Optimistic Rollup Ethereum: cosa sono e come funzionano

Gli Optimistic rollup, in cambio di una flessibilità maggiore, tendono a sacrificare la scalabilità. Tutto questo per rendere più fruibile l'utilizzo di Ethereum.

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Tempo di lettura: 8 minuti
  • Gli Optimistic rollup hanno molte ottime caratteristiche, che combinate tra loro si rivelano impareggiabili e incredibilmente utili in tutte le tecniche di scalabilità della blockchain;
  • La comunità di Ethereum ha abbracciato gli Optimistic rollup con molto ardore, come un modo per scalare l’esecuzione di contratti intelligenti in stile Ethereum senza dover attendere la fase 2 di Serenity;
  • Le ORU sono sorprendentemente semplici in termini di funzionamento;
  • Svantaggio: il timeout per le prove di frode può essere piuttosto lungo e durare persino delle settimane;
  • La portata di una ORU è limitata dalla portata di disponibilità dei dati di Ethereum;
  • Nel prossimo futuro, i progetti che si svilupperanno riguardo (e utilizzando) gli Optimistic rollup saranno innumerevoli.

Gli Optimistic rollup (ORU) sono la strada più promettente per rendere Ethereum, e in generale tutta quanta la blockchain, molto più fruibile e semplice, alla portata di chiunque. Ma cosa sono e perché gli sviluppatori di Ethereum e i ricercatori di scalabilità sono così entusiasti riguardo a questo strumento?

Caratteristiche degli Optimistic rollup

Optimistic rollup

Le ORU hanno molte ottime caratteristiche, che combinate tra loro si rivelano impareggiabili e incredibilmente utili in tutte le tecniche di scalabilità della blockchain. Un sistema adeguatamente progettato avrà tutte queste proprietà:

  • A differenza dei sidechain tradizionali, gli Optimistic rollup sono prive di fiducia (o, se vogliamo essere tecnici, minimizzate). Non devi fidarti del fatto che la maggior parte dei produttori di blocchi dell’URU è onesta riguardo all’essere sempre in grado di prelevare i tuoi fondi dal rollup.
  • A differenza di Plasma, gli Optimistic rollup sono senza autorizzazione. Chiunque può produrre un nuovo blocco per un ORU poiché tutti i dati del blocco di rollup sono pubblicati su Ethereum e disponibili. Le specifiche su come decidere chi sarà il prossimo leader sono un dettaglio di implementazione piuttosto che un vincolo fondamentale.
  • Combinando le due proprietà di cui sopra, poiché una ORU è sia senza fiducia che senza autorizzazione, puoi sempre ritirare i tuoi fondi e nessuno può fermarti. Pertanto, non sono detentivi.
  • A differenza dei ZK rollup, gli Optimistic rollup consentono un alto livello di espressività (sia in teoria che in pratica), che va dai pagamenti UTXO simili a Bitcoin fino all’esecuzione completa compatibile con EVM.
  • A differenza dei canali, le ORU supportano contratti intelligenti con partecipazione aperta, come Uniswap.
  • A differenza dei canali, le ORU non richiedono che gli utenti blocchino il capitale in anticipo.
  • A differenza dei canali e del plasma, le ORU sono resistenti alla congestione della catena, poiché la frode è dimostrata a livello di blocco piuttosto che a livello di chiusura del canale o di uscita del plasma.
  • A differenza dei ZK rollup, le ORU non richiedono alcuna nuova crittografia.
  • A differenza dei ZK rollup, non è necessario generare prove, quindi i blocchi ORU possono essere pubblicati immediatamente su Ethereum. Poiché i blocchi ORU validi non possono essere ripristinati, hanno le stesse garanzie non appena vengono pubblicati su Ethereum.

Gli Optimistic rollup: la loro storia in breve

Uno dei primi tentativi di migliorare ed estendere Bitcoin è stato il sidechain. Un sidechain è una blockchain che corre accanto a una catena madre e può avere proprietà diverse: tempi di blocco più brevi, blocchi più grandi, contratti intelligenti più espressivi, e così via. Tuttavia, i semplici sidechain hanno un difetto fatale: i fondi degli utenti possono essere rubati se la maggior parte dei validatori di una sidechain sono disonesti.

Ci sono state molte tecniche nel corso degli anni che hanno tentato di aumentare i sidechain garantendo che i fondi degli utenti non potessero essere rubati nemmeno con una maggioranza così disonesta (chiamata “peg a due vie con riduzione al minimo della fiducia”). Gli esempi precedenti includono il mining unito, catene di ombre e successivi rollup Plasma e ZK. È interessante notare che un precursore molto vicino agli Optimistic rollup è l’esecuzione ritardata dello stato nel contesto dello sharding.

La ricerca su questi molteplici fronti è culminata nella pubblicazione di una descrizione concreta della tecnica che ora conosciamo appunto come “Optimistic rollup” nel giugno 2019 sotto il titolo “Minimal Viable Merged Consensus”. Da allora, la comunità di Ethereum ha abbracciato gli ORU con molto ardore, come un modo per scalare l’esecuzione di contratti intelligenti in stile Ethereum senza dover attendere la fase 2 di Serenity.

Come funzionano gli Optimistic rollup?

Come i sidechain che, sostanzialmente, non possono comportare il furto di fondi, anche se ogni singolo validatore del sidechain operi con disonestà, le ORU sono sorprendentemente semplici in termini di funzionamento (anche se le sue funzionalità sono più complesse).

Primo step

Un aggregatore raccoglie le transazioni per il rollup in un blocco e invia il blocco di rollup a un contratto intelligente su Ethereum (o un’altra blockchain con contratti intelligenti in stile Ethereum con stato ricco), insieme a un’obbligazione. Il blocco di rollup non viene interpretato o eseguito: il contratto registra semplicemente l’hash del blocco e tiene traccia di tutti gli hash del blocco di rollup. I blocchi di rollup stessi non sono memorizzati nel contratto, ma sono disponibili per tutti (da vedere nelle transazioni storiche di Ethereum).

Secondo step

I blocchi di rollup includono una radice di stato: la radice dell’albero Merkle dello stato di rollup. Se questa radice di stato non è valida, chiunque può provare che non è valida con una prova di frode entro un certo periodo di tempo. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che una transazione nel blocco di rollup non è valida oppure che la radice dello stato è semplicemente errata. Se un blocco di rollup viene dimostrato non valido, il contratto ripristina la sua visualizzazione della catena di rollup rendendo orfani tutti i blocchi di rollup che discendono dal blocco non valido. In caso di prova di frode riuscita, una parte dell’obbligazione viene pagata al “prover” e una parte viene bruciata.

Terzo step

Se il timeout scade senza una prova di frode, il contratto finalizza il blocco cumulativo, consentendo il ritiro della cauzione. I prelievi dei fondi degli utenti dal rollup a Ethereum vengono avviati nel rollup e possono essere completati solo una volta che il contratto finalizza il blocco del rollup.

On-chain e off-chain

Gli Optimistic rollup sembrano abbastanza facili da comprendere e utilizzare. Perché, dunque, ci è voluto così tanto tempo prima che venissero proposti concretamente e sviluppati? È perché lo spazio di progettazione per queste tecniche è essenzialmente infinito e “per trovare la risposta, devi conoscere la risposta”.

Da notare: tutto quel che ho scritto sopra descrive il modo in cui le ORU lavorano nel contesto di una blockchain come Ethereum, con esecuzione “on-chain”. Le ORU, però, possono anche essere implementate come applicazioni con esecuzione lato client in aggiunta ad altri progetti, in cui le prove di frode possono essere distribuite tramite una rete P2P invece di dover essere pubblicate su uno smart contract.

Sebbene le ORU abbiano numerose funzionalità critiche nel contesto di blockchain decentralizzate e piattaforme o applicazioni finanziarie, queste funzionalità hanno costi minori.

Svantaggi degli Optimistic rollup: lentezza e ritardi

Per impostazione predefinita, il timeout per le prove di frode (e quindi, il ritardo per il ritiro dei fondi) può essere piuttosto lungo e durare persino delle settimane, a causa della latenza intrinseca dell’interazione con i contratti intelligenti su Ethereum. Con l’esecuzione lato client, il timeout può essere notevolmente ridotto. Questo ritardo può, tuttavia, essere facilmente aggirato facendo ritirare i servizi dai fornitori di liquidità (LP) utilizzando gli “atomic swap” per una piccola commissione. In realtà, questa è una nuova primitiva DeFi: gli LP possono guadagnare un ritorno sulla loro liquidità senza fiducia fornendo un servizio.

La portata di una ORU è limitata dalla portata di disponibilità dei dati di Ethereum. In questo contesto, gli Optimistic rollup possono essere effettivamente pensati come pseudo-frammenti. Più ORU possono essere eseguite in parallelo su un singolo livello di disponibilità dei dati. Fortunatamente, è più facile scalare la disponibilità dei dati piuttosto che l’esecuzione. Alcuni progetti sono specificamente ottimizzati per fornire un livello di disponibilità dei dati per scopi generali altamente scalabile, che tutti i progetti di rollup possono utilizzare per sbloccare il loro pieno potenziale.

Conclusioni

Per concludere, le ORU sono qui per restare. Offrono un modo per Ethereum e la blockchain in generale per mantenere quasi tutte le promesse riguardo allo sharding, molto prima della fase 2 di Serenity: esecuzione scalabile per applicazioni decentralizzate, senza compromettere le proprietà critiche. I progetti che costruiscono l’infrastruttura ORU includono: Fuel Labs, Offchain Labs, Optimism e Hubble. I progetti che si stanno pianificando attualmente di sviluppare attorno alle ORU, nel prossimo futuro, sono troppo numerosi per poter essere contati.

Per approfondire

Bibliografia

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