Cosa sono i Validium?

I Validium sono soluzioni di scaling per Ethereum che gestiscono le transazioni off-chain e usano prove a conoscenza zero per verificarne l'accuratezza. Consentono un'elaborazione efficiente delle transazioni facendo sì che gli operatori raggruppino e convalidino le transazioni, riducendo così l'archiviazione dei dati on-chain e le commissioni gas. Pur offrendo vantaggi come velocità di transazione e maggiore privacy, i Validium affrontano anche sfide come i rischi legati alla disponibilità dei dati e potenziali problemi di centralizzazione.

Fondamenti

Nella tecnologia blockchain, il problema della scalabilità rimane una preoccupazione principale. Questo articolo esplora il mondo dei validium, spiegandone il funzionamento e il potenziale per migliorare la scalabilità di Ethereum.

Cosa sono i Validium?

I validium rappresentano un meccanismo di scaling per Ethereum, che impiegano disponibilità dei dati e calcoli off-chain per migliorare l'efficienza dell'elaborazione delle transazioni. Diversamente dagli zero-knowledge rollup (zk-rollup), che mantengono alcuni dati on-chain, i validium memorizzano le transazioni off-chain e utilizzano prove a conoscenza zero (ZKP) per verificarne la validità.

Come funzionano i Validium

I validium operano eseguendo le transazioni fuori dalla mainnet di Ethereum, utilizzando smart contract su Ethereum per convalidarne l'integrità. Di seguito esploreremo gli aspetti essenziali del funzionamento dei validium.

Transazioni

Nell'ecosistema validium, gli utenti avviano le transazioni inoltrandole agli operatori, responsabili dell'esecuzione sulla chain validium. Questi operatori, singole entità o gruppi selezionati tramite un meccanismo proof-of-stake (PoS), aggregano le transazioni in batch, poi elaborate off-chain. Utilizzando un circuito di proof, gli operatori generano prove che garantiscono la correttezza dell'esecuzione delle transazioni.

Commit dello stato

Immagina lo stato di un validium come un grande albero di Merkle, che comprende tutti i record degli account e i saldi. La radice di questo albero, chiamata state root, funge da identificatore univoco che rappresenta l'intero stato su Ethereum. Durante l'elaborazione delle transazioni, gli operatori aggiornano lo state root per riflettere gli ultimi saldi e stati degli account. Successivamente inviano questo state root aggiornato insieme alla prova di esecuzione corretta alla mainnet di Ethereum. A differenza degli zk-rollup, non è necessario pubblicare su Ethereum i dati dettagliati delle transazioni; la verifica positiva delle prove determina l'accettazione del nuovo stato e l'aggiornamento del validium.

Depositi e prelievi 

Per facilitare il movimento di fondi tra Ethereum e il validium, gli utenti possono depositare ETH o altri token in un contratto designato su Ethereum. Questo contratto inoltra le informazioni sul deposito off-chain al validium, accreditando di conseguenza l'account off-chain dell'utente. Per i prelievi dal validium a Ethereum, gli utenti inviano richieste di prelievo agli operatori. Inserite nei batch di transazioni, queste richieste vengono verificate su Ethereum, permettendo agli utenti di ritirare i fondi una volta validato il batch.

Validium e compatibilità EVM

Applicazioni semplificate

I validium eccellono nell'elaborazione efficiente di transazioni semplici come swap di token e pagamenti. La loro capacità di gestire rapidamente numerose transazioni senza gravare la mainnet di Ethereum con l'archiviazione dei dati li rende ottimali per queste applicazioni.

Problemi con la complessità degli smart contract

Gli smart contract sono programmi che girano sulla blockchain e spesso coinvolgono operazioni complesse. I validium affrontano difficoltà con questi casi perché dimostrare che operazioni complesse sono state eseguite correttamente richiede maggiore potenza computazionale. Ciò rende difficile per i validium supportare l'ampia gamma di funzionalità offerte dagli smart contract.

Soluzioni potenziali

Si stanno facendo sforzi per migliorare la compatibilità dei validium con le capacità degli smart contract di Ethereum. Un approccio è creare versioni personalizzate di linguaggi di programmazione come Solidity progettate specificamente per gli ambienti validium. Tuttavia, questo metodo può avere limitazioni e potrebbe influire su alcune funzionalità disponibili nel framework di programmazione standard di Ethereum.

Vantaggi dei Validium

• Aumento dell'efficienza: I validium, capaci di processare fino a 9.000 transazioni per secondo (TPS), alleviano il carico sulla mainnet di Ethereum, garantendo un'elaborazione rapida delle transazioni, vitale per exchange decentralizzati (DEX) e altre applicazioni ad alta velocità.
• Efficienza dei costi: Evitando l'archiviazione dei dati delle transazioni on-chain, i validium riducono sostanzialmente le commissioni gas, traducendosi in risparmi per gli utenti.
• Maggiore privacy e sicurezza: Sfruttando l'archiviazione dei dati off-chain, i validium rafforzano la privacy e la sicurezza delle transazioni, potenziando la scalabilità senza compromettere l'integrità dei dati.

Rischi e preoccupazioni dei Validium

• Vulnerabilità della disponibilità dei dati: La dipendenza dalla disponibilità dei dati off-chain comporta rischi intrinseci; la trattenuta dei dati delle transazioni da parte di operatori o gestori dei dati potrebbe ostacolare le prove necessarie per il prelievo dei fondi.
• Rischi di centralizzazione: La necessità di hardware specializzato per la generazione delle prove di validità solleva preoccupazioni di centralizzazione. La concentrazione delle risorse tra poche entità può indebolire la decentralizzazione della rete.

Conclusione

I validium offrono soluzioni di scaling progettate per ottimizzare la rete Ethereum conducendo le transazioni off-chain e preservandone l'integrità tramite prove a conoscenza zero. Questo approccio innovativo mitiga i limiti dell'archiviazione dei dati on-chain, aumentando il throughput delle transazioni e sostenendo gli sforzi per affrontare le sfide di scalabilità della blockchain.