Aleo: Privacidad y escalabilidad con pruebas de conocimiento cero

Aleo es un proyecto de blockchain centrado en la privacidad que logra una mayor privacidad y escalabilidad a través de (ZKP) tecnología de prueba de conocimiento cero. La idea central del proyecto es permitir a los usuarios autenticarse y procesar datos sin revelar datos personales.

Este artículo presentará un resumen del proyecto Aleo y sus últimos avances, y realizará un análisis detallado de su nuevo algoritmo puzzle.

Resumen del proyecto

privacidad

El núcleo de Aleo son los zk-SNARKs ( ZKPs ), lo que permite que la ejecución de transacciones y contratos inteligentes se realice manteniendo la privacidad. Los detalles de las transacciones de los usuarios, como el remitente y el monto de la transacción, están ocultos por defecto. Este diseño no solo protege la privacidad del usuario, sino que también permite la divulgación selectiva cuando es necesario, lo que es muy adecuado para el desarrollo de aplicaciones DeFi. Sus principales componentes incluyen:

1. Leo lenguaje de programación: adaptado del lenguaje Rust, diseñado específicamente para desarrollar aplicaciones de conocimiento cero (ZKApps), reduce los requisitos de conocimiento criptográfico para los desarrolladores.

2. snarkVM y snarkOS: snarkVM mejora la eficiencia al permitir que los cálculos se realicen fuera de la cadena y solo se verifiquen en la cadena. snarkOS garantiza la seguridad de los datos y la computación y permite la ejecución de funciones sin permisos.

3. zkCloud: Proporciona un entorno informático seguro y privado fuera de la cadena que admite la interacción programática entre usuarios, organizaciones y DAO.

Aleo también ofrece un entorno de desarrollo integrado (IDE) y un kit de herramientas de desarrollo de software (SDK), que permite a los desarrolladores escribir y publicar aplicaciones rápidamente; además, los desarrolladores pueden desplegar aplicaciones en el registro de programas de Aleo sin depender de terceros, lo que reduce el riesgo de la plataforma.

Escalabilidad

Aleo utiliza un enfoque de procesamiento off-chain, donde las transacciones se calculan primero en el dispositivo del usuario y luego solo se sube el resultado de la verificación a la blockchain. Este enfoque mejora significativamente la velocidad de procesamiento de las transacciones y la escalabilidad del sistema, evitando congestiones en la red y altos costos similares a los de Ethereum.

mecanismo de consenso

Aleo ha introducido AleoBFT, un mecanismo de consenso de arquitectura híbrida que combina la finalización instantánea de los validadores y la capacidad de cálculo de los probadores. AleoBFT no solo mejora el grado de descentralización de la red, sino que también refuerza el rendimiento y la seguridad.

1. Finalidad rápida de bloques: AleoBFT asegura que cada bloque sea confirmado inmediatamente después de su generación, mejorando la estabilidad de los nodos y la experiencia del usuario.

2. Garantía de descentralización: al separar la producción de bloques de la generación de coinbase, los validadores son responsables de generar bloques, mientras que los probadores realizan el cálculo de pruebas, evitando que unas pocas entidades monopolizen la red.

3. Mecanismo de incentivos: los validadores y los comprobadores comparten las recompensas de los bloques; se alienta a los comprobadores a convertirse en validadores a través del staking de tokens, lo que mejora el grado de descentralización y la capacidad de cálculo de la red.

Aleo permite a los desarrolladores crear aplicaciones sin limitaciones de gas, por lo que es especialmente adecuado para aplicaciones que requieren mucho tiempo de ejecución, como el aprendizaje automático.

Últimos avances

Aleo lanzará una red de prueba incentivada el 1 de julio, y aquí hay algunas actualizaciones importantes:

1. Votación aprobada de ARC-100: la propuesta "Mejores prácticas de cumplimiento para desarrolladores y operadores de Aleo" de ARC-100(, que involucra aspectos de cumplimiento, medidas de seguridad como el bloqueo de fondos en la red Aleo y retrasos en la contabilización, ha concluido y ha sido aprobada. El equipo está realizando los ajustes finales.

2. Programa de incentivos para validadores: Este programa comenzará el 1 de julio y tiene como objetivo validar el nuevo mecanismo de puzzle. El programa funcionará hasta el 15 de julio, durante el cual se asignarán 1 millón de puntos Aleo como recompensa. El porcentaje de puntos generados por los nodos determinará su parte de recompensa, y cada validador debe ganar al menos 100 tokens para recibir una recompensa. Los detalles específicos aún no se han determinado.

3. Suministro inicial y suministro circulante: la cantidad inicial de suministro es de 1.5 mil millones de tokens, y el suministro circulante inicial es de aproximadamente el 10%) aún no se ha determinado de manera definitiva(. Estos tokens provienen principalmente de la tarea de Coinbase)7500 mil(, que se distribuirán en los primeros seis meses, e incluyen recompensas por staking, operar validadores y nodos de validación.

4. Restablecimiento de la beta de la red de prueba: este es el último restablecimiento de la red, no se agregarán nuevas funciones después de la finalización y la red será similar a la red principal. El reinicio fue para agregar ARC-41 y la nueva función de rompecabezas.

5. Congelación del código: la congelación del código se completó hace una semana.

6. Plan de expansión de nodos de validación: la cantidad inicial de nodos de validación es de 15, con el objetivo de aumentar a 50 dentro del año y alcanzar finalmente 500. Para convertirse en delegado se necesitan 10,000 tokens, y para convertirse en validador se requieren 10,000,000 tokens, estas cantidades disminuirán gradualmente con el tiempo.

Interpretación del algoritmo Synthesis Puzzle

Aleo ha actualizado recientemente la última versión del algoritmo puzzle, el nuevo algoritmo ya no se centra en la generación de resultados de pruebas zk, ha eliminado los cálculos de MSM y NTT, y se centra en la generación de datos intermedios witness antes de la generación de la prueba.

! [Interpretación del último algoritmo de Aleo Synthesis Puzzle: Leading the Web3 Privacy Revolution])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-fd98786228320367ac6fe8f41a965499.webp(

) Proceso de consenso

En el nivel del protocolo de consenso, el prover y el validator son responsables de generar el resultado de cálculo solution y de crear bloques y agrupar el solution. El proceso es el siguiente:

1. Prover calcula el puzzle, construye soluciones y las difunde a la red.

2. El validador agrega transacciones y soluciones para el siguiente bloque nuevo y se asegura de que el número de soluciones no supere ###MAX_SOLUTIONS( límite de consenso

3. La validez de la solución necesita verificar que su epoch_hash coincide con el latest_epoch_hash mantenido por el validador, que el proof_target calculado coincide con el latest_proof_target mantenido por los validadores en la red, y que la cantidad de soluciones contenidas en el bloque es menor que el límite de consenso.

4. Una solución válida puede obtener recompensas de consenso

) Synthesis Puzzle en detalle

La última versión del núcleo del algoritmo se llama Synthesis Puzzle, cuyo núcleo es generar un EpochProgram común fijo para cada epoch. A través de la construcción de un circuito de prueba R1CS para la entrada y el EpochProgram, se genera la correspondiente asignación R1CS ###, es decir, el testigo (, que se utiliza como nodo hoja del árbol de Merkle. Después de calcular todos los nodos hoja, se genera la raíz de Merkle y se convierte en el proof_target de la solución. El proceso y las especificaciones detalladas para construir el Synthesis Puzzle son los siguientes:

1. Cada cálculo de rompecabezas se llama nonce, que se construye por la dirección que recibe la recompensa de minería, el epoch_hash y un contador de números aleatorios, y se puede obtener un nuevo nonce actualizando el contador cada vez que se necesita calcular una nueva solución

2. En cada epoch, el EpochProgram que todos los provers en la red necesitan calcular es el mismo, y se extrae de un conjunto de instrucciones mediante un número aleatorio generado por el epoch_hash actual. La lógica de muestreo es:

   • El conjunto de instrucciones es fijo, cada instrucción )instruction( contiene una o más operaciones de cálculo, cada instrucción tiene un peso preestablecido y un conteo de operaciones.
   • Al muestrear, se genera un número aleatorio basado en el epoch_hash actual, y a partir de ese número aleatorio se obtienen las instrucciones del conjunto de instrucciones combinando pesos y ordenándolas en secuencia, acumulando el conteo de operaciones hasta detener el muestreo después de 97.
   • Componga todas las instrucciones en un EpochProgram

3. Utilice nonce como semilla de número aleatorio para generar entrada en EpochProgram

4. Agregue el R1CS y la entrada correspondiente a EpochProgram para realizar cálculos de witness)R1CS assignment(

5. Después de calcular todos los testigos, estos testigos se convertirán en la secuencia de nodos hoja correspondientes del árbol de Merkle, el árbol de Merkle es un árbol K-ario de 8 aridades con una profundidad de 8.

6. Calcule la raíz de Merkle y conviértala en el proof_target de la solución, determine si satisface el latest_proof_target de la época actual, si es así, el cálculo es exitoso, envíe la dirección de recompensa, epoch_hash y contador requerido para la entrada de construcción como la solución y difunda

7. Dentro del mismo epoch, se pueden realizar múltiples cálculos de solución actualizando la entrada del EpochProgram mediante un contador de iteración.

! [Interpretación del último algoritmo de Aleo Synthesis Puzzle: Leading the Web3 Privacy Revolution])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-248292393dc48af499b670cbe18d5eaf.webp(

) Cambios e impactos en la minería

Después de esta actualización, el rompecabezas ha cambiado de generar pruebas a testigos, y la lógica de cálculo de todas las soluciones en cada época es la misma, pero la lógica de cálculo de las diferentes épocas es bastante diferente.

Esta actualización abandona por completo las optimizaciones de GPU que se usaban ampliamente en la red de prueba anterior, y debido a que el proceso de generación de un testigo se genera mediante la ejecución de un programa que sigue los cambios de época, y las instrucciones tendrán algunas dependencias de ejecución en serie, la paralelización es bastante desafiante.