Aleo: プライバシー保護のブロックチェーン革新者

Aleoはプライバシー保護に特化したブロックチェーンプロジェクトで、ゼロ知識証明技術（ZKP）を通じてより高いプライバシーとスケーラビリティを実現しています。このプロジェクトのコア理念は、ユーザーが個人データを漏らすことなく、認証とデータ処理を行えるようにすることです。

この記事では、Aleoのプロジェクト概要と最新の進展について紹介し、市場の関心を集めているpuzzleアルゴリズムの更新について詳しく解説します。

プロジェクト概要

プライバシー性

Aleoのコアはゼロ知識証明（ZKPs）技術であり、取引やスマートコントラクトの実行がプライバシーを保持したままで行われることを可能にします。ユーザーの取引詳細、例えば送信者や取引額は、デフォルトで非公開です。この設計はユーザーのプライバシーを保護するだけでなく、必要に応じて選択的開示を行うことも可能にし、DeFiアプリケーションの発展に非常に適しています。主なコンポーネントは以下の通りです：

1. Leo コンパイラ言語：Rust 言語に基づいて改編され、ゼロ知識アプリケーション（ZKApps）の開発に特化しており、開発者の暗号学の知識に対する要求を低減します。

2. snarkVM と snarkOS：snarkVM はオフチェーンで計算を実行し、オンチェーンでは計算結果のみを検証することで、効率を向上させます。snarkOS はデータと計算の安全性を確保し、無許可の機能実行を可能にします。

3. zkCloud：安全でプライベートなオフチェーン計算環境を提供し、ユーザー、組織、DAO間のプログラミングインタラクションをサポートします。

Aleo は統合開発環境（IDE）とソフトウェア開発キット（SDK）を提供しており、開発者が迅速にアプリケーションを作成および公開できるようサポートしています。開発者は、Aleo のプログラムレジストリにアプリケーションをデプロイでき、第三者に依存する必要がないため、プラットフォームリスクを低減します。

###スケーラビリティ

Aleoはオフチェーンの処理方式を採用しており、取引はまずユーザーのデバイス上で証明を計算し、検証結果のみをブロックチェーンにアップロードします。この方式は取引の処理速度とシステムのスケーラビリティを大幅に向上させ、ネットワークの混雑や高額な手数料の問題を回避します。

コンセンサスメカニズム

AleoはAleoBFTを導入しました。これは、検証者の即時最終性と証明者の計算能力を組み合わせたハイブリッドアーキテクチャのコンセンサスメカニズムです。AleoBFTはネットワークの分散化の程度を高めるだけでなく、性能とセキュリティを強化します。

1. ブロックの迅速な最終性：AleoBFT は、各ブロックが生成された後すぐに確認されることを保証し、ノードの安定性とユーザー体験を向上させます。

2. 分散型保証：ブロックの生成とcoinbaseの生成を分離することで、バリデーターがブロックを生成し、証明者が証明計算を行い、少数のエンティティによるネットワークの独占を防ぎます。

3. インセンティブメカニズム：バリデーターとプロバーがブロック報酬を共有；プロバーがトークンをステーキングしてバリデーターになることを奨励し、ネットワークの分散化の程度と計算能力を向上させる。

Aleoは、開発者がガス制限を受けないアプリケーションを作成できるため、特に長時間実行される必要がある機械学習などに適しています。

最新の開発

Aleoは7月1日にインセンティブテストネットを開始します。以下はいくつかの重要な最新情報です：

1. ARC-100 投票通過：ARC-100（"Aleo 開発者とオペレーターのためのコンプライアンスのベストプラクティス"提案で、コンプライアンス、Aleo ネットワーク上の資金のロックと遅延入金などの安全対策に関するもの）の投票は終了し、承認されました。チームは最終調整を進めています。

2. バリデーターインセンティブプログラム：このプログラムは7月1日に開始され、新しいパズルメカニズムを検証することを目的としています。プログラムは7月15日まで運営され、その期間に100万Aleoポイントが報酬として配分されます。ノードが生成するポイントの割合がその報酬のシェアを決定し、各バリデーターは報酬を得るために少なくとも100トークンを獲得する必要があります。具体的な詳細はまだ確定していません。

3. 初期供給と流通供給：初期供給量は15億トークンで、初期流通供給量は約10%（まだ最終確定していない）。これらのトークンは主にCoinbaseタスク（7500万）から来ており、最初の6ヶ月以内に配布される予定で、ステーキング、バリデーターの運営、バリデーションノードの報酬も含まれます。

4. テストネットベータリセット：これは最後のネットワークリセットであり、完了後は新機能が追加されず、ネットワークはメインネットに類似します。リセットはARC-41と新しいパズル機能を追加するためのものです。

5. コードの凍結：コードの凍結は1週間前に完了しました。

6. 検証ノード拡張計画：初期の検証ノード数は15個で、目標は年内に50個に増加し、最終的には500個に達することです。委託者になるには1万トークンが必要で、検証者になるには1000万トークンが必要です。これらの額は時間とともに徐々に減少します。

Synthesis Puzzle アルゴリズムの解析

Aleoは最近、最新バージョンのパズルアルゴリズムを更新しました。新しいアルゴリズムは、zk proof結果の生成に重点を置かなくなり、MSMとNTTの計算を削除し、proofの生成前の中間データであるwitnessの生成に集中しています。以下は最新アルゴリズムの簡単な紹介です。

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コンセンサスプロセス

1. Proverがパズルを計算してソリューションを構築し、ネットワークにブロードキャストします。

2. バリデーターは次の新しいブロックのために取引を集約し、ソリューションの数量がコンセンサス制限を超えないことを保証します。

3. Solution の合法性は、epoch_hash が validator によって維持されている latest_epoch_hash と一致すること、計算された proof_target がネットワーク内の validator によって維持されている latest_proof_target と一致すること、さらにその block に含まれる solution の数がコンセンサス制限よりも少ないことを確認する必要があります。

4. 有効な solution はコンセンサス報酬を獲得できます。

シンセシスパズル コアメカニズム

1. 各回のパズル計算は nonce と呼ばれ、マイニング報酬を受け取るアドレス、epoch_hash、およびランダム数 counter によって構築されます。

2. 各エポック内で、ネットワークのすべてのプローバーが計算するEpochProgramは同じであり、現在のepoch_hashから生成されたランダム数が命令セットからサンプリングされます。

3. nonce をランダム数シードとして使用して EpochProgram の入力を生成します。

4. EpochProgram に対応する R1CS と input を集約し、ウィットネス計算を行います。

5. すべての witness を計算した後、それを merkle tree の葉ノードシーケンスに変換します。

6. マークルルートを計算し、ソリューションの proof_target に変換し、現在のエポックの latest_proof_target を満たしているか判断します。

7. 同じエポック内で、イテレーションカウンターを通じてEpochProgramの入力を更新し、複数回のソリューション計算を行うことができます。

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マイニングの変化と影響

今回のアップデートにより、puzzleは生成proofから生成witnessに変更されました。各epoch内のすべてのsolutionの計算ロジックは一貫していますが、異なるepochでは計算ロジックに大きな違いがあります。新しいアルゴリズムは以前のMSMおよびNTT計算を排除し、GPU最適化の効果が減少しました。生成witnessのプロセスは、epochに応じて変化するprogramを実行することを含み、その中の命令には一部の直列実行の依存関係があります。並列化を実現することは一定の課題があります。

この変化は、既存のマイニング戦略やハードウェアの優位性に影響を与える可能性があり、マイニング参加者は新しいアルゴリズムの要件に再調整し適応する必要があります。同時に、これにより新しい参加者にとってより公平な競争環境が提供され、ネットワークの分散化の程度を高めるのに役立ちます。