Aleo: 基於零知識證明的隱私保護區塊鏈

Aleo是一個致力於隱私保護的區塊鏈項目,通過零知識證明技術實現更高的隱私性和可擴展性。該項目的核心理念是讓用戶能夠在保護個人數據的同時進行身分驗證和數據處理。

項目概況

隱私保護

Aleo的核心技術是零知識證明(ZKPs),使交易和智能合約的執行能夠在保護隱私的前提下進行。默認情況下,交易細節如發送方和金額都是隱藏的。這種設計不僅保護了用戶隱私,還允許在必要時進行選擇性披露,非常適合DeFi應用的發展。

主要組件包括:

1. Leo編程語言:專門用於開發零知識應用(ZKApps)的語言,降低了開發者對密碼學知識的要求。

2. snarkVM和snarkOS:snarkVM允許鏈下執行計算,鏈上僅驗證結果,從而提升效率。snarkOS確保數據和計算的安全性,並支持無許可功能執行。

3. zkCloud:提供安全、私密的鏈下計算環境,支持用戶、組織和DAO之間的編程交互。

Aleo還提供了集成開發環境(IDE)和軟件開發工具包(SDK),支持開發者快速編寫和發布應用。開發者可以在Aleo的程序註冊表中部署應用,無需依賴第三方,從而降低了平台風險。

可擴展性

Aleo採用鏈下處理方式,交易首先在用戶設備上計算證明,然後只將驗證結果上傳到區塊鏈。這種方式大大提高了交易處理速度和系統可擴展性,避免了網路擁堵和高昂費用的問題。

共識機制

Aleo引入了AleoBFT,這是一種混合架構的共識機制,結合了驗證者的即時最終性和證明者的計算能力。AleoBFT不僅提高了網路的去中心化程度,還增強了性能和安全性。

主要特點:

1. 區塊快速最終性:確保每個區塊生成後立即得到確認,提升節點穩定性和用戶體驗。

2. 去中心化保障:將區塊生產與coinbase生成分離,驗證者負責生成區塊,證明者進行證明計算,防止少數實體壟斷網路。

3. 激勵機制:驗證者和證明者共享區塊獎勵;鼓勵證明者通過質押代幣成爲驗證者,從而提升網路的去中心化程度和計算能力。

Aleo允許開發者創建不受gas限制的應用程序,因此特別適用於機器學習等需要長時間運行的應用。

最新進展

Aleo將於7月1日啓動激勵測試網,以下是一些重要信息:

1. ARC-100提案通過,涉及合規和安全措施。

2. 驗證者激勵計劃將於7月1日啓動,運行至7月15日,分配100萬Aleo積分作爲獎勵。

3. 初始供應量爲15億代幣,初始流通供應量約爲10%。

4. Testnet Beta將進行最後一次網路重置,添加ARC-41和新puzzle功能。

5. 代碼凍結已完成。

6. 驗證節點擴展計劃:初始爲15個,目標年內增至50個,最終達到500個。成爲委托者需要1萬代幣,成爲驗證者需要1000萬代幣,這些數額將逐漸減少。

Synthesis Puzzle算法解析

Aleo最新更新了puzzle算法,不再着重於zk proof結果的生成,而是專注於生成proof之前的中間數據witness。新算法稱爲Synthesis Puzzle,其核心是針對每個epoch生成一個共同的EpochProgram,通過構建R1CS證明電路,產生對應R1CS assignment(即witness),並作爲Merkle tree的葉子節點,計算Merkle root並轉換爲solution的proof_target。

主要流程:

1. 每次puzzle計算稱爲nonce,由接收挖礦獎勵的地址、epoch_hash和隨機數counter構建。

2. 每個epoch中,所有prover計算相同的EpochProgram,由epoch_hash產生的隨機數從指令集抽樣生成。

3. 使用nonce作爲隨機數種子生成EpochProgram的輸入。

4. 聚合EpochProgram對應的R1CS和input,進行witness計算。

5. 將witness轉換爲Merkle tree葉子節點序列。

6. 計算Merkle root並轉換爲solution的proof_target,判斷是否滿足當前epoch的latest_proof_target。

7. 同一epoch中可通過迭代counter更新EpochProgram輸入進行多次solution計算。

這次更新將puzzle從生成proof轉變爲生成witness,每個epoch內solution計算邏輯一致,但不同epoch間計算邏輯差異較大。新算法摒棄了之前的MSM和NTT計算,對GPU優化帶來挑戰。由於witness生成過程存在串行依賴,實現並行化也面臨一定難度。