Cos'è Layer0, Layer1, Layer2, Layer3 in Blockchain? – Criptopolita

Blockchain è una tecnologia rivoluzionaria che consente lo scambio di dati sicuro e trasparente. Utilizza una serie di livelli per archiviare ed elaborare le informazioni, che vengono definiti livelli 0-3. Ogni livello ha il proprio scopo e la propria funzione, consentendo un sistema completo in grado di gestire un'ampia varietà di transazioni.

Blockchain è definita come una tecnologia di registro distribuito (DLT) che facilita lo scambio sicuro e affidabile di risorse digitali tra due o più parti. È un sistema unico che funziona come una rete aperta e decentralizzata per l'archiviazione dei dati su più computer contemporaneamente.

Layer1

Per convalidare e finalizzare le transazioni, il livello 1 è la blockchain di base su cui possono essere costruiti più altri livelli. Possono funzionare indipendentemente da altre blockchain.

Il layer1 può essere suddiviso in tre segmenti:

1. Livello dati: responsabile della memorizzazione di tutti i dati relativi alle transazioni all'interno della rete. Ciò include cose come cronologia delle transazioni, saldi, indirizzi, ecc. Questo livello aiuta anche a convalidare ogni transazione utilizzando algoritmi crittografici (hashing) per garantire accuratezza e sicurezza.
2. Livello di rete: responsabile della gestione delle comunicazioni tra gli utenti sulla rete blockchain. È responsabile della trasmissione delle transazioni e di altri messaggi attraverso la rete, nonché della verifica dell'accuratezza e della legittimità di tali messaggi.
3. Consensus Layer: consente alla blockchain di raggiungere un accordo su una serie di regole che tutti gli utenti devono seguire durante le transazioni. Garantisce che tutte le transazioni siano valide e aggiornate utilizzando algoritmi di consenso come Proof of Work, Proof of Stake o Byzantine Fault Tolerance.
4. Il livello Applicazione/Smart Contract è dove si svolge la maggior parte delle funzionalità all'interno di una rete blockchain. Questo livello contiene codice (o smart contract) che può essere utilizzato per costruire applicazioni che girano sull'ecosistema blockchain. Queste applicazioni sono in grado di eseguire transazioni e archiviare dati in modo sicuro e distribuito. Non tutti i protocolli di livello 1 hanno funzionalità di contratto intelligente.

Esempi di tali reti sono Bitcoin, Solana, Ethereume Cardano— ognuno dei quali ha il proprio token nativo. Questo token viene utilizzato al posto delle commissioni di transazione e funge da incentivo per i partecipanti alla rete a unirsi a una rete.

Sebbene queste monete abbiano denominazioni diverse in base al progetto sottostante, il loro scopo rimane invariato: fornire un meccanismo di supporto economico per la funzionalità della blockchain.

Le reti di livello 1 hanno problemi con il ridimensionamento, poiché la blockchain fatica a elaborare il numero di transazioni richieste dalla rete. Ciò si traduce in un aumento drastico delle commissioni di transazione.

Il Blockchain Trilemma, un termine coniato da Vitalik Buterin, viene spesso invocato quando si discute di potenziali soluzioni a questo problema; essenzialmente bisogno di bilanciare decentralizzazione, sicurezza e scalabilità.

Molti di questi approcci hanno i propri compromessi; come il finanziamento di supernodi, acquistando così supercomputer e grandi server, al fine di aumentare la scalabilità ma creando una blockchain intrinsecamente centralizzata.

Approcci alla risoluzione del trilemma blockchain:

Aumenta la dimensione del blocco

L'aumento della dimensione del blocco di una rete di livello 1 può elaborare efficacemente più transazioni. Tuttavia, non è possibile mantenere un blocco infinitamente grande poiché blocchi più grandi significano velocità di transazione più lente a causa dei maggiori requisiti di dati e della minore decentralizzazione. Ciò funge da limite alla scalabilità attraverso l'aumento delle dimensioni dei blocchi, limitando l'aumento delle prestazioni al potenziale costo di una minore sicurezza.

Modificare il meccanismo del consenso

Sebbene esistano ancora i meccanismi di prova del lavoro (POW), sono meno sostenibili e scalabili rispetto alle loro controparti di prova del gioco (POS). Questo è il motivo per cui Ethereum è passato da POW a POS; l'intento è quello di fornire un algoritmo di consenso più sicuro e affidabile che produca risultati migliori in termini di scalabilità.

sharding

Lo sharding è una tecnica di partizionamento del database utilizzata per ridimensionare le prestazioni dei database distribuiti. Segmentando e distribuendo un libro mastro blockchain su più nodi, lo sharding offre una maggiore scalabilità che aumenta il throughput delle transazioni poiché più frammenti possono elaborare transazioni in parallelo. Ciò si traduce in migliori prestazioni e tempi di elaborazione significativamente ridotti rispetto al tradizionale approccio seriale.

Simile a mangiare una torta divisa in fette. In questo modo, anche con un aumento del volume di dati o qualsiasi congestione della rete, le reti frammentate sono molto più efficienti poiché tutti i nodi partecipanti lavorano insieme in modo sincrono sull'elaborazione delle transazioni.

Layer2

I protocolli di livello 2 sono costruiti sopra la blockchain di livello 1 per affrontare i suoi problemi di scalabilità senza sovraccaricare il livello di base.

Ciò viene fatto creando un framework secondario, denominato "off the chain", che consente un migliore throughput di comunicazione e tempi di transazione più rapidi rispetto a quelli supportati dal livello 1.

Utilizzando i protocolli di livello 2, la velocità delle transazioni viene migliorata e il throughput delle transazioni viene aumentato, il che significa che è possibile elaborare più transazioni contemporaneamente entro un periodo di tempo definito. Questo può essere incredibilmente vantaggioso quando la rete principale diventa congestionata e rallenta, poiché aiuta a ridurre i costi delle commissioni di transazione e a migliorare le prestazioni complessive.

Ecco diversi modi in cui Layer2s risolve il trillema di scalabilità:

Canali

I canali forniscono una soluzione di livello 2 che consente agli utenti di effettuare transazioni multiple off-chain prima che vengano riportate sul livello di base. Ciò consente transazioni più rapide ed efficienti. Esistono due tipi di canali: canali di pagamento e canali statali. I canali di pagamento consentono solo pagamenti, mentre i canali statali consentono attività molto più ampie come quelle che normalmente si svolgerebbero sulla blockchain, come la gestione di contratti intelligenti.

Lo svantaggio è che gli utenti partecipanti devono essere conosciuti dalla rete, quindi la partecipazione aperta è fuori discussione. Inoltre, tutti gli utenti dovranno bloccare i propri token in un contratto intelligente multi-sig prima di interagire con il canale.

Plasma

Creato da Joseph Poon e Vitalik Buterin, il framework Plasma utilizza contratti intelligenti e alberi numerici per creare "catene figlio", che sono copie della blockchain originale, nota anche come "catena genitore".

Questo metodo consente di trasferire le transazioni dalla catena primaria alla catena secondaria, migliorando così la velocità delle transazioni e riducendo le commissioni di transazione e funziona bene con casi specifici come i portafogli digitali.

Gli sviluppatori di Plasma l'hanno progettato appositamente per assicurarsi che nessun utente possa effettuare transazioni prima che un determinato periodo di attesa sia terminato.

Tuttavia, questo sistema non può essere utilizzato per aiutare a ridimensionare i contratti intelligenti generici.

catene laterali

Le sidechain, che sono blockchain che operano in parallelo alla blockchain principale o Layer 1, hanno diverse caratteristiche distinte che le distinguono dalle blockchain classiche. Le sidechain vengono fornite con le proprie blockchain indipendenti, spesso utilizzando diversi meccanismi di consenso e con requisiti di dimensione del blocco diversi rispetto al livello 1.

Tuttavia, nonostante il fatto che le sidechain abbiano le proprie catene indipendenti, si connettono comunque al livello 1 utilizzando una macchina virtuale condivisa. Ciò significa che tutti i contratti o le transazioni che possono essere utilizzati sulle reti di livello 1 sono disponibili anche per l'uso su sidechain, creando un'ampia infrastruttura di interoperabilità tra i due tipi di catene.

Rollup

I rollup eseguono il ridimensionamento raggruppando più transazioni sulla sidechain in un'unica transazione sul livello di base e utilizzando gli SNARK (argomenti di conoscenza succinti e non interattivi) come prove crittografiche.

Sebbene esistano due tipi di rollup, i rollup ZK e i rollup ottimistici, le differenze risiedono nella loro capacità di spostarsi tra i livelli.

I rollup ottimistici utilizzano una macchina virtuale che consente una migrazione più semplice da Layer1 a Layer2, mentre i rollup ZK rinunciano a questa funzionalità per una maggiore efficienza e velocità.

Layer0

I protocolli di livello 0 svolgono un ruolo fondamentale nel consentire il movimento delle risorse, perfezionare l'esperienza dell'utente e ridurre gli ostacoli associati all'interoperabilità cross-chain. Questi protocolli forniscono ai progetti blockchain a livello 1 una soluzione efficiente per contrastare problemi importanti, come la difficoltà di spostarsi tra gli ecosistemi di livello 1.

Non esiste un solo progetto per un insieme di protocolli Layer0; distinti meccanismi di consenso e parametri di blocco possono essere adottati ai fini della differenziazione. Alcuni token Layer0 fungono da filtro anti-spam efficace, in quanto gli utenti devono mettere in stake questi token prima di poter accedere agli ecosistemi associati.

Cosmos è un protocollo Layer 0, rinomato per la sua suite di strumenti open source, composta da Tendermint, Cosmos SDK e IBC. Queste offerte consentono agli sviluppatori di costruire senza soluzione di continuità le proprie soluzioni blockchain all'interno di un ambiente interoperabile; l'architettura mutualistica consente ai componenti di interagire liberamente tra loro. Questa visione collaborativa di un mondo virtuale si è concretizzata in Cosmoshood, così come è stata amorevolmente coniata dai suoi devoti aderenti, consentendo alle reti blockchain di prosperare in modo indipendente pur esistendo collettivamente, incarnando l'"Internet della Blockchain".

Un altro esempio comune è Polkadot.

Layer3

Il livello 3 è il protocollo che alimenta le soluzioni basate su blockchain. Tipicamente indicato come "livello di applicazione", fornisce istruzioni per l'elaborazione dei protocolli di livello 1. Ciò consente a dapps, giochi, archiviazione distribuita e altre applicazioni costruite su una piattaforma blockchain di funzionare correttamente.

Senza queste applicazioni, i protocolli Layer 1 da soli sarebbero piuttosto limitati in termini di utilità; Il livello 3 è essenziale per sbloccare il loro potere.

Livello4?

Layer4 non esiste, gli strati discussi sono indicati come i quattro strati di blockchain, ma questo perché iniziamo a contare da 0 nel mondo della programmazione.

Conclusione

La scalabilità delle reti blockchain dipende fortemente dalla loro architettura e dallo stack tecnologico che impiegano. Ogni livello di una rete ha uno scopo importante nel consentire una maggiore velocità effettiva e interoperabilità con altri blockchain. I protocolli Layer 1 formano il livello base o la blockchain principale, mentre i protocolli sidechain, rollup e Layer 0 forniscono un supporto aggiuntivo per il ridimensionamento.

I protocolli di livello 3 forniscono istruzioni che consentono agli utenti di accedere alle applicazioni costruite sull'intero sistema. Insieme, questi elementi contribuiscono tutti a creare una potente infrastruttura affidabile in grado di gestire transazioni su larga scala in modo sicuro.