Aleo: 隐私与可扩展性的区块链先锋

Aleo是一个专注于隐私保护的区块链项目，通过零知识证明技术实现更高的隐私和可扩展性。该项目的核心理念是让用户能够在不泄露个人数据的前提下进行身份验证和数据处理。

本文将介绍Aleo的项目概要及最新进展，并对其新算法Synthesis Puzzle进行详细解读。

项目概要

隐私性

Aleo的核心是零知识证明技术，使交易和智能合约的执行可以在保持隐私的前提下进行。用户的交易细节默认隐藏，同时允许选择性披露，非常适合DeFi应用的发展。主要组件包括：

1. Leo编译语言：基于Rust改编，专门用于开发零知识应用，降低开发者对密码学知识的要求。

2. snarkVM和snarkOS：snarkVM允许链下执行计算，链上仅验证结果，提升效率。snarkOS确保数据和计算的安全，并允许无许可的功能执行。

3. zkCloud：提供安全、私密的链下计算环境，支持用户、组织和DAO之间的编程交互。

Aleo还提供了集成开发环境和软件开发工具包，支持开发者快速编写和发布应用。开发者可以在Aleo的程序注册表中部署应用，无需依赖第三方，降低了平台风险。

可扩展性

Aleo采用off-chain处理方式，交易首先在用户设备上计算证明，然后仅将验证结果上传到区块链。这种方式大大提高了交易处理速度和系统可扩展性，避免了网络拥堵和高昂费用的问题。

共识机制

Aleo引入了AleoBFT，这是一种混合架构的共识机制，结合了验证者的即时最终性和证明者的计算能力。AleoBFT提高了网络的去中心化程度，增强了性能和安全性。

1. 区块快速最终性：确保每个区块在生成后立即得到确认，提升节点稳定性和用户体验。

2. 去中心化保障：通过将区块生产与coinbase生成分离，防止少数实体垄断网络。

3. 激励机制：验证者和证明者共享区块奖励；鼓励证明者通过质押代币成为验证者，提升网络的去中心化程度和计算能力。

Aleo允许开发者创建不受gas限制的应用程序，因此特别适用于机器学习等需要长时间运行的应用。

最新进展

Aleo将于7月1日启动激励测试网，以下是一些重要的最新信息：

1. ARC-100投票通过：涉及合规方面、网络上资金的锁定和延时到帐等安全措施的提案已获通过，团队正在进行最终调整。

2. 验证者激励计划：7月1日至15日运行，分配100万Aleo积分作为奖励。节点生成的积分百分比将决定其奖励份额，每个验证者至少需赚取100代币才能获得奖励。

3. 代币供应：初始供应量为15亿代币，初始流通供应量约为10%。这些代币主要来自任务奖励，将在前六个月内分发，同时包括质押、运行验证者和验证节点的奖励。

4. Testnet Beta重置：这是最后一次网络重置，完成后将不会添加新功能，网络将与主网类似。

5. 代码冻结：已于一周前完成。

6. 验证节点扩展计划：初始验证节点数量为15个，目标是在年内增加到50个，并最终达到500个。成为委托者需要1万代币，成为验证者需要1000万代币，这些数额将随时间逐渐减少。

Synthesis Puzzle算法解读

Aleo最新更新了puzzle算法，不再着重于zk proof结果的生成，而是转向产生proof之前的中间数据witness的生成。以下是对新算法Synthesis Puzzle的简要介绍：

共识流程

1. Prover计算puzzle构建出solutions并广播到网络中。

2. Validator聚合交易和solution为下一个新区块，确保solution数量不超出共识限制。

3. Solution的合法性需要校验其epoch_hash和proof_target是否符合网络要求，同时确保区块中包含的solution数量在限制范围内。

4. 有效的solution可以获得共识奖励。

Synthesis Puzzle详细流程

1. 每次puzzle计算称为nonce，由接收挖矿奖励的地址、epoch_hash和一个随机数counter构建。

2. 每个epoch中，所有prover计算的EpochProgram是相同的，由当前epoch_hash产生的随机数从指令集中抽样出来。

3. 使用nonce作为随机数种子生成EpochProgram的输入。

4. 聚合EpochProgram对应的R1CS和input，进行witness计算。

5. 将所有witness转换为merkle tree的叶子节点序列。

6. 计算merkle root并转换为solution的proof_target，判断是否满足当前epoch的要求。

7. 如果满足要求，提交构建输入所需的reward address、epoch_hash和counter作为solution并广播。

挖矿的变化和影响

新算法将puzzle从生成proof转变为生成witness，每个epoch内的所有solution计算逻辑一致，但不同epoch间计算逻辑有较大区别。这次更新摒弃了之前优化重点的MSM和NTT计算，同时由于witness生成过程中存在串行执行依赖，实现并行化面临不小挑战。

总的来说，Aleo的这次算法更新进一步强化了其在隐私和可扩展性方面的优势，为Web3隐私革命提供了新的动力。随着项目的不断发展，Aleo有望在区块链领域发挥越来越重要的作用。