Proyek Blockchain Aleo: Mencapai perlindungan privasi dan skalabilitas melalui teknologi zk-SNARKs

Aleo adalah proyek Blockchain yang fokus pada perlindungan privasi, menggunakan teknologi zk-SNARKs (ZKP) untuk meningkatkan privasi dan skalabilitas. Ide inti dari Aleo adalah memungkinkan pengguna melakukan verifikasi identitas dan pemrosesan data tanpa mengungkapkan data pribadi.

Artikel ini memperkenalkan gambaran umum proyek Aleo dan kemajuan terbaru, serta menjelaskan secara rinci pembaruan algoritma puzzle yang sangat diperhatikan pasar.

Ringkasan Algoritma Terbaru

Jaringan Aleo secara acak menghasilkan satu sirkuit ZK setiap jam. Penambang perlu mencoba nonce yang berbeda sebagai masukan sirkuit dalam satu jam ini, menghitung witness( yaitu semua variabel dalam sirkuit, proses ini juga disebut synthesize), menghitung Merkle root dari witness, lalu menentukan apakah memenuhi persyaratan tingkat kesulitan penambangan. Karena sifat acak dari sirkuit, algoritma penambangan ini tidak ramah terhadap GPU, dan terdapat tantangan besar dalam hal percepatan perhitungan.

Situasi Pendanaan

Aleo menyelesaikan pendanaan putaran A sebesar 28 juta dolar yang dipimpin oleh a16z pada tahun 2021, dan menyelesaikan pendanaan putaran B sebesar 200 juta dolar pada tahun 2024. Para investor putaran B termasuk Kora Management, SoftBank Vision Fund 2, Tiger Global, Sea Capital, Slow Ventures, dan Samsung Next. Pendanaan ini membuat valuasi Aleo mencapai 1,45 miliar dolar.

Ringkasan Proyek

privasi

Inti dari Aleo adalah teknologi zk-SNARKs (ZKPs), yang memungkinkan eksekusi transaksi dan kontrak pintar dilakukan dengan menjaga privasi. Detail transaksi pengguna, seperti pengirim dan jumlah transaksi, secara default disembunyikan. Desain ini tidak hanya melindungi privasi pengguna, tetapi juga memungkinkan pengungkapan yang bersifat selektif jika diperlukan, sangat cocok untuk pengembangan aplikasi DeFi. Komponen utama meliputi:

1. Leo bahasa pemrograman: diadaptasi dari bahasa Rust, khusus untuk mengembangkan aplikasi zero knowledge (ZKApps), mengurangi kebutuhan pengetahuan kriptografi bagi pengembang.

2. snarkVM dan snarkOS: snarkVM memungkinkan eksekusi perhitungan di luar rantai, hanya memverifikasi hasil perhitungan di dalam rantai, sehingga meningkatkan efisiensi. snarkOS memastikan keamanan data dan perhitungan, serta memungkinkan eksekusi fungsi tanpa izin.

3. zkCloud: Menyediakan lingkungan komputasi off-chain yang aman dan pribadi, mendukung interaksi pemrograman antara pengguna, organisasi, dan DAO.

Aleo juga menyediakan lingkungan pengembangan terintegrasi (IDE) dan paket alat pengembangan perangkat lunak (SDK), mendukung pengembang untuk dengan cepat menulis dan menerbitkan aplikasi. Pengembang dapat menerapkan aplikasi di registri program Aleo tanpa bergantung pada pihak ketiga, sehingga mengurangi risiko platform.

Skalabilitas

Aleo menggunakan metode pemrosesan off-chain, di mana transaksi pertama-tama menghitung bukti di perangkat pengguna, kemudian hanya hasil verifikasinya yang diunggah ke Blockchain. Metode ini secara signifikan meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi dan skalabilitas sistem, menghindari masalah kemacetan jaringan dan biaya tinggi yang mirip dengan Ethereum.

mekanisme konsensus

Aleo memperkenalkan AleoBFT, yaitu mekanisme konsensus dengan arsitektur hibrida, yang menggabungkan finalitas instan dari validator dan kemampuan komputasi dari prover. AleoBFT tidak hanya meningkatkan tingkat desentralisasi jaringan, tetapi juga meningkatkan kinerja dan keamanan.

1. Keberlangsungan Akhir Blok yang Cepat: AleoBFT memastikan setiap blok segera dikonfirmasi setelah dihasilkan, meningkatkan stabilitas node dan pengalaman pengguna.

2. Jaminan terdesentralisasi: Dengan memisahkan produksi blok dari pembuatan coinbase, validator bertanggung jawab untuk menghasilkan blok, dan penjamin melakukan perhitungan bukti, mencegah entitas minoritas mendominasi jaringan.

3. Mekanisme insentif: verifikator dan penyedia bukti berbagi hadiah blok; mendorong penyedia bukti untuk menjadi verifikator melalui staking token, sehingga meningkatkan desentralisasi dan kemampuan komputasi jaringan.

Aleo memungkinkan pengembang untuk membuat aplikasi yang tidak terbatas oleh gas, sehingga sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan waktu lama untuk berjalan seperti pembelajaran mesin.

Kemajuan Saat Ini

Aleo akan meluncurkan jaringan uji insentif pada 1 Juli, berikut adalah beberapa informasi terbaru yang penting:

1. Suara ARC-100 disetujui: Proposal "Praktik Terbaik Kepatuhan untuk Pengembang dan Operator Aleo" ARC-100(, yang mencakup aspek kepatuhan, penguncian dana di jaringan Aleo dan langkah-langkah keamanan seperti penundaan setoran, suara untuk ) telah selesai dan disetujui. Tim sedang melakukan penyesuaian akhir.

2. Program insentif validator: Program ini akan diluncurkan pada 1 Juli, bertujuan untuk memverifikasi mekanisme puzzle baru. Program ini akan berjalan hingga 15 Juli, selama periode tersebut akan dialokasikan 1 juta poin Aleo sebagai hadiah. Persentase poin yang dihasilkan oleh node akan menentukan bagian hadiahnya, setiap validator setidaknya harus mendapatkan 100 token untuk memenuhi syarat menerima hadiah. Rincian spesifik belum ditetapkan.

3. Pasokan awal dan pasokan sirkulasi: Jumlah pasokan awal adalah 1,5 miliar token, jumlah pasokan sirkulasi awal sekitar 10% ( belum final ). Token ini sebagian besar berasal dari tugas Coinbase ( 7500000 ), yang akan didistribusikan dalam enam bulan pertama, sekaligus mencakup hadiah untuk staking, menjalankan validator, dan node verifikasi.

4. Reset Testnet Beta: Ini adalah reset jaringan terakhir, setelah selesai tidak akan ada fitur baru yang ditambahkan, jaringan akan mirip dengan mainnet. Reset ini bertujuan untuk menambahkan ARC-41 dan fitur puzzle baru.

5. Pembekuan kode: Pembekuan kode telah selesai satu minggu yang lalu.

6. Rencana Ekspansi Node Validasi: Jumlah awal node validasi adalah 15, targetnya adalah meningkat menjadi 50 dalam setahun, dan akhirnya mencapai 500. Untuk menjadi delegator diperlukan 10.000 token, untuk menjadi validator diperlukan 10 juta token, jumlah ini akan berkurang seiring waktu.

Penjelasan Pembaruan Algoritma

Aleo baru-baru ini mengumumkan berita terbaru tentang testnet sambil memperbarui versi terbaru dari algoritma puzzle. Algoritma baru ini tidak lagi fokus pada pembuatan hasil zk proof, menghapus MSM dan NTT(, yang merupakan modul perhitungan yang sering digunakan untuk menghasilkan proof dalam zk. Sebelumnya, peserta testnet berusaha meningkatkan efisiensi algoritma ini untuk meningkatkan hasil penambangan ), dengan fokus pada pembuatan data sementara witness sebelum menghasilkan proof. Berikut adalah pengantar sederhana tentang algoritma terbaru.

Proses Konsensus

Di tingkat protokol konsensus, dalam prosesnya prover dan validator masing-masing bertanggung jawab untuk menghasilkan hasil perhitungan solution dan membuat blok serta mengagregasi dan mengemas solution. Prosesnya adalah sebagai berikut:

1. Prover menghitung puzzle untuk membangun solusi dan disiarkan ke jaringan

2. Validator menggabungkan transaksi dan solusi untuk blok baru berikutnya, memastikan jumlah solusi tidak melebihi batas konsensus (MAX_SOLUTIONS)

3. Keabsahan solution perlu memverifikasi bahwa epoch_hash-nya sesuai dengan latest_epoch_hash yang dipelihara oleh validator, proof_target yang dihitung sesuai dengan latest_proof_target yang dipelihara oleh validator di jaringan, dan jumlah solution yang terdapat dalam block tersebut kurang dari batas konsensus.

4. Solusi yang valid dapat memperoleh hadiah konsensus

Teka-teki Sintesis

Versi terbaru dari algoritma inti disebut Synthesis Puzzle, yang intinya adalah menghasilkan satu EpochProgram bersama yang tetap untuk setiap epoch, dengan membangun sirkuit bukti R1CS untuk input dan EpochProgram, menghasilkan penugasan R1CS yang sesuai ( yaitu saksi yang disebut semua orang ) dan digunakan sebagai simpul daun dari pohon Merkle, setelah menghitung semua simpul daun menghasilkan akar Merkle dan mengubahnya menjadi proof_target dari solusi. Proses dan spesifikasi rinci untuk membangun Synthesis Puzzle adalah sebagai berikut:

1. Setiap perhitungan puzzle disebut nonce, yang dibangun dari alamat yang menerima hadiah penambangan, epoch_hash, dan sebuah angka acak counter. Setiap kali perlu menghitung solusi baru, nonce baru dapat diperoleh dengan memperbarui counter.

2. Dalam setiap epoch, EpochProgram yang perlu dihitung oleh semua prover di jaringan adalah sama, yang diambil dari himpunan instruksi berdasarkan angka acak yang dihasilkan oleh epoch_hash saat ini, logika pengambilan sampelnya adalah:

   • Kumpulan instruksi adalah tetap, setiap instruksi (instruction) mencakup satu atau lebih operasi komputasi, setiap instruksi memiliki bobot dan jumlah operasi yang telah ditentukan.
   • Saat pengambilan sampel, menghasilkan angka acak berdasarkan epoch_hash saat ini, mendapatkan instruksi dari kumpulan instruksi dengan menggabungkan bobot berdasarkan angka acak tersebut dan menyusunnya secara berurutan, menghentikan pengambilan sampel setelah akumulasi jumlah operasi mencapai 97.
   • Menggabungkan semua instruksi menjadi EpochProgram

3. Menggunakan nonce sebagai seed angka acak untuk menghasilkan input EpochProgram

4. Menggabungkan R1CS dan input yang sesuai dengan EpochProgram, melakukan perhitungan assignment R1CS witness().

5. Setelah menghitung semua saksi, saksi-saksi ini akan diubah menjadi urutan node daun dari merkle tree yang sesuai, merkle tree adalah pohon Merkle K-ary 8-tingkat dengan kedalaman 8.

6. Hitung merkle root dan ubah menjadi proof_target solution, periksa apakah itu memenuhi latest_proof_target epoch saat ini, jika memenuhi maka perhitungan berhasil, kirim reward address, epoch_hash, dan counter yang diperlukan untuk membangun input sebagai solution dan siarkan.

7. Dalam satu epoch yang sama, input dari EpochProgram dapat diperbarui melalui cara iterasi counter untuk melakukan beberapa perhitungan solusi.

Perubahan dan Dampak Penambangan

Setelah pembaruan ini, puzzle beralih dari menghasilkan proof menjadi menghasilkan witness, logika perhitungan semua solution dalam setiap epoch konsisten tetapi logika perhitungan antara epoch yang berbeda memiliki perbedaan yang cukup besar.

Dari pengujian jaringan sebelumnya, kita dapat menemukan banyak metode optimasi yang berfokus pada penggunaan GPU untuk mengoptimalkan perhitungan MSM dan NTT pada tahap pembuatan proof untuk meningkatkan efisiensi penambangan. Pembaruan kali ini sepenuhnya mengabaikan perhitungan ini; sekaligus, karena proses pembuatan witness terjadi dalam eksekusi program yang mengikuti perubahan epoch, di mana instruksinya akan memiliki beberapa ketergantungan yang harus dijalankan secara serial, sehingga mewujudkan paralelisasi memiliki tantangan yang tidak kecil.