Validium Börsenlexikon Vorheriger Begriff: Zcash Foundation Nächster Begriff: Validium-Modus

Validium ist ein Skalierungskonzept für Blockchains, das auf Zero-Knowledge-Proofs (ZK-Proofs) basiert und in enger Verwandtschaft zu ZK-Rollups steht. Während ZK-Rollups die Daten sämtlicher Transaktionen on-chain veröffentlichen (auf Layer 1), verlagert Validium diese Datenhaltung vollständig off-chain, bei gleichzeitigem Erhalt der Korrektheitsgarantie durch kryptographische Beweise.

Validium bietet damit einen Kompromiss zwischen Skalierbarkeit, Sicherheit und Datenverfügbarkeit, der sich insbesondere für Anwendungen mit hohem Durchsatz und weniger kritischer On-Chain-Datenverfügbarkeit eignet – etwa bei Spielen, NFT-Marktplätzen oder zentralisierten Börsen, die ein hohes Transaktionsvolumen effizient abwickeln wollen.

Grundprinzip

Validium nutzt Zero-Knowledge-Proofs, um die Gültigkeit von Transaktionen off-chain zu beweisen. Der Ablauf ist typischerweise:

1. Transaktionen werden off-chain gesammelt und verarbeitet.

2. Die resultierende Zustandsänderung (State Root) wird kryptographisch geprüft.

3. Ein ZK-Proof (meist SNARK oder STARK), der die Gültigkeit dieser Änderung bestätigt, wird auf Layer 1 veröffentlicht.

4. Transaktionsdaten selbst bleiben off-chain gespeichert.

Das Ergebnis ist ein System, das die Sicherheit der Blockchain durch mathematische Beweise wahrt, ohne die volle Datenmenge auf die Hauptkette zu übertragen.

Abgrenzung zu ZK-Rollups

Technische Eigenschaften

1. Zustandsverifikation

Wie bei ZK-Rollups werden alle Zustandsänderungen (z. B. Kontostände, Smart-Contract-Daten) durch Zero-Knowledge-Proofs gesichert. Der Nachweis erfolgt über eine State Root, die auf Layer 1 veröffentlicht wird.

2. Datenverfügbarkeit

Validium speichert Transaktionsdaten nicht auf Layer 1, sondern off-chain – z. B. auf dezentralen Speichernetzwerken (IPFS, Filecoin), externen Servern oder unter Kontrolle eines Operators. Das reduziert Kosten erheblich, bringt aber Risiken im Falle von Datenverlust oder Zensur.

3. Operator-Trust-Modell

Ein Validium-System benötigt mindestens einen vertrauenswürdigen Operator, der:

• die Transaktionsdaten speichert,

• Benutzeranfragen verarbeitet,

• und ggf. bei Bedarf off-chain Daten für Rekonstruktionen bereitstellt.

In vielen Designs können jedoch mehrere Operatoren oder Committees (z. B. durch zkPorter bei zkSync) eingesetzt werden, um das Vertrauensmodell zu dezentralisieren.

4. ZK-Proof-Typen

Validium kann sowohl mit SNARKs (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) als auch mit STARKs (Scalable Transparent Argument of Knowledge) implementiert werden – je nach Systemarchitektur und Anforderungen.

Anwendungsbeispiele

• StarkEx von StarkWare:
  Die Plattform bietet Validium- und ZK-Rollup-Modi. Projekte wie dYdX (V3), Immutable X oder Sorare nutzen Validium, um Spiel- oder Handelsdaten effizient off-chain zu verwalten.

• zkPorter (von zkSync):
  Ein hybrider Ansatz, bei dem Nutzende zwischen ZK-Rollup (vollständig on-chain) und Validium (off-chain) wählen können, je nach Sicherheitsanforderung und Kosten.

• NFT-Marktplätze und Games:
  Hohe Transaktionsraten, geringe On-Chain-Datennutzung, aber gesicherte Zustände machen Validium attraktiv für interaktive, nicht-finanzielle Anwendungen.

Vorteile

1. Hohe Skalierbarkeit
   Durch die Auslagerung der Datenverfügbarkeit kann Validium ein extrem hohes Transaktionsvolumen bewältigen, ideal für Massennutzung.

2. Kosteneffizienz
   Die Reduktion der On-Chain-Daten senkt Gas-Kosten signifikant – für Endnutzer oft nahe null.

3. Kryptographische Sicherheit
   Trotz off-chain-Datenhaltung bleibt die Richtigkeit der Zustände durch ZK-Proofs sichergestellt.

4. Flexibilität
   Betreiber können je nach Anwendung Rollup- oder Validium-Modus wählen oder beides kombinieren.

Nachteile und Risiken

1. Vertrauen in Off-Chain-Datenverfügbarkeit
   Fällt der Operator aus oder speichert Daten nicht dauerhaft, kann der Zustand nicht vollständig rekonstruiert werden – im Gegensatz zu Rollups.

2. Zensurpotenzial
   Operatoren könnten bestimmte Nutzer ausschließen oder Daten manipulieren, wenn keine Gegenmaßnahmen wie Notfallprotokolle oder Dezentralisierung bestehen.

3. Weniger geeignet für kritische Finanzanwendungen
   Für DeFi, wo maximale Transparenz, Nachvollziehbarkeit und Resilienz gefragt sind, sind Rollups oft vorzuziehen.

4. Komplexität
   Validium-Systeme erfordern aufwendige Infrastruktur und Governance-Mechanismen, um Vertrauen und Datenverfügbarkeit abzusichern.

Validium vs. Rollup vs. Sidechain – Überblick

Fazit

Validium ist ein leistungsfähiger Skalierungsansatz für Blockchains, der Zero-Knowledge-Sicherheit mit off-chain-Datenverarbeitung kombiniert. Er eignet sich besonders für schnelle, datenintensive, aber nicht sicherheitskritische Anwendungen, bei denen hohe Effizienz und niedrige Kosten entscheidend sind.
Im Unterschied zu ZK-Rollups bietet Validium weniger Datenverfügbarkeit auf Layer 1, aber größere Skalierungsmöglichkeiten.
Für Entwickler, die zwischen Sicherheit und Skalierbarkeit abwägen müssen, stellt Validium damit eine interessante Architekturvariante innerhalb des Zero-Knowledge-Ökosystems dar.