Optimism: come funziona il layer2 su Ethereum?

In questo approfondimento parliamo di Optimism, una delle soluzioni di scaling più note di Ethereum.

E’ un layer 2 che sfrutta la tecnologia ottimistic rollup per offrire agli utenti transazioni più economiche e una user experience più fluida.

Optimism nasce come gli altri layer2 (es: Arbitrum, Polygon) per superare i limiti di scalabilità della blockchain di Ethereum.

La sua tecnologia basata sui rollup consente di alleggerire il carico su Ethereum e portare maggiore efficienza oltre che minori costi. L’ultimo upgrade Dencun di Ethereum ha ridotto ancora di più le commissioni di transazione sui layer di secondo livello come Optimism grazie all’introduzione dei blob.

In questa guida cerchiamo di capire nel dettaglio come funziona Optimism, quali sono le sue caratteristiche e le differenze rispetto altre chain di livello 2. Faremo anche qualche cenno ad OP Stack il framework modulare alla base di Optimism che mira a creare una “superchain” interoperabile tra più layer 2.

Infine analizzeremo il token di governance OP e capiremo come operare in maniera pratica su Optimism.

Che cos’è Optimism?

Optimism è una blockchain di livello 2 progettata per scalare Ethereum. Si tratta di una soluzione di scaling che permette di espandere la capacità della blockchain di Ethereum in termini di transazioni elaborate e utenti supportati.

Optimism utilizza una tecnologia chiamata “optimistic rollup” per raggruppare le transazioni in blocchi che vengono poi confermati ed eseguiti come transazioni singole su Ethereum. In questo modo si riduce drasticamente il carico computazionale e l’impatto in termini di congestione della rete.

Gli optimistic rollup di Optimism funzionano accumulando le transazioni non ancora confermate in blocchi, che contengono lo stato aggiornato della rete. Quando un blocco è pieno, Optimism impacchetta le transazioni e le invia in blocco ad Ethereum come una transazione singola.

Questa fase di accumulo delle transazioni viene gestito da un modulo che si chiama Sequencer e che sarà oggetto del prossimo paragrafo.

Qui vedete lo schema di funzionamento base di un Optimistic Rollup:

Su Ethereum il blocco viene inserito nella blockchain e funge quindi da “firma” sullo stato di Optimism in quel momento. Eventuali contestazioni o prove di frode (fraud proof) possono essere eseguite su Ethereum, mentre la maggior parte delle transazioni avviene su Optimism.

I vantaggi di questo approccio sono molteplici. Innanzitutto Ethereum viene sgravato dall’onere computazionale delle singole transazioni, pur mantenendo il controllo complessivo sulla correttezza tramite le verifiche periodiche.

In secondo luogo, gli utenti beneficiano di commissioni molto ridotte, dato che il gas fee viene spalmato su tutte le transazioni contenute in ogni blocco. Infine l’operatività risulta quasi istantanea, grazie alla conferma immediata delle transazioni non appena vengono inserite nel blocco rollup.

Il ruolo del Sequencer

Le transazioni accumulate vengono gestite tramite un modulo di Optmisim che si chiama Sequencer.

Il Sequencer è un elemento chiave dell’architettura di Optimism, poiché svolge un ruolo fondamentale nel funzionamento della rete layer-2. E’ in generale presenti in molti degli Optimistic Rollup che conosciamo.

Da un punto di vista tecnico, il Sequencer è un nodo della rete Optimism responsabile dell’ordinamento e della pubblicazione delle transazioni sulla OP Stack, la rete layer-2 di Optimism. Il suo compito principale è quello di raccogliere le transazioni degli utenti, ordinarle in modo cronologico e inviarle alla blockchain di Ethereum per la verifica e l’inclusione nel registro pubblico.

Ecco come funziona:

1. Raccolta delle transazioni: gi utenti inviano le loro transazioni alla OP Stack, invece che direttamente alla rete Ethereum. Queste transazioni vengono raccolte dal Sequencer.
2. Ordinamento delle transazioni: il Sequencer ordina le transazioni raccolte in modo cronologico, garantendo così l’integrità della sequenza di eventi sulla rete layer-2.
3. Pubblicazione sulla OP Stack: una volta ordinate, il Sequencer pubblica le transazioni sulla OP Stack, rendendole disponibili per l’elaborazione e la conferma.
4. Invio alla blockchain Ethereum: a intervalli regolari, il Sequencer aggrega le transazioni elaborate sulla OP Stack in un unico “blocco” (generando una catena di rollup) e le invia alla blockchain di Ethereum per la verifica e l’inclusione nel registro pubblico.

Il ruolo del Sequencer è cruciale per il corretto funzionamento di Optimism. Grazie al suo compito di ordinamento e pubblicazione delle transazioni, il Sequencer garantisce la coerenza e l’integrità dei dati sulla rete layer-2, evitando potenziali conflitti o inconsistenze.

Optimism: riepilogo

👍 Cosa è	Layer 2 utilizzato per lo scaling di Ethereum
✅ Caratteristiche	Layer 2 / Fraud Proofs
💰Tipo di Rollup	Optimistic Rollup
💰Token	OP
🥇Migliore piattaforma per fare trading su Optimism	ByBit
🥇Miglior exchange per comprare OP	Kraken

Il problema della scalabilità di Ethereum

La blockchain di Ethereum la conosciamo tutti. E’ stata la prima a portare il concetto di programmabilità nel mondo blockchain grazie agli smart contract. La sua capacità di elaborazione delle transazioni,però. rappresenta il suo limite principale.

Ethereum, come molte altre reti blockchain, deve essere in grado di garantire un equilibrio tra decentralizzazione, sicurezza e scalabilità. Mentre i principi di decentralizzazione e sicurezza sono fondamentali per l’integrità della rete, la scalabilità diventa essenziale per soddisfare le esigenze di un numero sempre maggiore di utenti e applicazioni.

Qui vedete il problema classico del Trilemma:

Attualmente, la blockchain di Ethereum può elaborare in media solo circa 15 transazioni al secondo (TPS), un volume decisamente insufficiente se paragonato ai sistemi di pagamento tradizionali, che possono processare migliaia di TPS. Questo collo di bottiglia nella capacità di elaborazione si traduce in diverse problematiche:

1. Congestione della rete: l’elevato volume di attività sulla rete Ethereum porta a periodi di congestione, con conseguenti ritardi nelle conferme delle transazioni.
2. Commissioni di transazione elevate: durante i periodi di alta attività, le commissioni di transazione sulla rete Ethereum possono aumentare significativamente, rendendo l’utilizzo della piattaforma oneroso per gli utenti.
3. Esperienza d’uso negativa:gGli utenti possono essere frustrati da tempi di conferma prolungati e costi di transazione elevati, influenzando negativamente l’adozione e l’utilizzo della blockchain di Ethereum.

Per affrontare questa sfida di scalabilità, la comunità di Ethereum ha sviluppato diverse soluzioni, come ad esempio le soluzioni di scalabilità di Layer 2.

Si tratta di tecnologie costruite al di sopra della blockchain di Ethereum, come i rollup ottimistici implementati dalla piattaforma Optimism, che consentono di elaborare le transazioni in modo più efficiente senza compromettere la sicurezza e la decentralizzazione.

Architettura Optimism

OP Mainnet: La Rete Layer-2 di Optimism

Alla base di Optimism, abbiamo la OP Mainnet, la rete layer-2 che rappresenta il cuore della sua architettura. La OP Mainnet svolge un ruolo cruciale nel consentire a Optimism di offrire miglioramenti significativi in termini di velocità, costi e capacità di elaborazione delle transazioni, mantenendo al contempo i principi di sicurezza e decentralizzazione della blockchain di Ethereum.

Qui vedete l’architettura di base di Optimism:

La OP Mainnet è una rete layer-2 che opera in parallelo con la blockchain di Ethereum, sfruttando la tecnologia dei rollup ottimistici per aggregare e processare le transazioni in modo più efficiente. Questa architettura a più livelli consente di superare i limiti di scalabilità della rete principale di Ethereum, consentendo alla OP Mainnet di elaborare un volume molto maggiore di transazioni.

La rete opera sfruttando il consenso PoS che permette alla OP Mainnet di raggiungere tempi di conferma delle transazioni molto più rapidi rispetto alla rete principale.

La OP Mainnet impiega la tecnologia dei rollup di tipo ottimistico per raggruppare più transazioni in un unico “blocco” (o batch) prima di inviarle alla blockchain di Ethereum. Questa aggregazione delle transazioni consente di ridurre drasticamente i costi per gli utenti, in quanto il costo di una singola transazione sulla rete principale di Ethereum viene ripartito tra tutte le transazioni incluse nel blocco.

Qui vedete un esempio di transazione batch su un comune explorer sulla rete di Ethereum:

Un altro aspetto fondamentale della OP Mainnet è la sua compatibilità con l’ecosistema Ethereum esistente. Gli utenti possono continuare a utilizzare le stesse applicazioni decentralizzate (dApp) e gli stessi wallet che hanno sviluppato per la blockchain di Ethereum, senza dover affrontare barriere all’adozione.

Questa interoperabilità è cruciale per facilitare l’integrazione di Optimism all’interno dell’universo Ethereum.

Come funziona Optimism

Dal punto di vista del funzionamento, Optimism stesso esiste come smart contract sulla mainnet di Ethereum.

Questo contratto fa in pratica da gateway tra la mainnet e il rollup stesso, che è una rete separata che elabora le transazioni fuori dalla catena.

Qui vedete come viene creato un rollup:

Quando un utente invia una transazione sulla rete rollup, questa viene registrata dal rollup insieme a tutte le altre transazioni in sospeso.

Le transazioni vengono quindi raggruppate in un batch e inviate, insieme alla prova, al contratto rollup sulla mainnet che verifica la prova ed esegue le transazioni sul livello base.

Esistono due diversi tipi di rollup, che si differenziano per il tipo di prova che utilizzano: il rollup ottimistico e il rollup a conoscenza zero. L’ottimismo, come suggerisce il nome, è un rollup ottimistico, il che significa che le transazioni sono considerate innocenti fino a prova contraria.

Prima che il batch di transazioni venga finalizzato sul layer 1 di Ethereum, c’è un periodo di attesa o challenge, durante il quale ogni partecipante alla rete può analizzare il batch alla ricerca di frodi e, se queste vengono riscontrate, generare una prova di frode (fraud proof).

Questo challenge period si riflette inoltre in una attesa per poter fare i prelievi sulla rete di Optimism. Poichè bisogna dare tempo per la verifica della correttezza delle transazioni, è possibile prelevare da Optimism ad Ethereum dopo questo tempo che è in genere di una settimana.

L’OP Stack e la visione della “superchain”

Oltre alla catena OP Mainnet, il progetto Optimism ha sviluppato l’OP Stack, un framework modulare per la creazione di nuove blockchain di livello 2 interoperabili tra loro.

L’OP Stack mira a realizzare la visione della “superchain“: una rete di più layer 2, ognuno ottimizzato per specifici case d’uso, che condividono però codice, infrastruttura e soprattutto possono comunicare facilmente tra loro grazie a messaggistica cross-chain.

Qui vedete il funzionamento di questa superchain:

Ad esempio, una dApp DeFi potrebbe risiedere su un layer 2 finanziario, ma interagire con un layer 2 dedicato agli NFT per integrare questi asset digitali nei suoi prodotti. Il tutto sfruttando la potenza e scalabilità del modello di Optimism.

I vantaggi di questo approccio sono notevoli. Gli sviluppatori possono creare con semplicità nuove blockchain su misura partendo dall’OP Stack, interoperando con l’ecosistema Optimism. Inoltre gli aggiornamenti e miglioramenti vengono condivisi tra tutte le catene dell’ecosistema.

Il risultato finale dovrebbe essere una versatile “Internet of blockchains” grazie alla quale la finanza decentralizzata, il metaverso, il Web3 e altri ambiti potranno svilupparsi con estrema flessibilità ed efficienza.

Ci sono già dei progetti come Base di Coinbase e Worldcoin che stanno sfruttando questo framework e implementando concretamente questa visione basandosi sull’OP Stack di Optimism.

OpStack utilizza come data layer Ethereum stessa. Con gli ultimi aggiornamenti portati dal Dencun Upgrade, il livello di data layer fornito da Ethereum può avvalersi di nove strutture dati come i BLOB (Binary Large Objects) introdotti dalla proposta EIP-4844.

Il token OP

Il token OP è il token nativo della rete Optimism, la soluzione di scalabilità layer-2 per la blockchain di Ethereum. Il token OP svolge un ruolo fondamentale all’interno dell’ecosistema di Optimism, fungendo da risorsa di governance, incentivazione e scambio di valore.

Una delle principali funzioni del token OP è quella di partecipare a modello di governance decentralizzato basato sul Decentralized Autonomous Organization (DAO) di Optimism.

I detentori di token OP hanno il potere di presentare proposte, discutere e votare su questioni chiave riguardanti lo sviluppo e l’evoluzione della piattaforma. Questo coinvolgimento attivo della comunità nel processo decisionale contribuisce a mantenere l’allineamento tra gli interessi degli stakeholder e la direzione strategica di Optimism.

Inoltre, il token OP svolge un ruolo importante nell’incentivazione degli attori chiave all’interno dell’ecosistema. Ad esempio, i nodi che svolgono il ruolo di Sequencer nella rete Optimism, responsabili dell’ordinamento e della pubblicazione delle transazioni, sono ricompensati con token OP per il loro contributo al corretto funzionamento della rete. Allo stesso modo, gli utenti attivi e gli sviluppatori che contribuiscono allo sviluppo di Optimism possono essere premiati con allocazioni di token OP.

Sul piano dell’exchange di valore, il token OP può essere utilizzato per effettuare transazioni e pagamenti all’interno della rete Optimism. Poiché la OP Mainnet utilizza il token OP come valuta nativa, gli utenti possono sfruttare i vantaggi di scalabilità e velocità offerti dalla soluzione layer-2 attraverso l’uso di questo token.

È interessante notare che il token OP è stato inizialmente distribuito attraverso un meccanismo di airdrop, in cui una parte significativa dei token è stata assegnata direttamente alla comunità di sviluppatori, utenti attivi e altre parti interessate.

Qui vedete la distribuzione iniziale del token :

Questa strategia di distribuzione ha avuto lo scopo di incentivare la partecipazione e il coinvolgimento degli stakeholder nell’ecosistema di Optimism fin dalle sue fasi iniziali.

Successivamente altri airdrop hanno sbloccato ulteriori quote del token OP.

Come operare su Optimism

Configurare il wallet (Metamask)

Per iniziare a utilizzare la rete Optimism, il primo passo fondamentale è configurare correttamente il proprio wallet digitale. Uno dei wallet più comunemente utilizzati nell’ecosistema di Ethereum è Metamask, che offre piena compatibilità con la soluzione di scalabilità layer-2 di Optimism.

Per configurare Metamask per Optimism, come prima cosa devi aggiungere la rete Optimism al wallet.

Ciò può essere fatto facilmente accedendo alle impostazioni di Metamask, selezionando “Aggiungi rete” e inserendo i dettagli specifici della rete Optimism, come l’ID della rete, l’URL del nodo e il simbolo della valuta nativa.

Questi sono i parametri della rete:

Network: Optimistic Ethereum

Chain ID: 10

Currency: Ether (ETH)

Node: https://mainnet.optimism.io

Explorer: https://optimistic.etherscan.io

Oppure basta interagire con una Dapp che opera su rete Optimism per configurare in automatico l’accesso alla rete senza dover inserire i parametri manualmente.s

Una volta completata questa configurazione, Metamask sarà pronto per essere utilizzato sulla rete Optimism.

È importante notare che, poiché Optimism è una soluzione layer-2, gli utenti dovranno effettuare un deposito di fondi sulla rete Optimism prima di poter iniziare a utilizzarla.

Questo processo di deposito viene eseguito attraverso un bridge, che consente il trasferimento sicuro di asset dalla blockchain di Ethereum alla rete Optimism.

Vediamo come fare.

Depositare su Optimism: i bridge

I bridge svolgono un ruolo cruciale nel consentire agli utenti di trasferire i loro asset dalla rete principale di Ethereum alla rete layer-2 di Optimism. Questi strumenti di connessione tra le due reti garantiscono la sicurezza e l’integrità dei fondi durante il processo di deposito.

Uno dei bridge più comunemente utilizzati per Optimism è il Optimism Gateway, un’interfaccia web che semplifica il processo di deposito. Puoi accedere al Gateway tramite il wallet Metamask e seguire i passaggi per trasferire i token Ether (ETH) o altri asset ERC-20 dalla blockchain di Ethereum alla rete Optimism.

Il processo di deposito attraverso il Optimism Gateway è progettato per essere intuitivo e semplice.

Come vedi in questa schermata:

basta connettere il proprio wallet per fare il trasferimento. Oppure si può ricorrere ad altri bridge.

Come prima cosa dovrai approvare il trasferimento dei token dal wallet Ethereum allo smart contract del bridge. Successivamente, possono è possibile dare il deposito vero e proprio, specificando l’importo da trasferire e confermando la transazione.

È importante sottolineare che i depositi sulla rete Optimism richiedono un certo periodo di tempo per essere processati e confermati. Questo ritardo è dovuto al meccanismo di sicurezza dei rollup ottimistici utilizzato da Optimism, che prevede un periodo di attesa (challenge period) per consentire la verifica della correttezza delle transazioni.

Una volta che i fondi sono stati depositati sulla rete Optimism, gli utenti potranno iniziare a utilizzare le diverse applicazioni e servizi offerti dalla piattaforma, beneficiando dei vantaggi in termini di scalabilità, velocità e costi di transazione.

Il bridge di Optimism è però molto costoso e lento. I bridge di terze parti sono in genere più economici e veloci anche se supportano meno token. Inoltre non è necessario attendere il challenge period ed il costo è minore.

E’ possibile fare questa operazione direttamente da Metamask:

che si appoggia a bridge esterni come ad esempio Hop, Celer Network o Synapse.

Se invece vuoi depositare su un echange assicurati che questo supporti la rete OP Mainnet.

Vantaggi di Optimism rispetto ad altri layer 2

Optimism è uno dei layer 2 di Ethereum più noti, ma come si posiziona rispetto alle alternative più popolari come Polygon e Arbitrum? Analizziamone brevemente i punti di forza.

Rispetto a Polygon, Optimism gode della sicurezza nativa di Ethereum in quanto opera come rollup chain e non come sidechain. Le sidechain come Polygon hanno il proprio meccanismo di consenso, mentre le rollup chain beneficiano della sicurezza del layer 1. Inoltre il modello ottimistico di Optimism garantisce commissioni inferiori rispetto alle zero-knowledge rollup usate da Polygon.

Optimism è molto simile ad Arbitrum, essendo entrambe rollup chain ottimistiche. Tuttavia, mentre Arbitrum esegue le verifiche antifrode in più fasi, Optimism scarica tutto su Ethereum in una sola transazione, facendo però aumentare le gas fees. Questo da una parte è più costoso, ma dall’altra è concettualmente più semplice da comprendere per gli sviluppatori.

Infine, un vantaggio di Optimism è la piena compatibilità con gli standard EVM ed Ethereum, che semplifica enormemente il porting di dApp esistenti rispetto ad Arbitrum che ha la propria Virtual Machine.

In caso di fork, però, Optimism potrebbe essere costretto a modifiche da parte degli sviluppatori che devono occuparsi di sistemare e correggere eventuali problemi.

Optimism: le domande più frequenti (FAQ)

Conclusioni

Optimism si è imposto come uno dei layer 2 di Ethereum più popolari, grazie alla semplicità d’uso e ai costi contenuti garantiti dagli ottimistic rollup. Con l’OP Stack punta ora a realizzare una intera rete interoperabile di layer2.

Questo layer 2 non operà come entità a sé ma opera all’interno dell’ecosistema di Ethereum contribuendo ad aumentarne il valore.

Il token OP avrà un ruolo chiave nel modello di governance decentralizzato.

Le soluzioni layer 2 stanno quindi continuando a crescere anche se aumenta la concorrenza di layer1 sempre più performanti (vedi Solana o SEI) che riescono già a raggiungere velocità elevatissime senza la necessità di ulteriori strati superiori.

La sfida si sposta sempre di più sul terreno delle performance e dell’interoperabilità. Vedremo chi la spunterà in futuro.

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