Aleo: Блокчейн з захистом конфіденційності на основі zk-SNARKs

Aleo є блокчейн-проектом, спрямованим на захист приватності, який реалізує вищу приватність та масштабованість за допомогою технології zk-SNARKs. Основна ідея проєкту полягає в тому, щоб дозволити користувачам здійснювати автентифікацію та обробку даних, захищаючи при цьому свої особисті дані.

Загальна інформація про проект

Захист приватності

Основна технологія Aleo – це zk-SNARKs ( ZKPs ), що дозволяє виконувати транзакції та смарт-контракти з урахуванням конфіденційності. За замовчуванням деталі транзакції, такі як відправник і сума, приховані. Такий дизайн не тільки захищає конфіденційність користувачів, але й дозволяє за необхідності здійснювати вибіркове розкриття, що є дуже підходящим для розвитку DeFi застосунків.

Основні компоненти включають:

1. Мова програмування Leo: мова, спеціально розроблена для розробки застосунків на базі zk-SNARKs (ZKApps), що знижує вимоги до знань криптографії для розробників.

2. snarkVM та snarkOS: snarkVM дозволяє виконувати обчислення поза ланцюгом, а на ланцюзі лише перевіряє результати, що підвищує ефективність. snarkOS забезпечує безпеку даних і обчислень, а також підтримує виконання функцій без дозволу.

3. zkCloud: надає безпечне, приватне середовище для обчислень поза блокчейном, підтримує програмну взаємодію між користувачами, організаціями та DAO.

Aleo ще пропонує інтегроване середовище розробки (IDE) та набір інструментів для розробки програмного забезпечення (SDK), що підтримує розробників у швидкому написанні та публікації застосунків. Розробники можуть розгортати застосунки в реєстрі програм Aleo, не покладаючись на третіх осіб, тим самим знижуючи ризик платформи.

Масштабованість

Aleo використовує обробку поза ланцюгом, спочатку транзакції обчислюються на пристрої користувача, а потім тільки результати перевірки завантажуються до Блокчейн. Цей підхід значно підвищує швидкість обробки транзакцій та масштабованість системи, уникаючи проблем з перевантаженням мережі та високими витратами.

механізм консенсусу

Aleo впровадив AleoBFT, це гібридний архітектурний механізм консенсусу, який поєднує миттєву остаточність валідаторів і обчислювальні можливості доказувачів. AleoBFT не тільки підвищує рівень децентралізації мережі, але й посилює продуктивність і безпеку.

Основні характеристики:

1. Швидка фінальність блоку: забезпечує миттєве підтвердження кожного блоку після його створення, підвищуючи стабільність вузлів та досвід користувачів.

2. Децентралізоване забезпечення: відокремлення виробництва блоків від генерування coinbase, валідатори відповідають за створення блоків, а доказувачі виконують обчислення доказів, що запобігає монополії небагатьох суб'єктів на мережу.

3. Механізм стимулювання: валідатори та доказники ділять блокові винагороди; заохочення доказників стати валідаторами шляхом стейкінгу токенів, щоб підвищити рівень децентралізації та обчислювальну потужність мережі.

Aleo дозволяє розробникам створювати програми, що не підлягають обмеженням gas, тому особливо підходить для застосувань, які потребують тривалого виконання, таких як машинне навчання.

Останні досягнення

Aleo розпочне тестову мережу з винагородами 1 липня, нижче наведено деяку важливу інформацію:

1. Пропозиція ARC-100 прийнята, що стосується відповідності та заходів безпеки.

2. Програма стимулювання валідаторів стартує 1 липня і триватиме до 15 липня, буде розподілено 1 мільйон балів Aleo як винагороду.

3. Початкова пропозиція становить 1,5 мільярда токенів, початкова циркуляційна пропозиція становить приблизно 10%.

4. Testnet Beta пройде останнє скидання мережі, додавши ARC-41 та нову функцію головоломки.

5. Замороження коду завершено.

6. План розширення вузлів перевірки: спочатку 15, мета до кінця року досягти 50, а в підсумку 500. Щоб стати делегатом потрібно 10 000 токенів, щоб стати перевіряючим потрібно 10 000 000 токенів, ці суми будуть поступово зменшуватися.

Аналіз алгоритму Synthesis Puzzle

Aleo останнє оновило алгоритм puzzle, більше не зосереджуючись на генерації результатів zk proof, а зосереджуючись на генерації проміжних даних witness перед створенням proof. Новий алгоритм називається Synthesis Puzzle, його основа полягає в генерації спільної EpochProgram для кожного epoch, шляхом побудови R1CS доказового кола, створюючи відповідне R1CS assignment (, тобто witness ), і використовуючи його як листове вузло Merkle tree, обчислюючи корінь Merkle та перетворюючи його в proof_target рішення.

Основний процес:

1. Кожне обчислення puzzle називається nonce, і воно будується з адреси, яка отримує винагороду за видобуток, epoch_hash та випадкового числа counter.

2. У кожному епосі всі провайдери обчислюють однакову EpochProgram, випадкове число, яке генерується з epoch_hash, вибирається з інструкційного набору.

3. Використання nonce як насіння випадкових чисел для генерації входу EpochProgram.

4. Об'єднайте R1CS та вхідні дані, що відповідають EpochProgram, для виконання обчислення свідчення.

5. Перетворіть witness на послідовність листових вузлів дерева Меркла.

6. Обчисліть корінь Меркле та перетворіть його на proof_target рішення, визначте, чи відповідає він останньому proof_target поточного епохи.

7. В одному epoch можна виконувати кілька обчислень рішення, оновлюючи вхідні дані EpochProgram через ітераційний лічильник.

Це оновлення перетворює puzzle з генерації proof на генерацію witness, логіка обчислення рішення в кожному epoch залишається такою ж, але між різними epoch логіка обчислення суттєво відрізняється. Новий алгоритм відмовляється від попередніх обчислень MSM та NTT, що створює виклики для оптимізації під GPU. Оскільки процес генерації witness має серійні залежності, реалізація паралелізації також стикається з певними труднощами.