Layer-1: Cos'è e come funziona nella tecnologia della blockchain

Le blockchain di livello 1, come Bitcoin, BNB Chain o Ethereum, fungono da reti fondamentali che supportano l'intero ecosistema blockchain. Queste reti di base, insieme alla loro infrastruttura principale, sono progettate per convalidare e finalizzare le transazioni in modo indipendente, senza la necessità di supporto da reti esterne. Tuttavia, migliorare la scalabilità di queste reti Layer-1 presenta sfide significative, come esemplificato dalle difficoltà incontrate con Bitcoin.

In risposta a questi problemi di scalabilità, gli sviluppatori hanno introdotto i protocolli Layer-2. Questi protocolli sono costruiti sulla rete Layer-1, sfruttandone i meccanismi di sicurezza e consenso per funzionare. Un esempio notevole di tale soluzione Layer-2 è il Lightning Network di Bitcoin , che consente agli utenti di condurre transazioni off-chain prima di consolidarle eventualmente nella blockchain principale.

La tecnologia Blockchain è stata trasformativa, introducendo un nuovo paradigma per l’archiviazione dei dati sicura e decentralizzata. Ha facilitato l’emergere di transazioni trustless e peer-to-peer che sfidano le norme stabilite dei sistemi finanziari e di governance. La tecnologia è sostenuta da un registro distribuito, mantenuto su una rete di nodi (computer), ciascuno responsabile della verifica e della registrazione delle nuove transazioni. Questa architettura multistrato della tecnologia blockchain ne migliora la funzionalità, con ogni strato che introduce caratteristiche e capacità aggiuntive. Al centro di questa architettura c'è il Layer-1, lo strato fondamentale che stabilisce le regole e i protocolli di base che governano la blockchain, ponendo così le basi per il potenziale innovativo della tecnologia.

Cos'è il livello 1?

Le reti Layer-1 sono blockchain fondamentali che fungono da fondamento dell'ecosistema blockchain più ampio, comprese piattaforme ben note come Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH), BNB Smart Chain (BNB) e Solana . Queste reti sono cruciali perché elaborano e finalizzano le transazioni all’interno della propria infrastruttura, utilizzando i loro token nativi per facilitare le commissioni di transazione. Si chiamano "layer-1" perché costituiscono la struttura primaria all'interno dei rispettivi ecosistemi, distinguendoli da soluzioni supplementari come i protocolli off-chain e layer-2 progettati per migliorare le capacità delle catene principali.

Le blockchain di livello 1 come Bitcoin ed Ethereum non solo forniscono l’infrastruttura essenziale per l’elaborazione delle transazioni, ma stabiliscono anche un ambiente sicuro per lo sviluppo di reti e applicazioni blockchain secondarie. Questo livello fondamentale affronta il trilemma blockchain , un concetto introdotto dal co-fondatore di Ethereum Vitalik Buterin , bilanciando sicurezza, scalabilità e decentralizzazione attraverso meccanismi di consenso unici come proof-of-work (PoW) e proof-of-stake (PoS) . Tuttavia, a causa delle sfide di scalabilità intrinseche all’interno di queste reti primarie, sono emerse soluzioni di livello 2, come Optimism on Ethereum. Questi protocolli di livello 2 sfruttano la sicurezza e la disponibilità dei dati delle reti di livello 1 sottostanti per offrire funzionalità estese senza compromettere la decentralizzazione o la sicurezza.

Fondamentalmente, le blockchain di livello 1 agiscono come un registro pubblico immutabile, registrando le transazioni attraverso coppie di chiavi asimmetriche collegate ai portafogli di criptovaluta degli utenti. L'elaborazione delle transazioni è regolata dal meccanismo di consenso distinto di ciascuna piattaforma, che verifica e finalizza scambi o vendite. Nonostante la solida sicurezza e infrastruttura fornite dalle blockchain di livello 1, i problemi di scalabilità hanno spinto allo sviluppo di protocolli di livello 2. Questi protocolli, costruiti sulla base del livello 1, mirano ad estendere le funzionalità della rete principale, offrendo soluzioni alle sfide della scalabilità e facendo affidamento sulla rete di livello 1 per la sicurezza e il consenso fondamentali.

In sintesi, le blockchain di livello 1 sono la pietra angolare della rete blockchain, offrendo una piattaforma sicura e decentralizzata per l’elaborazione delle transazioni e fungendo da base per ulteriori innovazioni nello spazio blockchain. Il loro ruolo è fondamentale nel mantenere il registro distribuito e proteggere la rete, con soluzioni di livello 2 che si basano su queste basi per migliorare scalabilità e funzionalità.

Caratteristiche principali della Blockchain Layer-1

La maggior parte delle blockchain più note, tra cui Bitcoin, Ethereum, Avalanche e Cardano, sono classificate come catene di livello 1 (L1) a causa di specifiche caratteristiche condivise. Queste catene sono fondamentali nel creare la struttura e le regole che definiscono l’ecosistema blockchain.

Produzione di blocchi : i blocchi, le unità fondamentali di una blockchain, sono prodotti da minatori o validatori. Questi blocchi sono strutture di dati che si collegano ai blocchi precedenti e includono dettagli di numerose nuove transazioni, formando un registro pubblico noto come blockchain. Questo sistema garantisce che ogni transazione sia registrata e verificabile.

Finalità della transazione : una caratteristica chiave delle blockchain L1 è la definitività della transazione, che garantisce che una volta registrata una transazione, non possa essere modificata o annullata. Questa finalità avviene esclusivamente sulla catena L1, garantendo che le transazioni siano registrate in modo permanente in uno stato irrevocabile, sebbene il tempo necessario per raggiungere la finalità possa variare tra le blockchain.

Asset nativi : le blockchain L1 utilizzano criptovalute native, come BTC, ETH, ADA e DOGE, per facilitare le commissioni di transazione e premiare i partecipanti alla rete. Queste monete sono essenziali per il funzionamento della catena L1. Al contrario, token come UNI, DAI, LINK e SAND alimentano applicazioni e reti decentralizzate costruite sulla blockchain L1.

Meccanismo di sicurezza e consenso : la sicurezza è fondamentale nelle blockchain L1, definita dal meccanismo di consenso utilizzato, come Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) o Delegation Proof of Stake (DPoS), e dalle regole che governano le interazioni dei validatori. . Questi meccanismi garantiscono l'accordo tra i partecipanti alla rete e sostengono la sicurezza della rete, rendendo le blockchain L1 la massima autorità nella sicurezza dell'ecosistema.

Soluzioni di scalabilità : nonostante il loro ruolo fondamentale, le blockchain L1 devono affrontare sfide di scalabilità. Per risolvere questi problemi, sono state implementate varie strategie come sharding, sidechain e canali statali per aumentare il throughput delle transazioni senza sacrificare l’efficienza.
Contratti intelligenti : molte blockchain L1 supportano anche contratti intelligenti: contratti autoeseguibili con i termini dell'accordo incorporati nel codice. Questi contratti automatizzano e applicano gli accordi, riducendo la dipendenza dagli intermediari e aumentando la trasparenza.

In conclusione, le blockchain L1 sono la spina dorsale dell’ecosistema blockchain, fornendo l’infrastruttura necessaria per l’elaborazione delle transazioni, la sicurezza e le applicazioni decentralizzate. Sono il livello principale che supporta un’ampia gamma di funzionalità, dalla definitività delle transazioni e risorse native ai contratti intelligenti e soluzioni di scalabilità, ponendo le basi per un futuro decentralizzato sicuro ed efficiente.

Qual è la limitazione principale del livello 1?

Le blockchain di livello 1 (L1) sono progettate per fornire le funzionalità principali inerenti alla tecnologia blockchain, con l'obiettivo generale di raggiungere un equilibrio ottimale tra decentralizzazione, sicurezza e scalabilità. Questa sfida, conosciuta come il trilemma blockchain , evidenzia la difficoltà nel massimizzare tutti e tre gli aspetti contemporaneamente.

Storicamente, le catene L1 pionieristiche come Bitcoin ed Ethereum si sono concentrate sulla garanzia di decentralizzazione e solida sicurezza, spesso a scapito della scalabilità. Questa limitazione diventa più pronunciata man mano che cresce l’adozione della rete, portando a congestione e tempi di transazione più lenti. In risposta, gli sviluppatori hanno esplorato varie strategie per migliorare la scalabilità senza compromettere in modo significativo la decentralizzazione o la sicurezza.

Un approccio prevede l'aumento della dimensione del blocco , che consente di includere più transazioni in ciascun blocco, migliorando così il throughput della rete. Tuttavia, questa soluzione richiede che i nodi aggiornino il proprio hardware per gestire i blocchi più grandi, portando potenzialmente alla centralizzazione poiché solo quelli con risorse sufficienti possono permettersi di partecipare.

Un’altra strategia è l’adozione di meccanismi di consenso alternativi, come il Proof of Stake (PoS), che possono offrire velocità di transazione più elevate e un consumo di risorse ridotto rispetto al tradizionale modello Proof of Work (PoW). I critici, tuttavia, sostengono che la PoS potrebbe portare a una riduzione della sicurezza e a un aumento dei rischi di centralizzazione, poiché il controllo potrebbe concentrarsi su un gruppo più piccolo di parti interessate.

Lo sharding presenta una terza soluzione, in cui la blockchain divide i suoi dati in diversi segmenti più piccoli e gestibili, o shard, per facilitare un'elaborazione più rapida e ridurre la congestione della rete. Sebbene lo sharding possa migliorare significativamente la scalabilità, introduce complessità nella gestione della comunicazione tra gli shard, che potrebbe potenzialmente indebolire la sicurezza complessiva della blockchain.

In sintesi, le blockchain L1 sono piattaforme fondamentali che cercano di conciliare le esigenze di decentralizzazione, sicurezza e scalabilità. Attraverso innovazioni come l’aumento delle dimensioni dei blocchi, meccanismi di consenso alternativi e sharding, gli sviluppatori sperimentano e perfezionano continuamente le architetture blockchain per servire meglio basi di utenti in crescita mantenendo l’integrità e l’assenza di fiducia che sono i tratti distintivi della tecnologia blockchain.

Esempi di Blockchain di livello 1

Le blockchain di livello 1 costituiscono la spina dorsale del web decentralizzato, offrendo una varietà di soluzioni al trilemma blockchain di raggiungere decentralizzazione, sicurezza e scalabilità. Questa sintesi esplora le principali blockchain di livello 1, evidenziando i loro attributi e contributi unici all'ecosistema.

Bitcoin (BTC) : la pionieristica criptovaluta, Bitcoin, è venerata per la sua sicurezza e la sua natura decentralizzata, poiché opera su un meccanismo di consenso proof-of-work (PoW). Nonostante la sua solida sicurezza, l'architettura di Bitcoin fa sì che le transazioni possano richiedere da 10 minuti a un'ora per essere elaborate, a testimonianza della sua posizione di livello fondamentale per il trasferimento di valore ma con sfide di scalabilità.

Ethereum (ETH) : Ethereum ha rivoluzionato la blockchain con la sua capacità di contratti intelligenti, creando una piattaforma dinamica che va oltre le semplici transazioni di criptovaluta. Passando dal consenso PoW a quello Proof-of-Stake (PoS) attraverso un aggiornamento significativo noto come Merge, Ethereum mira a ridurre drasticamente il proprio consumo energetico di circa il 99,95%, dimostrando il proprio impegno per la sostenibilità e migliorando al tempo stesso la scalabilità.

Algorand e Cardano : entrambe le reti offrono alternative alla piattaforma di contratto intelligente di Ethereum. Algorand utilizza un puro meccanismo Proof-of-Stake (PPoS) per garantire decentralizzazione e scalabilità, mentre Cardano , noto per la sua convenienza ed efficienza, implementa PoS per facilitare oltre 250 transazioni al secondo, superando significativamente la precedente capacità di Ethereum.

Polkadot (DOT) : Polkadot affronta la sfida dell'interoperabilità, consentendo a diverse blockchain di comunicare e trasferire dati senza problemi attraverso il consenso Nomination Proof of Stake (NPoS), enfatizzando un modello di sicurezza condiviso.

Solana : una blockchain di terza generazione, Solana, introduce la prova della storia (PoH) per raggiungere velocità di transazione senza precedenti fino a 65.000 al secondo, con l'obiettivo di risolvere i problemi di scalabilità che hanno afflitto a lungo le blockchain precedenti.

Tezos (XTZ) : Tezos si distingue per la sua blockchain automodificante che può aggiornarsi senza la necessità di effettuare fork, una caratteristica che migliora significativamente il suo modello di governance e la sua sicurezza. Utilizzando un meccanismo di consenso Proof-of-Stake (PoS), Tezos si concentra sulla verifica formale dei contratti intelligenti per garantirne la correttezza e l'affidabilità, rendendolo una piattaforma attraente per applicazioni ad alto rischio nella finanza e in altri settori.

Avalanche (AVAX) : Avalanche introduce un nuovo meccanismo di consenso che raggiunge rapidamente il consenso, consentendo un throughput elevato e una bassa latenza nelle transazioni. È progettato per supportare un vasto numero di sottoreti, creando una rete altamente scalabile e personalizzabile. L'architettura unica di Avalanche gli consente di funzionare sia come piattaforma per applicazioni decentralizzate sia come framework interoperabile per varie blockchain.

Cosmos (ATOM) : Cosmos è etichettato come "Internet of Blockchains", con l'obiettivo di risolvere il problema dell'interoperabilità tra blockchain. Attraverso il suo protocollo Inter-Blockchain Communication (IBC), Cosmos consente a diverse blockchain di trasferire facilmente token e altri dati tra loro, favorendo un ecosistema blockchain più interconnesso e scalabile.

Near Protocol (NEAR) : Near Protocol è progettato per offrire una piattaforma di facile utilizzo per gli sviluppatori con velocità elevate e costi bassi. Utilizza la tecnologia di sharding, chiamata Nightshade, per ottenere scalabilità senza compromettere la sicurezza. L'attenzione di Near sull'usabilità si estende sia agli sviluppatori, con le sue funzionalità di contratto intelligente semplici e accessibili, sia agli utenti, attraverso semplici processi di gestione degli account e di transazione.

Binance Smart Chain (BSC) : Lanciato dall'exchange di criptovalute Binance, BSC opera insieme a Binance Chain per offrire una rete ad alte prestazioni per contratti intelligenti e applicazioni decentralizzate. Utilizza un modello di consenso noto come proof-of-stakes-authority (PoSA), che combina elementi di PoS e autorità delegata per raggiungere un equilibrio tra velocità, decentralizzazione e sicurezza. BSC ha rapidamente guadagnato popolarità grazie alle basse commissioni di transazione e all'elevata produttività.

Zilliqa (ZIL) : Zilliqa è una piattaforma blockchain pionieristica che ha introdotto la tecnologia di sharding per affrontare problemi di scalabilità. Dividendo la rete in gruppi più piccoli e più gestibili (shard), Zilliqa può elaborare le transazioni in parallelo, aumentando significativamente il proprio throughput. L'architettura di Zilliqa consente di raggiungere elevate velocità di transazione senza compromettere la sicurezza o la decentralizzazione.

Fantom (FTM) : Fantom è una piattaforma di contratti intelligenti ad alte prestazioni, scalabile e sicura progettata per superare i limiti delle blockchain della generazione precedente. Utilizza un algoritmo di consenso su misura chiamato Lachesis, che consente la definitività della transazione quasi istantanea. Ciò rende Fantom una piattaforma ideale per applicazioni di finanza decentralizzata (DeFi) e usi nel mondo reale in cui velocità e affidabilità sono cruciali.

Hedera Hashgraph (HBAR) : a differenza delle blockchain tradizionali, Hedera Hashgraph utilizza un nuovo approccio di consenso basato sull'algoritmo hashgraph, che consente transazioni veloci, corrette e sicure con un basso consumo di larghezza di banda. Hedera mira a supportare un'ampia gamma di applicazioni, dalle criptovalute all'archiviazione di file e ai contratti intelligenti, con il suo modello di governance che garantisce stabilità e innovazione continua.

Flow (FLOW) : sviluppata dal team dietro CryptoKitties , Flow è una blockchain veloce, decentralizzata e adatta agli sviluppatori progettata per una nuova generazione di risorse digitali, giochi e app. L'esclusiva architettura multiruolo di Flow e il modello di programmazione orientato alle risorse soddisfano elevati livelli di scalabilità e usabilità, aprendo la strada all'adozione tradizionale della blockchain.

Terra (LUNA) : Terra è un protocollo blockchain che alimenta i sistemi di pagamento globali a prezzi stabili attraverso le sue stablecoin algoritmiche. Concentrandosi su stabilità e usabilità, Terra mira a guidare l'adozione della blockchain tra gli utenti tradizionali. Il suo meccanismo di consenso combina la sicurezza dei PoS con la stabilità economica fornita dalle sue stablecoin, supportando un fiorente ecosistema di applicazioni finanziarie.

Stellar (XLM) : Stellar si concentra sulla facilitazione delle transazioni transfrontaliere e degli scambi di risorse digitali, rendendo i servizi finanziari più accessibili e convenienti. Il suo protocollo di consenso consente un regolamento rapido ed efficiente, soddisfacendo un'ampia gamma di applicazioni e servizi finanziari volti a connettere diversi sistemi valutari in tutto il mondo.

Algorand (ALGO) : il meccanismo di consenso puro Proof-of-Stake (PPoS) di Algorand offre piena partecipazione, protezione e velocità all'interno di una rete veramente decentralizzata. Mira a risolvere il trilemma della blockchain fornendo scalabilità, sicurezza e decentralizzazione, rendendola adatta sia a transazioni semplici che a contratti intelligenti complessi.

EOSIO (EOS) : progettato concentrandosi sulla scalabilità e sulla facilità d'uso, EOSIO supporta migliaia di transazioni al secondo con commissioni minime. Offre una solida piattaforma per applicazioni decentralizzate attraverso l'uso del consenso delegato proof-of-stake (DPoS), con l'obiettivo di semplificare l'adozione della blockchain per aziende e privati.

Tron (TRX) : Tron mira a decentralizzare il web attraverso la sua blockchain ad alto rendimento, alta scalabilità e alta disponibilità, supportando un vasto ecosistema di dApp, in particolare nel settore dell'intrattenimento. Il suo meccanismo di consenso delegato Proof-of-Stake (DPoS) facilita l’elaborazione rapida ed efficiente delle transazioni.

Polygon (MATIC) : sebbene noto principalmente come soluzione di ridimensionamento di livello 2 per Ethereum, Polygon fornisce anche un framework per costruire e connettere reti blockchain compatibili con Ethereum. Combina il meglio di Ethereum e delle blockchain sovrane in un sistema multi-catena completo, migliorando la scalabilità e l'interoperabilità.

VeChain (VET) : VeChain è specializzata nella gestione della catena di fornitura e nei processi aziendali basati su blockchain, con l'obiettivo di migliorare la trasparenza, la tracciabilità e l'efficienza. Impiega un meccanismo di consenso Proof of Authority (PoA), bilanciando prestazioni elevate con rispetto dell'ambiente.

Ripple (XRP) : Ripple e la sua criptovaluta associata, XRP, si concentrano sulla facilitazione dei sistemi di pagamento transfrontalieri in tempo reale. Ripple mira a semplificare le transazioni finanziarie globali, rendendole più veloci, più affidabili e meno costose rispetto ai sistemi bancari tradizionali. Il suo registro di consenso, che non è una blockchain nel senso tradizionale, utilizza un processo di consenso unico tra i server di convalida, offrendo velocità di transazione ed efficienza che si distinguono nel settore finanziario. La rete di Ripple è progettata per consentire pagamenti istantanei, commissioni di cambio più basse e un uso più efficiente del capitale circolante, rendendola una scelta popolare tra le banche e gli istituti finanziari per le transazioni internazionali.

Celo (CELO) : Celo è un ecosistema blockchain focalizzato sull'aumento dell'adozione della criptovaluta tra gli utenti di smartphone. Utilizzando i numeri di telefono come chiavi pubbliche, Celo mira a introdurre una suite di prodotti e servizi finanziari accessibili e di facile utilizzo. La rete supporta la creazione e l'utilizzo di stablecoin, come cUSD (Celo Dollar) e cEUR (Celo Euro), per facilitare lo scambio di valore stabile sulla sua piattaforma. Il meccanismo di consenso Proof-of-Stake (PoS) di Celo garantisce scalabilità e sicurezza, mentre il suo impegno a ridurre le barriere per l'accesso finanziario è in linea con la sua missione di costruire un sistema finanziario più inclusivo. L'approccio di Celo alla tecnologia blockchain enfatizza l'usabilità e l'impatto sociale, mirando ad applicazioni del mondo reale come rimesse e pagamenti per promuovere l'empowerment economico globale.

Ogni blockchain porta il proprio approccio al bilanciamento di decentralizzazione, sicurezza e scalabilità, dalle piattaforme fondamentali di Bitcoin ed Ethereum alle reti ad alta velocità di Solana ed Elrond. Insieme, formano un panorama sfaccettato che è alla base delle applicazioni decentralizzate che plasmano il futuro di Internet.

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