Arbitrum Livello 2: Network Analysis delle Transazion Cross-Chain Attraverso i Nodi Bridge

Abstract

Questa tesi di Laurea Magistrale studia Arbitrum, una blockchain di Livello 2 introdotta per risolvere alcuni problemi di Ethereum. Arbitrum, infatti, migliora la scalabilità di Ethereum grazie alla gestione delle transazioni off-chain, pur mantenendo la sicurezza della blockchain principale.

Lo studio descrive in dettaglio alcuni componenti chiave di Arbitrum come l'Arbitrum Compiler, gli EthBridge, i Validator, e gli Arbitrum Rollup, e poi usa le tecniche di analisi delle reti per seguire le transazioni cross-chain che, attraverso nodi bridge, permettono di scambiare moneta tra i due livelli. La ricerca analizza la struttura della rete Arbitrum, calcolando la distribuzione dei gradi e altre metriche proprie dell'analisi delle reti. Viene anche valutata la robustezza di Arbitrum di fronte a guasti casuali e attacchi mirati.

I risultati mostrano che la rete Arbitrum funziona efficacemente grazie a nodi cross-chain responsabili della comunicazione tra i due livelli, Ethereum e Arbitrum. Questa tesi contribuisce alla comprensione delle soluzioni di Livello 2 e del loro potenziale per affrontare le sfide di scalabilità che costituiscono un grande problema per tutte le blockchain di Livello 1.

This Master's thesis studies Arbitrum, a Layer 2 blockchain introduced to solve some problems of Ethereum. Arbitrum, in fact, improves the scalability of Ethereum by handling transactions off-chain, while maintaining the security of the main blockchain.

The study details some Arbitrum key components such as the Arbitrum Compiler, EthBridge, Validators, and Arbitrum Rollups, and then uses network analysis techniques to follow cross-chain transactions that, through bridge nodes, allow the exchange of currency between the two layers. The research analyzes the structure of the Arbitrum network, calculating the degree distribution and other metrics specific to network analysis. The robustness of Arbitrum in the face of random failures and targeted attacks is also evaluated.

The results show that the Arbitrum network functions effectively thanks to cross-chain nodes responsible for communication between the two layers, Ethereum and Arbitrum. This thesis contributes to the understanding of Layer 2 solutions and their potential to address scalability challenges, which constitute a significant problem for all Layer 1 blockchains.