti sarebbero difficili da ottenere.
• Nessuna soluzione di scalabilità è sufficiente a soddisfare la visione di Ethereum.

Preferisci un approccio visivo all'apprendimento?

Si noti che la spiegazione nel video usa il termine "Livello 2" per fare riferimento a tutte le soluzioni di ridimensionamento off-chain, mentre noi distinguiamo il "Livello 2" come soluzione off-chain che deriva la sua sicurezza dal consenso di livello 1 (Rete principale).

Letture consigliate

• A rollup-centric Ethereum roadmap(opens in a new tab) Vitalik Buterin
• Statistiche aggiornate sulle soluzioni di ridimensionamento del Livello 2 per Ethereum(opens in a new tab)
• Valutare le soluzioni di scalabilità del Livello 2 di Ethereum: un quadro di confronto(opens in a new tab)
• Una guida incompleta ai rollup(opens in a new tab)
• Rollup ZK basati su Ethereum: fuoriclasse a livello mondiale(opens in a new tab)
• Rollup ottimistici vs Rollup ZK(opens in a new tab)
• Scalabilità della blockchain a conoscenza zero(opens in a new tab)
• Perché i rollup e i frammenti di dati sono la sola soluzione sostenibile per un'elevata scalabilità(opens in a new tab)
• Che tipo di Livelli 3 hanno senso?(opens in a new tab)

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