Validium-Modus Börsenlexikon Vorheriger Begriff: Validium Nächster Begriff: StarkWare

Der Validium-Modus bezeichnet in Blockchain-Architekturen einen Betriebsmodus, bei dem ein System auf der Basis von Zero-Knowledge-Proofs (ZK-Proofs) arbeitet, aber die Transaktionsdaten off-chain gespeichert werden, anstatt wie bei ZK-Rollups vollständig on-chain veröffentlicht zu werden. Der Begriff wird häufig in Plattformen verwendet, die sowohl einen ZK-Rollup-Modus als auch einen Validium-Modus anbieten, um Anwendungsfällen mit unterschiedlichen Anforderungen an Datenverfügbarkeit, Skalierbarkeit und Sicherheit gerecht zu werden.

Der Validium-Modus kommt beispielsweise bei StarkEx oder zkPorter (von zkSync) zum Einsatz. Dabei können Anwendungen oder Nutzer gezielt entscheiden, ob sie ihre Daten off-chain (Validium) oder on-chain (Rollup) verwalten lassen – jeweils mit unterschiedlichen Eigenschaften bezüglich Kosten, Geschwindigkeit und Sicherheit.

Funktionsweise des Validium-Modus

Im Validium-Modus gelten folgende zentrale Eigenschaften:

1. Verarbeitung und Verifikation der Transaktionen:

   • Transaktionen werden off-chain gesammelt und verarbeitet.

   • Eine kryptographisch gesicherte Zustandsänderung (z. B. Account-Balances) wird als State Root definiert.

   • Ein Zero-Knowledge-Proof (z. B. STARK) belegt, dass die Transaktionen korrekt sind.

   • Nur der ZK-Proof und der neue Zustand werden auf Layer 1 publiziert – nicht aber die Transaktionsdaten selbst.

2. Speicherung der Transaktionsdaten:

   • Die eigentlichen Transaktionsinhalte (z. B. Beträge, Sender, Empfänger) werden außerhalb der Layer-1-Blockchain gespeichert, etwa:

     • auf einem zentralen Server,

     • in einem dezentralen Speichersystem (z. B. IPFS),

     • oder bei einem Netzwerk von sogenannten Data Availability Committees (DACs).

3. Vertrauensmodell:

   • Die Korrektheit der Transaktionen ist durch den ZK-Proof mathematisch garantiert.

   • Die Verfügbarkeit der Daten hingegen hängt vom Vertrauen in den Datenanbieter oder Operator ab.

   • Ohne Zugriff auf die Transaktionsdaten ist eine vollständige Verifikation oder Wiederherstellung der Transaktionshistorie nicht möglich.

Vorteile des Validium-Modus

1. Hohe Skalierbarkeit
   Durch das Auslagern der Datenhaltung kann der Validium-Modus deutlich mehr Transaktionen pro Sekunde verarbeiten als ZK-Rollups.

2. Niedrigere Kosten
   Da keine Daten auf Layer 1 veröffentlicht werden, entfallen viele Gas-Kosten, was besonders für günstige oder kostenlose Transaktionen wichtig ist.

3. Flexibilität
   Plattformen wie StarkEx oder zkSync erlauben Anwendungen oder Nutzern, dynamisch zwischen Rollup- und Validium-Modus zu wählen – je nach Sicherheits- und Kostenanforderung.

4. Kryptographische Sicherheit trotz Off-Chain-Daten
   Die Gültigkeit der Zustandsänderung bleibt vollständig durch Zero-Knowledge-Proofs abgesichert, unabhängig von der Datenverfügbarkeit.

Nachteile und Risiken

1. Abhängigkeit von externen Datenquellen
   Wenn die Off-Chain-Daten verloren gehen oder nicht bereitgestellt werden, kann der Zustand nicht rekonstruiert werden – etwa im Fall von Disputen oder Systemausfällen.

2. Zensurpotenzial
   Betreiber des Validium-Modus könnten theoretisch bestimmte Transaktionen unterdrücken oder Nutzern den Zugang verwehren – insbesondere bei zentralisierten Datenquellen.

3. Nicht ideal für kritische Finanzanwendungen
   Für DeFi-Protokolle, die vollständige Transparenz und Nachvollziehbarkeit benötigen, ist der Validium-Modus weniger geeignet als Rollup-Lösungen.

4. Komplexe Datenverfügbarkeitsinfrastruktur notwendig
   Um das Vertrauen zu minimieren, müssen zusätzliche Maßnahmen wie Data Availability Committees oder Zero-Knowledge-Datenverfügbarkeitsnachweise eingerichtet werden.

Beispiele für Validium-Modus in der Praxis

• StarkEx (StarkWare)
  Ermöglicht Anwendungen wie Immutable X, Sorare oder dYdX (v3), den Validium-Modus für skalierbare NFT- oder Trading-Anwendungen zu nutzen. Dabei werden Transaktionsdaten off-chain gespeichert, während STARKs die Validität sichern.

• zkPorter (zkSync Era, geplant)
  Kombiniert den Validium-Modus mit einer Proof-generierten Blockchain-Struktur. Nutzer können Token im günstigen, schnellen Validium-Bereich transferieren oder ins Rollup verschieben, falls höhere Sicherheit benötigt wird.

Vergleich Validium-Modus vs. ZK-Rollup-Modus

Fazit

Der Validium-Modus ist ein effizienter Betriebsmodus innerhalb von Zero-Knowledge-basierten Skalierungslösungen, bei dem die Rechensicherheit durch ZK-Proofs, aber die Datenverfügbarkeit off-chain organisiert wird. Er ermöglicht eine deutlich höhere Transaktionskapazität bei niedrigeren Kosten, verlangt aber Vertrauen in die Dateninfrastruktur außerhalb der Blockchain.
Für viele Anwendungen mit hoher Nutzerinteraktion, aber geringem Sicherheitsrisiko – etwa NFT-Plattformen oder Spiele – bietet der Validium-Modus einen leistungsstarken und pragmatischen Skalierungsweg.