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Blockchain e Bridge: l’interoperabilità nella DeFi

18 ottobre, 2021
8 min
Blockchain e Bridge: l’interoperabilità nella DeFi
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    L’interoperabilità è la possibilità per due o più blockchain di scambiarsi informazioni e valore. Le blockchain DeFi (e non) stanno sviluppando soluzioni per colmare questa mancanza, in modo da promuovere la collaborazione e accelerare l’adozione della blockchain.

    Perché l’interoperabilità è necessaria?

    Oggi esistono più di 100 blockchain. Pensa se nessuna di queste blockchain potesse parlare con l’altra: le possibilità di utilizzo sarebbero molto limitate.

    Sarebbe come se non potessi inviare un’email da Gmail ad Outlook, o un bonifico da una banca all’altra. 

    Se non è possibile ad esempio scambiare bitcoin per Ether senza passare per un exchange centralizzato, la DeFi ha un problema, perché si riducono i casi d’uso di tantissimi protocolli e dapp. Se ci sono pochi casi d’uso, ci sarà scarsa adozione.

    Si parla spesso di applicazioni della blockchain alla filiera produttiva di diversi settori. Una filiera è composta da una serie di aziende, istituzioni, produttori che collaborano insieme e dipendono l’una dall’altra. Ogni azienda però avrà diversi clienti o fornitori, e non tutti implementeranno la stessa blockchain per supportare la gestione dei propri dati.

    Per questo è fondamentale che ogni blockchain sviluppi le funzionalità a supporto dell’interoperabilità, con un livello di compatibilità e flessibilità più alto possibile.

    Le soluzioni di interoperabilità: i bridge

    La principale soluzione è il bridge, ossia un sistema che trasferisce informazioni tra due blockchain appartenenti a diversi ecosistemi.

    Al momento della scrittura ci sono circa 40 progetti di bridge su 100 blockchain attive. Qui sotto possiamo vederne alcuni.

    Possiamo dividere i bridge in 4 categorie, in base al loro scopo:

    • Asset-specific questi bridge sono creati unicamente per permettere l’utilizzo di una criptovaluta su blockchain esterne. Per questo sono i più semplici da implementare, ma anche i più limitati nello sviluppo e funzionalità.
      Questi sono i bridge che utilizzano i wrapped token, ossia token “avvolti” nello standard della blockchain di destinazione.
      Bitcoin è la criptovaluta più wrapped in assoluto, con 7 bridge solo su Ethereum.
    • Chain-specific: un bridge tra due blockchain dedicato a operazioni di base come il blocco o lo sblocco dei token sulla blockchain di partenza e la creazione di wrapped token sulla blockchain di destinazione. Sono pratici, ma poco scalabili. 
      Esempio: il bridge tra Polygon ed Ethereum, in cui Polygon è una blockchain Layer 2 su Ethereum.
    • Application-specific: un’applicazione che permette di accedere a due o più blockchain col solo scopo di far funzionare l’applicazione stessa. 
      Ad esempio Compound è un protocollo di prestito che si basa su Ethereum, ma ha sviluppato Compound Chain, che è una blockchain separata da Ethereum dedicata unicamente al prestito cross-chain. In questo senso funge da bridge tra diverse blockchain. Oppure TEZEX, l’exchange decentralizzato che permette lo scambio tra token basati su Tezos e su Ethereum, fungendo da bridge tra queste blockchain.
    • Generalised: un protocollo specificamente progettato per il trasferimento di informazioni attraverso più blockchain. Una singola integrazione dà a un progetto l’accesso all’intero ecosistema connesso al bridge, causando così un effetto di rete, ossia l’aumento dell’adozione del progetto grazie all’ampiezza del network di utenti che il bridge permette di raggiungere. 
      Il rischio qui è che i progetti sacrifichino la sicurezza e la decentralizzazione per massimizzare questo effetto di scala, con possibili effetti indesiderati per l’ecosistema. Un esempio di bridge “generalizzato” è IBC, al momento utilizzato per la comunicazione tra Ethereum e Cosmos, oppure Chainlink, blockchain nota per supportare qualunque altra blockchain.

    Come funzionano i bridge

    Prima di addentrarci nel funzionamento di un bridge, chiariamo alcuni termini dell’informatica. Non preoccuparti, sono solo 3:

    1. State (stato): Lo stato attuale o l’ultima condizione conosciuta di un processo, transazione o impostazione. “Mantenere lo stato” o “gestire lo stato” significa tenere traccia del processo. 
    2. Event (evento): quando accade qualcosa che innesca l’esecuzione del codice. Nelle app, gli eventi che accadono sono di solito il risultato di un’azione dell’utente. Per esempio, il clic di un utente su un pulsante.
    3. Relay: trasmissione di informazioni tra un sistema e l’altro.

    Applichiamo questi termini alla blockchain. 

    Lo State nella blockchain è molto importante perché è ciò che ogni nodo deve conoscere e avere salvato nel suo computer per verificare le transazioni in modo decentralizzato.

    Gli eventi invece riguardano più gli smart contract, che sono un ottimo esempio di software che richiede il verificarsi di certe condizioni attraverso un Event per attivare le transazioni previste.

    Il termine “relay” è utilizzato in diversi campi, dove può indicare la ritrasmissione di un segnale, una staffetta sportiva, o un componente elettromeccanico. Insomma, ha il significato generale di passare un’informazione da una parte all’altra.

    Nella blockchain, potresti averlo sentito per quanto riguarda Polkadot, la cui blockchain centrale, chiamata Relay Chain, è proprio dedicata alla trasmissione di informazioni tra una Parachain e l’altra.

    Dal punto di vista tecnico, un bridge richiede diversi elementi: 

    • Monitoraggio – da parte di un validatore o un oracolo che controlla lo State (stato) della blockchain di partenza 
    • Messaggi o relay – inviati dall’attore che monitora la blockchain, quando rileva un evento che richiede una trasmissione alla blockchain esterna
    • Firma crittografica – necessaria quando si invia un messaggio a una blockchain esterna
    • Consenso – richiesto su alcune blockchain prima di inviare un messaggio

    Questi elementi li troviamo nelle 3 principali soluzioni di bridge:

    • External validators & Federations
    • Light Clients and Relays
    • Liquidity Networks

    External validators & Federations

    In questo scenario c’è un gruppo di validatori che monitora un indirizzo dedicato sulla blockchain di partenza. Raggiunto il consenso, esegue un’azione sulla blockchain di destinazione. 

    l’azione può essere ad esempio un trasferimento di criptovaluta, che di solito si esegue bloccando il token nell’address di partenza e coniandone l’equivalente sulla blockchain di destinazione. 

    Questo è il modello utilizzato dalla maggior parte dei bridge attualmente, compresi quelli dell’ecosistema di Ethereum, ma anche Chainlink, Avalanche, Harmony, Thorchain e Binance.

    Light clients & Relays

    Per scatenare eventi su altre blockchain, coloro che monitorano la blockchain di partenza generano prove di eventi passati. Trasmettono (relay) queste prove crittografiche a “light client” ossia smart contract della blockchain di destinazione.

    Questo metodo è abbastanza sicuro, ma molto costoso perché richiede di sviluppare smart contract per ogni destinazione e di eseguirli spendendo gas.

    Rainbow, Optics, IBC, Gravity, Interlay e i bridge di Polkadot adottano questo sistema.

    Liquidity networks

    Questa soluzione implica l’esistenza di un nodo su ogni blockchain che contiene una riserva di criptovalute native dell’una e dell’altra blockchain.

    Queste due pool di liquidità si scambiano i rispettivi token a bassi costi, facilitando anche le transazioni con alti importi. Oltretutto, le criptovalute scambiate sono nella loro forma originaria, e quindi più fungibili di derivati come i wrapped token.

    La via dei liquidity network è ancora poco utilizzata. Alcuni esempi presenti nella nostra infografica sono Connext e Liquality.

    Quale bridge offre la migliore interoperabilità?

    Questi 3 modelli non sono a compartimenti stagni, infatti esistono soluzioni ibride. Individuarli ci permette però di capire forze e debolezze di ognuno, chiarire lo stato dell’arte e le prospettive di sviluppo dei bridge.

    Possiamo valutare i modelli di bridge sotto gli aspetti di sicurezza, velocità, connettività (numero di blockchain supportate), efficienza del capitale (costi) e statefulness.

    Statefulness? Questo termine non ancora tradotto in italiano indica la possibilità di trasferire State complessi, token particolari o eseguire smart contract tra due blockchain.

    bridge tra blockchain

    Blockchain interoperabili nella DeFi

    Le blockchain più consolidate, che hanno anche soluzioni di interoperabilità sono Ethereum, Polkadot e Cosmos.

    Ethereum è diversa perché non nasce specificatamente per essere interoperabile, ma semplicemente quanto più programmabile possibile. Grazie alla sua programmabilità, ha reso possibile lo sviluppo delle prime blockchain Layer 2, focalizzate sulla scalabilità e l’interoperabilità. Nell’immagine le vediamo in senso orario: Polygon, Optimism, Arbitrum, starkware, zkSync.

    Polkadot invece nasce con una prospettiva cross-chain, includendo già i bridge nel proprio whitepaper. Polkadot è un ecosistema che comprende blockchain diverse, ognuna costruita per differenti scopi e applicazioni, che sono in grado di comunicare e interagire facilmente.

    Cosmos è simile a Polkadot, ma con l’aggiornamento Stargate, ha implementato il già nominato protocollo Inter-Blockchain Communication (IBC). Se tutte le blockchain costruite con il codice di Cosmos si aggiornano a Stargate, potranno aumentare il loro livello di interoperabilità non solo all’interno dell’ecosistema Cosmos, ma anche con Bitcoin o Ethereum.

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