Gli sviluppatori di Ethereum si rimboccano le maniche in Hunt for Scalability Cure

Il team di Ethereum lo è stato provando per risolvere il problema della scalabilità della blockchain dal 2014. Durante quel periodo, soluzioni come Raiden, Plasma, zk-SNARK, sharding e rollup sono apparse nel kit di strumenti degli sviluppatori. Tuttavia, l’attuazione di alcuni di essi è stata costantemente ritardata, mentre altri si sono dimostrati di limitata efficacia.

Questo è stato il problema fino a quando l’hard fork Istanbul di Ethereum è stato implementato nel dicembre 2023, il che ha dato speranza che la rete possa finalmente diventare adatta all’uso aziendale. Cointelegraph ha tentato di capire se la situazione con la scalabilità della seconda criptovaluta più grande è cambiata e perché no tutte le soluzioni hanno tagliato la senape.

Perché Ethereum dovrebbe ridimensionarsi?

La blockchain di Ethereum (ETH) è diventata un software per migliaia di progetti negli ultimi due anni. Il suo modello di contratto intelligente di facile utilizzo consente la creazione di quasi tutte le applicazioni e il rilascio della criptovaluta del progetto. Di conseguenza, il numero di applicazioni decentralizzate attive, o DApp, ha raggiunto 1.895 sulla rete ad aprile 2023, con 77.000 transazioni giornaliere eseguite dai propri utenti. Per non parlare delle centinaia di migliaia di transazioni giornaliere effettuate dagli utenti per acquistare o vendere ETH.

Allo stesso tempo, il throughput della rete Ethereum non ha superato le 15-20 transazioni al secondo nel 2023 ed è stato considerato insufficiente per rendere la blockchain adatta per un uso su larga scala. Il nocciolo della questione è che l’operazione rapida di DApps può essere possibile solo se la condizione di scalabilità è soddisfatta. Il co-fondatore di Ethereum Vitalik Buterin ha affermato in precedenza che molte grandi organizzazioni sono interessate ad aderire all’ecosistema di Ethereum, ma si sono astenute dal passare alla rete a causa della sua larghezza di banda insufficiente.

Negli ultimi anni, alcuni nuovi progetti hanno superato Ethereum in termini di larghezza di banda. Ad esempio, la blockchain EOS può elaborare fino a 4.000 TPS, NEO può elaborare 10.000 TPS e l’ultima offerta di Solana afferma di poter elaborare fino a 50.000 TPS. Di conseguenza, la reputazione della piattaforma ETH iniziò a diminuire, con un numero crescente di critici. Sembra che alcuni sviluppatori di Ethereum stessi perdessero la fiducia che un giorno la rete sarà in grado di risolvere davvero i suoi problemi di scalabilità. Buterin disse riguardo alla nozione:

“Nel tempo sono diventato sempre più pessimista riguardo ai dati fuori catena L2. Vlad Zamfir ha ragione; sono solo difficili da costruire, richiedono troppi ragionamenti a livello di applicazione sugli incentivi e difficili da generalizzare “.

Questo prima del lancio dell’hard fork di Istanbul lo scorso dicembre, che ha finalmente portato speranza in una soluzione al problema della scalabilità di Ethereum. Ma Istanbul potrebbe dissipare la convinzione generale che Ethereum sia troppo lento?

Hard fork di Istanbul: più veloce, ma ancora non il computer mondiale

Questa è, forse, l’unica soluzione di scalabilità di Ethereum che è stata implementata con successo come parte della transizione della rete da un protocollo proof-of-work a proof-of-stake. Secondo Vitalik Buterin, la capacità blockchain post-Istanbul ora ha il potenziale per raggiungere 3.000 TPS, mentre lo sviluppatore di soluzioni di scalabilità StarkWare ha sostenuto che Ethereum è ora in grado di gestire 9.000 TPS durante l’esecuzione di contratti intelligenti su scambi decentralizzati e 18.000 TPS durante l’elaborazione di pagamenti online.

In effetti, è ancora difficile valutare l’effettiva larghezza di banda di Ethereum. A giudicare da Blockchair grafici, la seconda rete di criptovaluta più grande attualmente elabora non più di 9,5 TPS.

Sharding: aumento della scalabilità di Ethereum di 100 volte?

All’inizio del 2023, la comunità di Ethereum ha iniziato a concentrarsi principalmente sullo sharding, considerandolo la loro opzione preferita per risolvere il problema della scalabilità della blockchain. La crescente popolarità dello sharding si basa sul fatto che la suddivisione di una singola rete in segmenti e l’elaborazione delle transazioni solo all’interno di questi segmenti aumenta la velocità di elaborazione delle transazioni.

Inoltre, l’elaborazione delle transazioni tramite segmenti paralleli può portare a un aumento lineare della larghezza di banda della rete: più segmenti ci sono, più transazioni possono essere distribuite tra di loro. Pertanto, secondo gli sviluppatori, la rete verrà presumibilmente ridimensionata aggiungendo nuovi segmenti ad essa.

Quindi, la domanda è: come verranno eseguite le transazioni tra i segmenti? Infatti, senza risolvere il problema delle interazioni tra shard, l’elaborazione parallela delle transazioni per segmento diventa impossibile, il che trasforma la panacea dello sharding in un’impresa senza senso.

A giudicare dalla recente dichiarazione di Buterin, i tempi per l’implementazione dello sharding rimangono astratti. Quello che si sa però è che lo sharding sarà implementato nella blockchain di Ethereum nella Fase 1, mentre la Fase 0 sarà implementata entro due anni.

Raiden: Raggiungere la scalabilità sacrificando la sicurezza?

Questa soluzione standalone per il ridimensionamento della rete Ethereum è simile alla rete Lightning di Bitcoin. In poche parole, il compito principale di Raiden è archiviare parte dei dati al di fuori della blockchain principale, il che aumenta significativamente il throughput. L’elaborazione dei dati fuori catena consente di utilizzare la rete Ethereum solo per transazioni più grandi o più importanti, mentre i pagamenti giornalieri possono essere gestiti all’interno della rete Raiden.

Tuttavia, l’elaborazione di transazioni al di fuori della blockchain ha i suoi rischi, il principale dei quali è la sicurezza. Il fatto è che in questo modello i token sono archiviati in contratti intelligenti che possono essere violati, mentre le soluzioni off-chain sono più centralizzate, secondo ad alcuni critici.

Sebbene le funzionalità di Raiden siano adatte per gestire i micropagamenti, questa soluzione di scalabilità potrebbe non essere sempre affidabile per transazioni di grandi dimensioni e, pertanto, mette in discussione il potenziale utilizzo su larga scala di Ethereum. Questo potrebbe essere il motivo per cui molte importanti iterazioni stabilite nella roadmap di Raiden sono ancora nel lavori, mentre la sua versione pronta all’uso è utilizzata solo dai singoli progetti.

Alla fine del 2023, il cosiddetto “micro-Raiden” è apparso sulla rete Ethereum, che è stata posizionata come una versione ridotta del Raiden originale. Tuttavia, il successo di micro-Raiden nel campo dei micropagamenti è ancora sconosciuto, così come il livello di adozione di un’altra versione alpha di Raiden chiamata Red Eyes.

Plasma: tecnologia abbandonata

Il progetto Plasma è stato annunciato per la prima volta da Vitalik Buterin nell’agosto 2023 come protocollo progettato per salvare la blockchain di Ethereum dall’elaborazione di dati non necessari creando un secondo livello sopra la blockchain principale.

Secondo gli sviluppatori, utilizzando Plasma, la blockchain di Ethereum sarà ancora in grado di elaborare contratti intelligenti, ma li pubblicherà sulla blockchain solo dopo il completamento del contratto. Ciò ridurrà significativamente la quantità di potenza di calcolo utilizzata dalla blockchain per confermare le transazioni, risparmiando molta memoria. Il protocollo Plasma ha anche tentato di accelerare il tempo di elaborazione delle transazioni, il che consentirebbe alla rete di ospitare DApp senza rallentare il sistema.

Tuttavia, gli annunci positivi nel 2023 sono stati sostituiti dalla notizia che la comunità di Ethereum ha iniziato a esplorare una nuova classe di soluzioni di livello due denominate “rollup”, seguita dalla conclusione del lavoro di Plasma Group. Il 27 gennaio, Dragonfly Research ha rivelato la morte di Plasma, spiegando che il team di Ethereum sta convergendo su Optimistic Rollup.

Tecnologia a conoscenza zero: zero prove di successo tecnologico

L’implementazione di Zk-SNARK dovrebbe risolvere il problema della scalabilità di Ethereum attraverso l’uso di contratti intelligenti. Questo modello è già stato implementato nel progetto blockchain Zcash (ZEC). Tuttavia, quest’ultimo ha segnalato la vulnerabilità critica di zk-SNARK subito dopo l’implementazione. Si diceva che il bug consentisse a un utente malintenzionato di contraffare una quantità infinita di monete.

Nel frattempo, tutte le pubblicazioni riguardanti il ​​protocollo a prova di conoscenza zero e zk-SNARK basato su di esso (che crittografa le transazioni rendendole anonime), sono ancora solo una parte della ricerca teorica del team di Ethereum.

Altre soluzioni

Prima della transizione finale di Ethereum al modello di consenso proof-of-stake, le risorse di altre piattaforme che operano con successo nel mercato e offrono basse commissioni di transazione possono essere utilizzate per scalare la rete, secondo Buterin.

La rete Bitcoin Cash (BCH), ad esempio, potrebbe diventare un potenziale partner della blockchain ETH, come suggerito da Buterin. Secondo lui, questo progetto è adatto per il ridimensionamento della rete grazie alle sue basse commissioni di transazione e alle elevate capacità di throughput. A partire dal 2023, la rete BCH è stata in grado di elaborare più di 53 kilobyte di dati al secondo, rispetto agli 8 kilobyte di Ethereum.

Oltre a Bitcoin Cash, Vitalik Buterin ha suggerito l’utilizzo della rete Ethereum Classic (ETC), indicando il suo grande potenziale e l’interoperabilità con altre piattaforme. Altre proposte per il ridimensionamento della rete includono l’utilizzo delle piattaforme Litecoin (LTC) e STEEM, ma il team non ha ancora inviato alcuna offerta di cooperazione ai suoi concorrenti..

Una previsione ottimistica per i rollup

L’ultima innovazione tra le soluzioni di scalabilità emerse dagli zk-SNARK sopra descritti sono i cosiddetti rollup, che, secondo Buterin, sono in fase di sviluppo ora. Un rollup prevede l’archiviazione dei dati delle transazioni in blockchain in una forma compressa, con il processo di calcolo che si svolge al di fuori della catena. Invece di convalidare i calcoli, come la verifica dell’iscrizione e l’esecuzione di un contratto direttamente nella catena, suggerisce di utilizzare zk-SNARK come parte di zk-Rollup e uno schema a prova di frode come parte dell’Optimistic Rollup di Ethereum.

La prima soluzione, denominata zk-Rollups, utilizza prove a conoscenza zero per convalidare la correttezza di tutte le transazioni sulla sidechain. Tuttavia, le soluzioni hanno visto alcuni inconvenienti causati dal processo crittografico ad alta intensità di calcolo e dall’impossibilità di utilizzare contratti intelligenti.

La seconda variante, Optimistic Rollup, tenta di rimuovere la necessità di prove a conoscenza zero modificando il principio del consenso. In sostanza, invece di verificare ogni transazione, la rete presume che tutte siano corrette, facendo intervenire gli utenti solo se vedono una transazione errata inviando una “prova di frode”.

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Buterin ha definito entrambe queste soluzioni sorprendenti, sottolineando che non si tratta solo di ridimensionare i pagamenti, ma di ridimensionare qualcosa di equivalente alla macchina virtuale Ethereum. Ottimismo e Arbitrum sono i due team autonomi che fanno progressi sufficienti per realizzare gli Optimistic Rollup, secondo a Buterin.

Nel frattempo, altri progetti hanno già integrato il concetto in soluzioni di lavoro. Ad esempio, Loopring ha recentemente lanciato lo scambio ZK-Rollup, che può teoricamente raggiungere un throughput di 2.500 TPS. Inoltre, il team di Ethereum è ottimista per quanto riguarda l’efficienza futura dei suoi progetti di rollup, poiché si prevede che aumenteranno il throughput della blockchain a 2.500—3.000 TPS e a 2.000—10.000 TPS se combinato con lo sharding.

A cosa porterà tutto questo?

Finora, le discussioni del team di Ethereum su sharding, rollup e zk-SNARK suonano come una stringa di parole di un incantesimo magico. Ciò può essere in parte dovuto al fatto che questi termini non sono chiari per un utente quotidiano o che nessuno ha mai visto le soluzioni all’opera.

Molto dipenderà dalle versioni di quest’anno che potrebbero mostrare quanto siano realistiche le proposte per il ridimensionamento di Ethereum. In particolare, si prevede che Ethereum 2.0 – provvisoriamente previsto per luglio di quest’anno – sarà molto più veloce e scalabile.

Per raggiungere la piena larghezza di banda, Ethereum può anche richiedere l’implementazione simultanea di tutte le soluzioni di cui sopra. Le dichiarazioni di sviluppatori come Kevin Ho di Optimism, una società che lavora su Optimistic Rollup, sembrano Confermare questa ipotesi.