Wat zijn Validiums?

Validiums zijn schaaloplossingen voor Ethereum die transacties off-chain afhandelen en zero-knowledge bewijzen gebruiken om hun juistheid te verifiëren. Ze maken efficiënte transactieverwerking mogelijk door operators transacties te laten bundelen en valideren, wat opslag van data op-chain en gaskosten vermindert. Ondanks voordelen zoals snellere transacties en verbeterde privacy, hebben validiums ook uitdagingen zoals risico's rond data‑beschikbaarheid en mogelijke centralisatieproblemen.

Basics

In blockchaintechnologie blijft schaalbaarheid een primaire zorg. Dit artikel verkent het domein van validiums en legt hun werking en potentieel uit om de schaalbaarheid van Ethereum te verbeteren.

Wat zijn Validiums?

Validiums vormen een schaalmechanisme voor Ethereum en gebruiken off-chain data‑beschikbaarheid en berekeningen om transactieverwerking efficiënter te maken. In tegenstelling tot zero-knowledge rollups (zk-rollups), die bepaalde data on-chain bewaren, slaan validiums transacties off-chain op en gebruiken ze zero-knowledge bewijzen (ZKP) om validiteit te verifiëren.

Hoe werken Validiums

Validiums werken door transacties buiten de Ethereum mainnet uit te voeren en gebruik te maken van Ethereum smart contracts om hun integriteit te valideren. Hieronder behandelen we de essentiële facetten van validium werking.

Transacties

In het validium-ecosysteem starten gebruikers transacties door ze naar operators te sturen, die verantwoordelijk zijn voor de uitvoering binnen de validiumketen. Deze operators, individuele entiteiten of groepen die via een proof-of-stake (PoS) mechanisme zijn geselecteerd, aggregeren transacties in batches die off-chain worden verwerkt. Met een proving-circuit genereren operators bewijzen die de juistheid van de transactie-uitvoering waarborgen.

State Commitments

Beeld de staat van een Validium in als een enorme Merkle-boom, met alle accountgegevens en saldi. De wortel van deze boom, de state root genoemd, fungeert als een unieke identifier die de volledige staat op Ethereum vertegenwoordigt. Tijdens transactieverwerking werken operators de state root bij om de meest recente saldi en accountstatussen te weerspiegelen. Vervolgens sturen ze deze bijgewerkte state root samen met het bewijs van correcte uitvoering naar de Ethereum mainnet. In tegenstelling tot zk-rollups hoeven gedetailleerde transactiedata niet op Ethereum gepubliceerd te worden; bij succesvolle verificatie van het bewijs wordt de nieuwe staat geaccepteerd en bijgewerkt in het validium.

Deposits and Withdrawals 

Om fondsen tussen Ethereum en het validium te verplaatsen, kunnen gebruikers ETH of andere tokens storten in een aangewezen contract op Ethereum. Dit contract geeft depositinformatie off-chain door aan het validium en crediteert daarmee de off-chain account van de gebruiker. Voor opnames van validium naar Ethereum dienen gebruikers opnameverzoeken in bij operators. Deze verzoeken worden in transactiebatches opgenomen en via Ethereum geverifieerd, waardoor gebruikers hun fondsen kunnen terughalen zodra de batch gevalideerd is.

Validiums en EVM-compatibiliteit

Gestroomlijnde toepassingen

Validiums blinken uit in het efficiënt verwerken van eenvoudige transacties zoals token swaps en betalingen. Hun vermogen om snel veel transacties af te handelen zonder het Ethereum-mainnet te belasten met dataopslag maakt ze ideaal voor dit soort toepassingen.

Uitdagingen bij complexe smart contracts

Smart contracts zijn programma's die op de blockchain draaien en vaak complexe bewerkingen omvatten. Validiums hebben moeite hiermee omdat het bewijzen dat complexe operaties correct zijn uitgevoerd meer rekenkracht vereist. Dit bemoeilijkt het ondersteunen van het volledige scala aan functionaliteiten die smart contracts kunnen bieden.

Mogelijke oplossingen

Er wordt gewerkt aan het verbeteren van de compatibiliteit van validiums met de smart contract-mogelijkheden van Ethereum. Eén benadering is het ontwikkelen van aangepaste versies van programmeertalen zoals Solidity, specifiek ontworpen voor validiumomgevingen. Deze methode kent echter beperkingen en kan mogelijk sommige functies van het standaard Ethereum-programmeerframework beïnvloeden.

Voordelen van Validiums

• Efficiëntieverbetering: Validiums kunnen tot 9.000 transacties per seconde (TPS) verwerken en ontlasten daarmee het Ethereum-mainnet, wat snelle transactieverwerking essentieel maakt voor gedecentraliseerde exchanges (DEXes) en andere applicaties met hoge snelheidseisen.
• Kostenefficiëntie: Door on-chain opslag van transactiedata te omzeilen, verlagen Validiums de gaskosten aanzienlijk, wat geld bespaart voor gebruikers.
• Verhoogde beveiliging en privacy: Door off-chain dataopslag verbeteren Validiums de privacy en beveiliging van transacties en versterken ze schaalbaarheid zonder afbreuk te doen aan data-integriteit.

Risico's en zorgen rond Validiums

• Kwetsbaarheden in data‑beschikbaarheid: Afhankelijkheid van off-chain data‑beschikbaarheid brengt inherente risico's met zich mee; het achterhouden van transactiedata door operators of databeheerders kan het bewijzen van opnames bemoeilijken.
• Gevaren van centralisatie: De noodzaak van gespecialiseerde hardware voor het genereren van validiteitsbewijzen roept centralisatiezorgen op. Concentratie van middelen bij een beperkt aantal entiteiten kan de decentralisatie van het netwerk ondermijnen.

Conclusie

Validiums bieden schaaloplossingen om het Ethereum-netwerk te optimaliseren door transacties off-chain uit te voeren en de integriteit van transacties te waarborgen met zero-knowledge bewijzen. Deze innovatieve aanpak vermindert de beperkingen van on-chain dataopslag, verhoogt de transactiedoorvoer en draagt bij aan het aanpakken van blockchain-schaalbaarheidsproblemen.