Wichtigste Punkte:
Validiums sind Skalierungslösungen für Ethereum, die Transaktionen off-chain verarbeiten und Zero-Knowledge-Beweise verwenden, um die Gültigkeit der Transaktionen zu gewährleisten.
Validiums ermöglichen eine effiziente Transaktionsverarbeitung. Sie setzen sogenannte Operatoren ein, um Transaktionen außerhalb der Ethereum-Blockchain zu bündeln und zu validieren, wodurch die Menge der on-chain gespeicherten Daten sowie die Gasgebühren reduziert werden.
Neben den Vorteilen wie schnellere Transaktionen und ein besserer Schutz der Privatsphäre gibt es auch Risiken hinsichtlich der Datenverfügbarkeit und einer möglichen Zentralisierung.
Einführung
Im Laufe der Jahre hat sich die Blockchain-Technologie erheblich verbessert, doch die Skalierbarkeit bleibt eines der Hauptprobleme. In diesem Artikel befassen wir uns mit Validiums, die Ethereum skalierbarer machen können.
Was sind Validiums?
Validiums sind Skalierungslösungen für Ethereum, die Daten außerhalb der Blockchain speichern und verarbeiten, um Transaktionen effizienter zu machen. Im Gegensatz zu Zero-Knowledge-Rollups (ZK-Rollups), die gewisse Daten on-chain speichern, bleiben Transaktionen bei Validiums off-chain und werden mittels Zero-Knowledge-Beweisen auf ihre Gültigkeit überprüft.
Wie funktionieren Validiums?
Validiums führen Transaktionen außerhalb des Ethereum-Mainnet aus und nutzen Smart Contracts auf Ethereum, um deren Gültigkeit und Integrität zu gewährleisten. Schauen wir uns einige der wichtigsten Elemente von Validiums an.
Transaktionen
Wenn ein Nutzer eine Transaktion über die Validium-Chain durchführen möchte, sendet er sie an einen Operator. Operatoren sind Knoten, die für die Ausführung von Transaktionen auf der Validium-Chain verantwortlich sind. Dies können einzelne Knoten oder eine Gruppe von Knoten sein, die in einem Proof-of-Stake-Verfahren (PoS) ausgewählt werden.
Der Operator führt Transaktionen in einem Batch zusammen und verarbeitet sie off-chain. Wenn der Batch fertig ist, verwendet er ein spezielles System, den sogenannten Proving Circuit, um einen Nachweis zu erstellen, dass die Transaktionen korrekt ausgeführt wurden.
State Commitments
Du kannst dir den Status eines Validiums (die Aufzeichnung aller Konten und ihrer Guthaben) als einen großen Baum vorstellen, den sogenannten Merkle-Baum. Die Wurzel dieses Baums, die als State Root („Zustandswurzel“) bezeichnet wird, ist wie ein Fingerabdruck, der den gesamten Zustand repräsentiert. Die State Root wird auf Ethereum gespeichert.
Wenn ein Operator Transaktionen verarbeitet, aktualisiert er die State Root, um die neuen Guthaben und Kontozustände zu erfassen. Dann sendet er diese neue State Root zusammen mit dem Beweis, dass alles korrekt ausgeführt wurde, an das Ethereum-Mainnet.
Anders als bei ZK-Rollups müssen Blockersteller hier nicht alle Transaktionsdetails auf Ethereum veröffentlichen. Wenn Ethereum den Beweis verifiziert, wird der neue Zustand akzeptiert und das Validium aktualisiert.
Ein- und Auszahlungen
Nutzer können Mittel von Ethereum auf ein Validium einzahlen, indem sie ETH oder andere Kryptowährungen an einen speziellen Kontrakt auf Ethereum senden. Der Kontrakt übermittelt diese Einzahlung an das Validium außerhalb der Blockchain und schreibt sie dem Off-Chain-Konto des Nutzers gut.
Um Mittel zurück zu Ethereum zu transferieren, senden die Nutzer eine Auszahlungsanfrage an den Operator. Dieser nimmt die Anfrage in einen Batch auf, und sobald der Batch auf Ethereum verifiziert ist, können die Nutzer ihre Mittel auszahlen.
Validiums und EVM-Kompatibilität
Eignung für einfache Anwendungen
Da Validiums schnell viele Transaktionen verarbeiten können, ohne alle Daten im Ethereum-Mainnet speichern zu müssen, sind sie ideal für einfache Anwendungen wie Token-Swaps und Kryptozahlungen, die keine komplexen Berechnungen erfordern.
Probleme bei Smart Contracts
Smart Contracts sind Programme, die auf der Blockchain ausgeführt werden und oft komplexe Prozesse beinhalten. Validiums stoßen hier an ihre Grenzen, da mehr Rechenleistung erforderlich ist, um zu beweisen, dass die komplexen Operationen korrekt durchgeführt wurden. Validiums sind daher häufig nicht in der Lage, die breite Palette von Funktionen zu unterstützen, die Smart Contracts bieten.
Mögliche Lösungen
Einige Projekte arbeiten daran, Validiums mit den Smart Contracts von Ethereum kompatibel zu machen. Ein Ansatz besteht darin, spezielle Versionen von Programmiersprachen wie Solidity (die für die Erstellung von Ethereum-Smart Contracts verwendet wird) zu entwickeln, die auf Validiums zugeschnitten sind. Allerdings kann es sein, dass dennoch nicht alle Funktionen der normalen Ethereum-Programmierumgebung genutzt werden können.
Vorteile von Validiums
Effizienz
Validiums können bis zu 9.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS) durch Auslagern der Datenspeicherung und -verarbeitung vom Ethereum-Mainnet verarbeiten. Für Anwendungen wie dezentrale Börsen (DEXs), bei denen es auf Geschwindigkeit und Kosteneffizienz ankommt, sind solche Kapazitäten von entscheidender Bedeutung.
Niedrigere Transaktionskosten
Durch die Verwendung von Validiums können die Gasgebühren erheblich gesenkt werden, da die Transaktionsdaten nicht auf der Blockchain gespeichert werden und die Transaktionskosten daher niedriger sind.
Erhöhte Sicherheit
Durch die Off-Chain-Datenspeicherung bieten Validiums eine zusätzliche Sicherheitsebene und ermöglichen einen besseren Datenschutz, ohne dass die Skalierbarkeit beeinträchtigt wird.
Nachteile von Validiums
Risiken in Bezug auf die Datenverfügbarkeit
Die Tatsache, dass Validiums auf die Verfügbarkeit von Daten außerhalb der Hauptkette angewiesen ist, stellt ein Risiko dar. Wenn Operatoren oder Datenverwalter Transaktionsdaten zurückhalten, ist es unter Umständen nicht möglich, den zur Auszahlung von Guthaben erforderlichen Beweis zu erbringen.
Zentralisierungsrisiko
Da für die Erstellung von Gültigkeitsnachweisen spezielle Hardware notwendig ist, besteht die Gefahr einer Zentralisierung. Wenn nur wenige Unternehmen in der Lage sind, die erforderlichen Ressourcen aufzubringen, können sie möglicherweise die Kontrolle über das Netzwerk übernehmen, was dessen dezentralen Charakter untergraben würde.
Fazit
Validiums sind Skalierungslösungen, die das Ethereum-Netzwerk verbessern sollen, indem sie Transaktionen off-chain verarbeiten und die Integrität von Transaktion durch Zero-Knowledge-Beweise sicherstellen. Validiums erhöhen den Transaktionsdurchsatz und leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Lösung des Skalierbarkeitsproblems der Blockchain.
Weiterführende Lektüre
Was ist die zkEVM und wie kann sie das Ethereum-Ökosystem verbessern?
Optimistic vs. Zero-Knowledge Rollups: Was ist der Unterschied?
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