Cosa sono i livelli nella blockchain?

I livelli nel contesto della tecnologia blockchain sono livelli di infrastruttura che consentono la costruzione di un’architettura scalabile ed efficiente. Questi livelli sono creati con l’obiettivo di distribuire diversi tipi di operazioni e funzionalità, consentendo così, tra gli altri aspetti, maggiore flessibilità ed efficienza nell’elaborazione delle transazioni e nell’esecuzione dei contratti intelligenti.

Pertanto, è chiaro che lo scopo principale degli strati nella blockchain è risolvere problemi legati alla scalabilità, alla velocità delle transazioni e all’interoperabilità tra diversi blockchain o sistemi.  Ciò è possibile separando le funzioni in diversi livelli, rendendo più semplice la specializzazione di ciascun livello in un aspetto specifico, migliorando così le prestazioni complessive del sistema.

Classificazione di strati o strati

Gli strati o Layers in blockchain possono essere classificati principalmente in tre categorie:

• Livello 1: il livello base, dove viene costruita la blockchain originale. Gli esempi includono Bitcoin, Ethereum e altre importanti blockchain. Si concentra sul miglioramento dell'infrastruttura principale attraverso il consenso o miglioramenti della struttura dei dati.
• Layer 2: soluzioni di scalabilità costruite sul layer 1 che consentono un maggior numero di transazioni al secondo, senza la necessità di alterare il layer di base. Gli esempi includono Lightning Network per Bitcoin e varie soluzioni per Ethereum come Optimism e Arbitrum, che utilizzano la tecnologia rollup.
• Livello 3: si concentra sull’applicazione e sull’interoperabilità, consentendo a diversi blockchain e sistemi di comunicare e lavorare insieme in modo più efficiente.

Perché sono stati creati questi livelli?

Come abbiamo discusso, i livelli nella blockchain sono stati creati come soluzione a diverse sfide chiave che devono affrontare le tecnologie blockchain di prima generazione, come Bitcoin ed Ethereum. Pertanto, possiamo citare i seguenti motivi per cui questi strati sono stati sviluppati:

scalabilità

Uno dei problemi più significativi delle blockchain di prima generazione è la loro limitata capacità di elaborare le transazioni in modo rapido ed efficiente. Ad esempio, Bitcoin può elaborare circa 7 transazioni al secondo (TPS) e Ethereum può gestire da 15 a 30 TPS. Queste cifre non sono sufficienti per soddisfare la domanda globale, soprattutto se paragonate ai sistemi di pagamento tradizionali come Visa, che può gestire migliaia di TPS.

È qui che entrano in gioco i livelli più alti, come le soluzioni Layer 2, che sono state create per risolvere questo problema, consentendo volumi di transazioni più elevati senza compromettere la sicurezza della rete di base (Layer1). Dopotutto, queste soluzioni elaborano le transazioni off-chain o tramite sidechain, aggiungendo periodicamente un riepilogo di queste transazioni alla catena principale, riducendo significativamente la congestione e i tempi di elaborazione.

Efficienza nell'elaborazione delle transazioni

Collegato al problema della scalabilità è il costo di elaborazione delle transazioni, comunemente noto come “gas” nel contesto di Ethereum. Durante i periodi di forte domanda, il costo del gas può aumentare notevolmente, rendendo le transazioni molto costose per gli utenti. Gli strati superiori consentono di elaborare le transazioni in modo più efficiente, riducendo i costi associati e rendendo la blockchain più accessibile a utenti e sviluppatori.

interoperabilità

L’interoperabilità si riferisce alla capacità di diverse blockchain di comunicare e interagire tra loro senza problemi. Le blockchain di prima generazione funzionano in gran parte come sistemi chiusi, limitando la loro capacità di sfruttare i punti di forza di altre catene. Lo sviluppo di livelli che facilitano l’interoperabilità, come alcune soluzioni Layer 3, mira a creare un ecosistema blockchain più connesso, in cui risorse e informazioni possono essere trasferite senza problemi da una catena all’altra.

adattabilità

Infine, gli strati della blockchain consentono una maggiore adattabilità a un’ampia gamma di applicazioni. Separando le funzioni in diversi livelli, gli sviluppatori possono creare soluzioni specifiche per vari settori e casi d'uso, dalla finanza decentralizzata (DeFi) e giochi al voto e alla gestione delle identità, senza sovraccaricare la catena di base. Ciò non solo migliora le prestazioni, ma incoraggia anche l’innovazione e la sperimentazione nell’ecosistema blockchain.

Impatto dei livelli sulla sicurezza blockchain

Un altro punto importante nell’implementazione dei livelli nella tecnologia blockchain può essere visto nelle implicazioni significative per la sicurezza del sistema. L’impatto di questi livelli sulla sicurezza è complesso e sfaccettato e offre sia potenziali miglioramenti che nuove sfide. Quanto segue esplora il modo in cui la stratificazione influisce sulla sicurezza nell'ecosistema blockchain:

Miglioramenti della sicurezza

Specializzazione e ottimizzazione

Separando le funzionalità in diversi livelli, ciascuno può specializzarsi nella gestione di determinati tipi di operazioni o dati, consentendo una maggiore ottimizzazione della sicurezza. Ad esempio, un livello progettato specificamente per le transazioni finanziarie può implementare protocolli di sicurezza avanzati adatti a questo tipo di operazioni, mentre un altro livello focalizzato sui contratti intelligenti può ottimizzare la sicurezza in quel contesto.

Decongestione della rete principale

Le soluzioni Layer 2 e Layer 3 consentono di elaborare le transazioni off-chain, riducendo la congestione e limitando le opportunità per alcuni tipi di attacchi, come gli attacchi DDoS (Distributed Denial of Service), che possono essere più efficaci su reti sovraccariche.

Sfide e rischi per la sicurezza

Maggiore complessità

L’aggiunta di livelli aumenta la complessità del sistema blockchain. Con ogni livello aggiuntivo vengono introdotti nuovi protocolli e punti di interazione, che possono aumentare il rischio di vulnerabilità della sicurezza non rilevate. La gestione della sicurezza diventa più complessa e possono sorgere problemi di compatibilità tra i livelli.

Dipendenza da soluzioni di terze parti

Molte soluzioni Layer 2 e Layer 3 sono sviluppate e gestite da terze parti. Ciò introduce una dipendenza dalla sicurezza e dall'affidabilità di queste entità esterne. Se una soluzione di livello 2 subisce una violazione della sicurezza, potrebbe compromettere i fondi o i dati gestiti attraverso di essa, anche se il livello di base rimane sicuro.

Interoperabilità e bridge

L’interoperabilità tra blockchain e livelli diversi può introdurre vettori di attacco unici, in particolare attraverso ponti blockchain che facilitano il trasferimento di risorse tra catene. Questi bridge sono punti critici che, se compromessi, possono consentire attacchi che colpiscono più sistemi contemporaneamente.

Rischi per la sicurezza nell'off-chain

Le transazioni e i dati elaborati off-chain (ad esempio, nelle soluzioni Layer 2) potrebbero non beneficiare della stessa sicurezza intrinseca della blockchain. Questa separazione può introdurre vulnerabilità se le misure di sicurezza implementate in questi livelli non sono robuste come quelle nella catena di base.

Esempi concreti

• Bitcoin e rete Lightning: Bitcoin è un chiaro esempio di Layer 1, mentre Lightning Network è un’implementazione di Layer 2 progettata per consentire transazioni quasi istantanee e a costi molto bassi.
• Soluzioni Ethereum e Layer 2: Ethereum, come Layer 1, ha visto lo sviluppo di molteplici soluzioni Layer 2 per migliorarne la scalabilità. Un esempio di Layer 2 in Ethereum sono Optimism e Arbitrum, due esempi di implementazioni che utilizzano i rollup per elaborare le transazioni in modo più efficiente.
• Pois e Cosmo: Sebbene non siano strettamente conformi alla nomenclatura dei livelli, Polkadot e Cosmos sono esempi di progetti che cercano di affrontare problemi di interoperabilità (un aspetto di quello che sarebbe un livello 3) consentendo a diverse blockchain di interagire tra loro.

In sintesi, gli strati in blockchain sono essenziali per superare i limiti delle prime generazioni di questa tecnologia, consentendo maggiore scalabilità, efficienza e interoperabilità. Con l’evoluzione della tecnologia blockchain, probabilmente vedremo più soluzioni sviluppate a ciascuno di questi livelli.