Aleo:隱私保護區塊鏈的新突破

Aleo是一個致力於隱私保護的區塊鏈項目,通過零知識證明技術(ZKP)實現了更高水平的隱私性和可擴展性。該項目的核心理念是讓用戶能夠在保護個人數據的同時進行身分驗證和數據處理。

項目概述

隱私性

Aleo的核心是零知識證明(ZKPs)技術,使交易和智能合約的執行能夠在保護隱私的前提下進行。用戶的交易細節,如發送方和金額,默認情況下是隱藏的。這種設計不僅保護了用戶隱私,還允許在必要時進行選擇性披露,非常適合DeFi應用的發展。主要組件包括:

1. Leo編譯語言:基於Rust改編,專門用於開發零知識應用(ZKApps),降低了開發者對密碼學知識的要求。

2. snarkVM和snarkOS:snarkVM允許鏈下執行計算,鏈上僅驗證結果,從而提升效率。snarkOS確保數據和計算的安全,並支持無許可功能執行。

3. zkCloud:提供安全、私密的鏈下計算環境,支持用戶、組織和DAO之間的編程交互。

Aleo還提供了集成開發環境(IDE)和軟件開發工具包(SDK),支持開發者快速編寫和發布應用。開發者可以在Aleo的程序註冊表中部署應用,無需依賴第三方,降低了平台風險。

可擴展性

Aleo採用了off-chain處理方式,交易首先在用戶設備上計算證明,然後僅將驗證結果上傳到區塊鏈。這種方式大大提高了交易處理速度和系統可擴展性,避免了類似以太坊的網路擁堵和高昂費用問題。

共識機制

Aleo引入了AleoBFT,這是一種混合架構的共識機制,結合了驗證者的即時最終性和證明者的計算能力。AleoBFT不僅提高了網路的去中心化程度,還增強了性能和安全性。

1. 區塊快速最終性:AleoBFT確保每個區塊生成後立即得到確認,提升了節點穩定性和用戶體驗。

2. 去中心化保障:通過將區塊生產與coinbase生成分離,驗證者負責生成區塊,證明者進行證明計算,防止少數實體壟斷網路。

3. 激勵機制:驗證者和證明者共享區塊獎勵;鼓勵證明者通過質押代幣成爲驗證者,從而提升網路的去中心化程度和計算能力。

Aleo允許開發者創建不受gas限制的應用程序,因此特別適用於機器學習等需要長時間運行的應用。

最新進展

Aleo計劃於7月1日啓動激勵測試網,以下是一些重要的最新信息:

1. ARC-100提案通過:該提案涉及合規方面、網路上資金的鎖定和延時到帳等安全措施,目前團隊正在進行最終調整。

2. 驗證者激勵計劃:將於7月1日啓動,旨在驗證新的puzzle機制。計劃將運行至7月15日,期間將分配100萬Aleo積分作爲獎勵。

3. 代幣供應:初始供應量爲15億代幣,初始流通供應量約爲10%(待確定)。這些代幣主要來自Coinbase任務(7500萬),將在前六個月內分發,同時包括質押、運行驗證者和驗證節點的獎勵。

4. Testnet Beta重置:這是最後一次網路重置,完成後將不會添加新功能,網路將與主網類似。

5. 代碼凍結:已於一周前完成。

6. 驗證節點擴展計劃:初始驗證節點數量爲15個,目標是在年內增加到50個,並最終達到500個。成爲委托者需要1萬代幣,成爲驗證者需要1000萬代幣,這些數額將隨時間逐漸減少。

Synthesis Puzzle算法解析

Aleo最近更新了puzzle算法,新算法不再側重於zk proof結果的生成,而是專注於生成proof之前的中間數據witness。以下是對新算法的簡要介紹:

共識流程

1. Prover計算puzzle構建solutions並廣播到網路中。

2. Validator聚合交易和solution爲新區塊,確保solution數量不超過共識限制。

3. Solution的合法性需要校驗其epoch_hash、proof_target是否符合網路要求,以及block中solution數量是否在限制內。

4. 有效的solution可獲得共識獎勵。

Synthesis Puzzle核心機制

1. 每個epoch固定生成一個EpochProgram,所有prover共同使用。

2. 每次puzzle計算稱爲nonce,由接收挖礦獎勵的地址、epoch_hash和隨機數counter構成。

3. EpochProgram由當前epoch_hash產生的隨機數從指令集中抽樣生成。

4. 使用nonce作爲隨機種子生成EpochProgram的輸入。

5. 聚合EpochProgram對應的R1CS和input,進行witness計算。

6. 計算所有witness後,將其轉換爲merkle tree的葉子節點序列。

7. 計算merkle root並轉換爲solution的proof_target,判斷是否滿足當前epoch要求。

8. 若滿足要求,則提交solution並廣播。

這次更新將puzzle從生成proof轉變爲生成witness,每個epoch內的solution計算邏輯一致,但不同epoch間有較大差異。新算法摒棄了之前針對MSM和NTT計算的GPU優化,同時由於witness生成過程中存在串行執行的依賴關係,實現並行化面臨較大挑戰。