Aleo: Блокчейн с защитой конфиденциальности на основе zk-SNARKs

Aleo — это проект Блокчейн, посвященный защите конфиденциальности, который использует технологию zk-SNARKs для достижения более высокой конфиденциальности и масштабируемости. Основная идея проекта заключается в том, чтобы позволить пользователям выполнять проверку личности и обработку данных, защищая при этом свои личные данные.

Обзор проекта

Защита конфиденциальности

Ядро технологии Aleo основано на zk-SNARKs ( ZKPs ), что позволяет выполнять транзакции и смарт-контракты с защитой конфиденциальности. По умолчанию детали транзакции, такие как отправитель и сумма, скрыты. Такой подход не только защищает конфиденциальность пользователей, но и позволяет при необходимости осуществлять выборочное раскрытие, что особенно подходит для развития приложений DeFi.

Основные компоненты включают:

1. Язык программирования Leo: язык, специально разработанный для создания приложений с нулевым знанием (ZKApps), снизил требования к знаниям криптографии для разработчиков.

2. snarkVM и snarkOS: snarkVM позволяет выполнять вычисления вне цепи, а в цепи только проверять результаты, что повышает эффективность. snarkOS обеспечивает безопасность данных и вычислений и поддерживает выполнение функций без разрешений.

3. zkCloud: предоставляет безопасную и конфиденциальную среду для оффчейн вычислений, поддерживает программное взаимодействие между пользователями, организациями и DAO.

Aleo также предоставляет интегрированную среду разработки (IDE) и пакет инструментов для разработки программного обеспечения (SDK), поддерживающие разработчиков в быстром написании и публикации приложений. Разработчики могут развертывать приложения в реестре программ Aleo, не полагаясь на третьих лиц, что снижает риски платформы.

Масштабируемость

Aleo использует оффлайн-обработку, при этом транзакции сначала вычисляются на устройствах пользователей, а затем только результаты проверки загружаются в Блокчейн. Этот метод значительно увеличивает скорость обработки транзакций и масштабируемость системы, избегая проблем с перегрузкой сети и высокими затратами.

Механизм консенсуса

Aleo ввел AleoBFT, это механизм консенсуса с гибридной архитектурой, который сочетает в себе мгновенную финальность валидаторов и вычислительную мощность доказателей. AleoBFT не только повышает степень децентрализации сети, но и усиливает производительность и безопасность.

Основные характеристики:

1. Быстрая окончательность блока: гарантирует, что каждый блок подтверждается сразу после его генерации, улучшая стабильность узлов и пользовательский опыт.

2. Децентрализованная защита: отделение производства блоков от создания coinbase, валидаторы отвечают за создание блоков, а доказатели выполняют вычисления доказательств, предотвращая монополизацию сети отдельными сущностями.

3. Механизм стимулов: валидаторы и доказатели делятся блоковыми наградами; поощряются доказатели становиться валидаторами через ставку токенов, тем самым повышая уровень децентрализации сети и вычислительной способности.

Aleo позволяет разработчикам создавать приложения без ограничений по gas, что делает его особенно подходящим для таких приложений, как машинное обучение, которые требуют длительного выполнения.

Последние достижения

Aleo запустит incentivized тестовую сеть 1 июля, вот некоторые важные сведения:

1. Предложение ARC-100 принято, включает в себя меры по соблюдению норм и безопасности.

2. Программа стимулов для валидаторов начнется 1 июля и продлится до 15 июля, будет распределено 1 миллион Aleo баллов в качестве вознаграждения.

3. Начальное предложение составляет 1,5 миллиарда токенов, начальное обращаемое предложение составляет примерно 10%.

4. Testnet Beta пройдет последнюю перезагрузку сети, добавит ARC-41 и новую функцию puzzle.

5. Заморозка кода завершена.

6. План расширения узлов проверки: первоначально 15, цель - увеличить до 50 в течение года, в конечном итоге достичь 500. Чтобы стать делегатором, необходимо 10 000 токенов, чтобы стать валидатором - 10 миллионов токенов, эти суммы будут постепенно уменьшаться.

Анализ алгоритма Synthesis Puzzle

Aleo обновил алгоритм puzzle, теперь он не сосредоточен на генерации результатов zk proof, а сосредоточен на создании промежуточных данных witness до генерации proof. Новый алгоритм называется Synthesis Puzzle, его суть заключается в создании общего EpochProgram для каждого epoch, путем построения R1CS доказательной схемы, генерируя соответствующее R1CS присвоение (, то есть witness ), и используя его в качестве листового узла дерева Меркла, для вычисления корня Меркла и преобразования в proof_target решения.

Основной процесс:

1. Каждое вычисление puzzle называется nonce, и оно строится из адреса, получающего вознаграждение за майнинг, epoch_hash и случайного числа counter.

2. В каждом эпохе все prover вычисляют одинаковую EpochProgram, случайное число, созданное из epoch_hash, генерируется выборкой из набора инструкций.

3. Используйте nonce в качестве случайного числа для генерации входных данных EpochProgram.

4. Агрегируйте R1CS и входные данные, соответствующие EpochProgram, для вычисления свидетеля.

5. Преобразуйте witness в последовательность листовых узлов дерева Меркла.

6. Вычислите корень Меркла и преобразуйте его в proof_target решения, проверьте, соответствует ли он текущему proof_target последней эпохи.

7. В одном и том же эпохе можно многократно вычислять решение, обновляя вход EpochProgram через итерации счетчика.

Это обновление изменяет puzzle с генерации proof на генерацию witness, логика расчета solution в каждом epoch остается одинаковой, но логика расчета между разными epoch существенно различается. Новый алгоритм отказался от предыдущих расчетов MSM и NTT, что создает вызовы для оптимизации под GPU. Поскольку в процессе генерации witness существует последовательная зависимость, реализация параллелизации также сталкивается с определенными трудностями.