Ethereum, la piattaforma blockchain leader per le applicazioni decentralizzate (dApp), ha rivoluzionato il mondo della finanza e non solo. Tuttavia, il suo successo ha evidenziato una sfida importante: la scalabilità. Con il crescente numero di utenti che si uniscono alla rete, le commissioni di transazioneaumentano vertiginosamente e i tempi di elaborazione si allungano.
L’aggiornamento Ethereum 2.0è attualmente in corso, con progressi implementati in fasi successive. Mentre Ethereum 2.0 potrebbe risolvere gran parte dei problemi di scalabilitàdi Ethereum, le reti di Layer-2rappresentano la soluzione più promettente per favorire l'adozione di massa dell'infrastruttura decentralizzata di Ethereum, supportando le dApp in una vasta gamma di settori e casi d’uso.
Ed è qui che gli ZK rollup emergono come un faro di speranza, promettendo di sbloccare il vero potenziale di Ethereum grazie a un’efficienza e una sicurezza senza precedenti.
Cosa sono gli ZK Rollup e come funzionano?
Gli ZK rollup sono un tipo di soluzione di scalabilità Layer-2 che mira ad aumentare la capacità di transazione di una blockchain come Ethereum. Lo fanno aggregando più transazioni in una singola, riducendo così il carico sulla rete.
Immaginate una città trafficata con strade congestionate: gli ZK rollup funzionano come tangenziali, gestendo efficientemente le transazioni off-chain garantendone la validità sul mainnet di Ethereum. Utilizzano un potente strumento crittografico chiamato proof a conoscenza zero (zero-knowledge proofs), che consente loro di dimostrare l’integrità di un lotto di transazioni senza rivelare dettagli individuali.
Queste prove sono incredibilmente sintetiche e leggere, riducendo drasticamente i dati memorizzati sul mainnet e consentendo un’elaborazione delle transazioni estremamente rapida. Gli ZKP (zero-knowledge proofs) hanno tre proprietà essenziali: completezza, correttezza e conoscenza zero, garantendo una validazione sicura ed efficiente delle transazioni.
Approfondimento sui proof a conoscenza zero (ZKP) e sul loro funzionamento.
Come funziona uno ZK Rollup?
Gli ZK rollup operano attraverso una combinazione di contratti on-chain e macchine virtuali off-chain nel seguente modo:
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Contratti On-Chain: Smart contract
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Sulla mainnet: definizione delle regole per le transazioni nel ZK Rollup. Macchina Virtuale Off-chain: Le transazioni avvengono off-chain
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in una macchina virtuale separata, garantendo una significativa riduzione dei costi e un aumento della velocità. Generazione di Zero-Knowledge Proof: Una prova crittografica
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viene generata per dimostrare la validità dell'intero batch di transazioni senza rivelare alcun dettaglio individuale. Verifica della Prova On-chain: Questa prova viene inviata alla mainnet e verificata dai validatori
, assicurando l'integrità delle transazioni off-chain. I contratti on-chain definiscono le regole e archiviano i dati critici, mentre le macchine off-chain si occupano della maggior parte dell'elaborazione delle transazioni. Questo approccio migliora significativamente il throughput delle transazioni, riduce la congestione della rete e abbassa le commissioni di transazione.
Vantaggi delle reti ZK Rollup
Le reti ZK Rollup rappresentano una soluzione innovativa all'interno dell'ecosistema Ethereum, affrontando le sfide più urgenti della rete Ethereum e aprendo la strada a un paesaggio layer 2 sostenibile. .
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Scalabilità ed Efficienza: I ZK Rollup migliorano la scalabilità raggruppando più transazioni off-chain in una sola, riducendo i dati sulla blockchain principale e abbassando le gas fee grazie all'elaborazione e al batching off-chain, per transazioni più convenienti.
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Sicurezza e Velocità: Garantiscono sicurezza tramite prove crittografiche senza rivelare i dati effettivi e raggiungono una finalità più rapida delle transazioni verificando i batch off-chain.
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Esperienza Utente e Stabilità della Rete: I ZK Rollup migliorano l'esperienza utente con transazioni più rapide ed economiche, ideali per applicazioni ad alto throughput, e riducono la congestione della rete scaricando le transazioni dalla blockchain principale.
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Disponibilità dei Dati e Compatibilità: A differenza di alcune soluzioni Layer-2, i ZK Rollup mantengono la disponibilità dei dati on-chain, aumentando fiducia e affidabilità, e spesso sono compatibili con gli smart contract di Ethereum, facilitando la migrazione o il deployment per gli sviluppatori.
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Eco-Sostenibilità e Supporto all'Interoperabilità Blockchain: Sono ecologici, poiché elaborano transazioni in modo efficiente riducendo il consumo energetico, e alcuni promuovono l'interoperabilità tra diversi ecosistemi blockchain.
ZK Rollups vs. Altre Soluzioni Layer-2
ZK rollups si differenziano da altre soluzioni Layer-2, come Optimistic Rollups, in diversi aspetti fondamentali. Gli Optimistic Rollups considerano le transazioni valide per impostazione predefinita e le verificano solo in caso di contestazione, mentre i ZK rollups convalidano ogni transazione attraverso prove a conoscenza zero.
I ZK rollups offrono una maggiore sicurezza e finalità immediata delle transazioni, a differenza del periodo di contestazione degli Optimistic Rollups. Questo li rende più complessi, ma anche una soluzione più solida per scalare Ethereum.
I ZK Rollups offrono vantaggi distinti rispetto agli Optimistic rollups e ad altre soluzioni di scalabilità Layer-2:
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Sicurezza più forte: I ZK Rollups offrono finalità immediata delle transazioni sul mainnet, mentre gli Optimistic Rollups prevedono un periodo di contestazione per la rilevazione di potenziali frodi.
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Nessuna ipotesi economica: I ZK Rollups non richiedono intermediari fidati, a differenza degli Optimistic Rollups che si basano sull'ipotesi di validatori onesti.
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Maggiore privacy: I dettagli delle singole transazioni rimangono nascosti all'interno delle prove, offrendo una privacy superiore rispetto agli Optimistic Rollups.
I Migliori Progetti ZK Rollup nell'Ecosistema Ethereum
Il panorama dei ZK Rollups sta evolvendo rapidamente, con attori innovativi che stanno trasformando il settore. Ecco alcune delle soluzioni Layer-2 ZK rollup su Ethereum da tenere d'occhio:
1. Manta Network (Manta Pacific)
TVL: $851 milioni
Data di Lancio: Settembre 2023 (lancio Testnet)
Token Nativo: MANTA , utilizzato per la governance, lo staking e il pagamento delle commissioni sulla piattaforma DeFi focalizzata sulla privacy.
Manta Network si concentra su transazioni DeFi che preservano la privacy. Il layer-2 Manta Pacific su Ethereum utilizza zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) per garantire la privacy delle transazioni. In breve tempo dal suo lancio, ha superato Base di Coinbase, diventando la quarta rete Layer-2 di Ethereum più grande per TVL.
Utilizzando la tecnologia zk-SNARKs, Manta Network consente agli utenti di effettuare transazioni e scambi di criptovalute in modo completamente privato. I dettagli della transazione, inclusi asset e importi, sono crittografati ma verificabili per garantirne la legittimità.
Vantaggio principale: Manta Network si distingue dalla concorrenza grazie all'accento posto sulla privacy nello spazio DeFi, una caratteristica spesso assente in altre piattaforme DeFi. Questa rete di livello 2 su Ethereum si concentra anche sull'interoperabilità, mirando a creare uno strato di privacy per tutte le applicazioni DeFi attraverso diverse blockchain.
2. Linea
TVL: $202 milioni
Data di lancio: Agosto 2023
Token nativo: LINEA, utilità ancora da annunciare.
Linea è una soluzione di scalabilità Layer-2 che utilizza ZK Rollups per migliorare la velocità delle transazioni e ridurre i costi. Linea processa le transazioni al di fuori della blockchain principale di Ethereum, raggruppandole per l'invio e verificandone la validità tramite zk-SNARKs. Linea ha annunciato una campagna di airdrop per il suo token nativo a gennaio 2024, sebbene i dettagli sulla sua utilità siano ancora da definire.
La rete Linea punta anche sulla semplicità di integrazione per gli sviluppatori, permettendo loro di creare e distribuire applicazioni Ethereum in modo più efficiente.
Vantaggio principale: Le principali forze di Linea sono la scalabilità e la velocità, offrendo una capacità di throughput superiore rispetto a molti concorrenti.
3. Polygon zkEVM
TVL: $115 milioni
Data di lancio: Marzo 2023 (lancio Mainnet Beta)
Token nativo: MATIC , utilizzato per gas fee e governance della rete.
Polygon zkEVM (Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine) fa parte della suite di Polygon e offre una soluzione ZK Rollup scalabile e compatibile con Ethereum. Funziona eseguendo transazioni off-chain in un ambiente compatibile con EVM e successivamente provandone la validità on-chain tramite ZK proofs. Questa operatività garantisce compatibilità con contratti e strumenti Ethereum esistenti.
Come parte dell'ecosistema più ampio di Polygon, zkEVM beneficia degli effetti di rete e dell'integrazione con altre soluzioni Polygon, offrendo potenzialmente un ambiente Layer-2 robusto e versatile.
Vantaggio principale: La caratteristica distintiva di Polygon zkEVM è la compatibilità con strumenti e contratti smart Ethereum esistenti, rendendolo altamente accessibile per gli sviluppatori già familiari con l'ecosistema Ethereum.
4. Starknet
TVL: $170 milioni
Data di lancio: Febbraio 2022
Token Nativo: STRK, utilizzato per gas fee, governance e staking.
StarkNet è costruito su STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge), un tipo di tecnologia di zero-knowledge proof. È progettato per garantire un'elevata scalabilità e privacy. StarkNet elabora e verifica le transazioni off-chain utilizzando gli STARKs e successivamente pubblica queste prove sulla mainnet di Ethereum. Questo metodo consente una scalabilità significativa preservando la sicurezza e la privacy delle transazioni.
StarkNet supporta la computazione generale, il che significa che può eseguire qualsiasi smart contract, rendendolo potenzialmente una piattaforma versatile per gli sviluppatori.
Vantaggio Chiave: L'uso degli STARKs rende StarkNet altamente scalabile e sicuro senza richiedere un setup fidato (a differenza degli zk-SNARKs). Inoltre, gli STARKs sono resistenti ai computer quantistici, offrendo una sicurezza a prova di futuro.
5. zkSync Era
TVL: $555 milioni
Data di Lancio: Marzo 2023 (lancio completo della Mainnet)
Token Nativo: ZKS, utilizzato per gas fee, governance e staking.
zkSync Era, sviluppato da Matter Labs, utilizza la tecnologia zkRollup. Si concentra su scalabilità e user experience, mantenendo la compatibilità con Ethereum. zkSync Era elabora le transazioni off-chain e le raggruppa in una singola prova, che viene successivamente inviata sulla mainnet di Ethereum. Questo processo sfrutta le zero-knowledge proofs per garantire sicurezza ed efficienza.
zkSync Era mira a offrire basse commissioni di transazione e un'elevata capacità di elaborazione, affrontando due dei principali problemi della mainnet di Ethereum.
Vantaggio Chiave: zkSync Era mantiene la compatibilità con l'EVM (Ethereum Virtual Machine), il che significa che può eseguire direttamente gli smart contract di Ethereum. Questo rappresenta un vantaggio significativo per gli sviluppatori che desiderano migrare a Layer-2 senza riscrivere il codice.
6. Scroll
TVL: $63,46 milioni
Data di Lancio: Ottobre 2023 (implementazione del Bridge)
Token Nativo: Non è ancora disponibile un token nativo.
Scroll è una soluzione ZK Rollup che si focalizza su alta capacità di elaborazione e bassa latenza. Utilizza zk-SNARKs per comprimere le transazioni. Le transazioni vengono eseguite off-chain e successivamente aggregate in una singola prova zk-SNARK. Questa prova viene poi inviata alla mainnet Ethereum, confermando la validità di tutte le transazioni incluse.
Scroll pone enfasi sulla sua compatibilità con l'Ethereum Virtual Machine (EVM), che consente una facile migrazione degli smart contract Ethereum esistenti sulla sua piattaforma.
Vantaggio principale: Scroll si concentra sull'ottenimento di un'alta capacità di elaborazione mantenendo i costi ridotti. Mira a fornire un'alternativa più efficiente per applicazioni DeFi e altri casi d'uso con volumi elevati di transazioni.
### Aztec Protocol
Data di lancio: 2017
Token nativo: Ancora nessun token nativo.
Il modello ZK-Rollup ibrido pubblico-privato di Aztec esegue la logica degli smart contract sia pubblicamente che privatamente, mantenendo la sicurezza di Ethereum. La privacy è opzionale, abilitando applicazioni che spaziano dagli scambi privati alle votazioni anonime.
Una caratteristica chiave è Noir, un linguaggio di programmazione per scrivere circuiti zero-knowledge, semplificando lo sviluppo di dApp che utilizzano prove ZK. Il protocollo punta a decentralizzare completamente tutti i suoi componenti principali entro il lancio della mainnet, in linea con i valori di Ethereum: sviluppo open-source, resistenza alla censura e sistemi permission-less.
Vantaggio principale: I punti di forza di Aztec includono privacy programmabile, un modello ibrido, il linguaggio Noir e composibilità pubblico-privata.
### ZKFair
Data di lancio: Dicembre 2023
Token nativo: ZKF , utilizzato per gas fee, governance e per guadagnare ricompense dalle gas fee.
Capitalizzazione di mercato di ZKF: $163 milioni
ZKFair è progettato come uno exchange decentralizzato (DEX) basato su ZK Rollups. Si specializza nell'assicurare un'esecuzione equa degli scambi e nel prevenire il front-running.
ZKFair utilizza prove zero-knowledge per elaborare le transazioni off-chain e poi batcharle su Ethereum. La sua caratteristica principale impedisce la manipolazione dell'ordine delle transazioni (come il front-running), fenomeno comune in altri DEX.
Vantaggio principale: La resistenza al front-running e alla manipolazione degli ordini di scambio è la caratteristica distintiva di ZKFair, offrendo un ambiente di trading più equo. L'approccio di ZKFair si rivolge ai trader preoccupati per l'integrità delle loro transazioni negli ambienti di trading decentralizzato.
### DeGate V1
Data di lancio: Settembre 2022
Token nativo:DG, utilizzato per la governance, lo staking e il pagamento delle commissioni sulla piattaforma di derivati.
Capitalizzazione di mercato di DG: $21,14 milioni
DeGate V1 è costruito su uno ZK rollup, un tipo di soluzione di scalabilità layer 2 per Ethereum. Utilizza prove a conoscenza zero (zero-knowledge proofs) per raggruppare più transazioni off-chain prima di inviarle alla mainnet di Ethereum. Questo processo aiuta a ridurre i costi di transazione e ad aumentare la capacità di elaborazione, mantenendo la sicurezza della rete Ethereum.
Punto di forza: Il punto distintivo di DeGate V1 è il suo focus come exchange decentralizzato (DEX) ottimizzato per bassi livelli di slippage e costi ridotti, mirato specificamente a trade di grandi dimensioni.
10. ZetaChain
Data di lancio: Febbraio 2021
Token nativo: ZETA, utilizzato per le gas fee, la governance e la comunicazione cross-chain sulla piattaforma di interoperabilità.
ZetaChain è pioniera dei "ponti universali" tra blockchain utilizzando ZK Rollup per una comunicazione cross-chain sicura ed efficiente. Sfrutta zk-SNARKs per dimostrare la validità delle transazioni su una blockchain senza rivelare informazioni riservate sull'altra. Consente un trasferimento fluido di asset e dati tra diverse blockchain.
Punto di forza: ZetaChain si concentra sull'interoperabilità e sulla funzionalità cross-chain, permettendo alle dApp di utilizzare asset e dati provenienti da più blockchain in modo fluido. Dispone anche di una tecnologia unica chiamata "ZetaML" per l'esecuzione off-chain di smart contract.
11. Taiko
Data di lancio: Gennaio 2024 (testnet)
Taiko è un pioniere nell'ecosistema Ethereum grazie all'uso innovativo della Zero Knowledge Ethereum Virtual Machine (ZK-EVM) e degli ZK rollups per creare un protocollo blockchain Layer 2 decentralizzato. Taiko è progettato per essere completamente compatibile con Ethereum, consentendo la distribuzione senza modifiche delle dApp Ethereum esistenti. Questo garantisce una transizione fluida per gli sviluppatori e preserva l'integrità e i principi della rete Ethereum. Taiko ha raccolto un finanziamento significativo, pari a $37 milioni in due round, per supportare il suo sviluppo e la sua crescita. Attraverso i suoi testnet Alpha, ha dimostrato progressi sostanziali, attirando una vasta partecipazione da parte di sviluppatori e validatori.
Punto di forza chiave: Un avanzamento notevole nella tecnologia di Taiko è il metodo di sequenziamento "based", che lo distingue nel panorama delle soluzioni rollup. In questa architettura, il sequenziatore — una componente cruciale che funziona come un controllore di traffico aereo raggruppando le transazioni per la finalizzazione — è alimentato dalla blockchain di base o layer-1 piuttosto che essere un'entità separata e centralizzata. Questo approccio affronta una preoccupazione comune nelle tecnologie rollup attuali, dove un sequenziatore centralizzato potrebbe rappresentare un singolo punto di guasto o un potenziale vettore di censura. Il sequenziamento "based" di Taiko semplifica la catena del valore del layer-2, ottimizza le assunzioni di fiducia e riduce gli ostacoli per gli sviluppatori che desiderano adottare questa tecnologia.
Sfide della tecnologia ZK Rollup
Nonostante i loro vantaggi, gli ZK rollups presentano alcune sfide:
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Complessità: Gli ZK rollups utilizzano una crittografia avanzata, rendendoli difficili da implementare e mantenere.
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Flessibilità limitata: Gli ZK rollups hanno limitazioni sui tipi di transazioni che possono elaborare efficacemente, restringendo i loro casi d'uso.
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Disponibilità dei dati: La disponibilità dei dati corrispondenti alle transazioni rollup è fondamentale, richiedendo una gestione robusta dei dati.
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Efficienza del prover: La natura ad alta intensità di risorse della generazione di prove crittografiche può causare problemi di efficienza.
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Adozione e integrazione da parte degli utenti: Gli ZK rollups richiedono un'ampia adozione e integrazione nell'ecosistema blockchain, necessitando di fiducia degli utenti e supporto infrastrutturale.
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Governance: Le decisioni relative agli aggiornamenti e alle modifiche del protocollo possono risultare complesse, richiedendo un modello di governance efficace, decentralizzato e sicuro.
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Costi e sostenibilità: Nonostante l'obiettivo di ridurre i costi delle transazioni, l'economia legata al funzionamento e all'utilizzo degli ZK rollups può essere impegnativa a causa delle spese operative.
Prospettive future per le blockchain ZK Rollup
Il futuro degli ZK Rollup è promettente, grazie ai continui sviluppi volti a semplificarne la complessità e a migliorarne l'integrazione con Ethereum. La ricerca e lo sviluppo in corso stanno affrontando le problematiche legate alla complessità, mentre soluzioni innovative stanno emergendo per superare la frammentazione della liquidità.
Con una crescita costante e una collaborazione sempre più stretta, gli ZK Rollup hanno il potenziale per rivoluzionare l'ecosistema di Ethereum, aprendo la strada a una nuova era di applicazioni blockchain rapide, economiche e sicure.
Considerazioni finali
Gli ZK Rollup rappresentano una tecnologia innovativa che sta ridefinendo il panorama della scalabilità di Ethereum. Elaborando in modo efficiente le transazioni al di fuori della chain principale, garantendo al contempo sicurezza e integrità dei dati, essi offrono la promessa di un ecosistema Ethereum più scalabile, efficiente e robusto, insieme a un più ampio ecosistema blockchain.
La loro capacità di superare i limiti esistenti apre la strada a un'adozione di massa della tecnologia blockchain, sbloccandone il pieno potenziale per permettere alle persone di essere protagoniste e ridefinire il modo in cui interagiamo con il mondo.
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