Aleo：プライバシー保護とスケーラビリティのブロックチェーンの先駆者

Aleoは、ブロックチェーンのプライバシー保護とスケーラビリティの向上に取り組む革新的なプロジェクトです。ゼロ知識証明技術を活用することで、Aleoはユーザーが個人情報を保護しながら、身元確認とデータ処理を行うことを可能にします。

プロジェクト概要

プライバシー保護

Aleoのコア技術はゼロ知識証明(ZKPs)であり、これにより取引やスマートコントラクトの実行過程でユーザーのプライバシーが保護されます。デフォルトでは、送信者や金額などの取引詳細は非公開です。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サポートし、DeFiアプリケーションの発展に非常に適しています。

Aleoの主なコンポーネントには、

1. Leoプログラミング言語：Rustを基にしたもので、ゼロ知識アプリ(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はオフチェーン計算の実行をサポートし、オンチェーンで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保証し、許可のない機能の実行をサポートします。

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、各関係者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、開発者がアプリケーションを迅速に作成し公開できるように、統合開発環境(IDE)およびソフトウェア開発キット(SDK)を提供しています。開発者は、第三者に依存することなく、Aleoのプログラムレジストリに直接アプリケーションをデプロイでき、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はオフチェーン処理を採用しており、取引は最初にユーザーのデバイス上で証明を計算し、その後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。この方法は取引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費用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、バリデーターの即時最終性とプロバー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レベルを向上させるだけでなく、パフォーマンスとセキュリティも強化します。

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に即座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. 非中央集権の保障：ブロックの生成とcoinbaseの生成を分離することにより、検証者がブロックを生成し、証明者が証明計算を行うことで、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はブロック報酬を共有します；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、ネットワークの非中央集権性と計算能力を向上させます。

Aleoは開発者がガス制限のないアプリケーションを作成できるようにするため、特に機械学習などの長時間実行する必要があるアプリケーションに適しています。

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。以下は重要な更新です:

1. ARC-100提案が承認されました：コンプライアンス、資金ロック、および遅延送金などのセキュリティ対策に関する提案が承認され、チームは最終調整を行っています。

2. バリデーターインセンティブプログラム：7月1日から15日まで実施され、100万Aleoポイントが報酬として配分されます。報酬の配分はノードが生成したポイントの割合に基づき、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。

3. トークン供給：初期供給量は15億トークンで、初期流通供給量は約10%。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か月間に分配され、同時にステーキング、バリデーターの運用、バリデーションノードの報酬も含まれます。

4. テストネットの更新：Testnet Betaは最後のリセットを行い、ARC-41と新しいパズル機能を追加します。リセット後、ネットワークはメインネットに似ており、新しい機能は追加されません。

5. コードの凍結：1週間前に完了しました。

6. バリデータノードの拡張：初期のバリデータノードの数は15個で、目標は年内に50個に増やし、最終的に500個に達することです。委任者になるには1万トークンが必要で、バリデータになるには1000万トークンが必要であり、これらの金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が最新リリースしたpuzzleアルゴリズムはSynthesis Puzzleと呼ばれ、その核心は各エポックのために固定されたEpochProgramを生成することです。入力とEpochProgramのためにR1CS証明回路を構築し、対応するR1CSアサインメント(、すなわちwitness)を生成し、それをMerkleツリーの葉ノードとして使用します。すべての葉ノードを計算した後、Merkleルートを生成し、solutionのproof_targetに変換します。

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Synthesis Puzzleの詳細なプロセスは以下の通りです：

1. 各パズル計算はnonceと呼ばれ、受信したマイニング報酬のアドレス、epoch_hash、およびランダム数counterから構成されます。

2. 各エポックで、すべてのプロバーは同じEpochProgramを計算し、現在のepoch_hashから生成された乱数を命令セットからサンプリングして得られます。

3. nonceをランダム数の種として使用してEpochProgramの入力を生成します。

4. EpochProgramに対応するR1CSとinputを統合し、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ツリーの葉ノードシーケンスに変換します。

6.マークルルートのproof_targetを計算し、それを解に変換して、現在のエポックのlatest_proof_targetが満たされるかどうかを判断します。

7. 条件が満たされた場合は、ビルド入力に必要な報酬アドレス、epoch_hash、およびカウンターをソリューションとして送信し、それらをブロードキャストします。

8. 同一エポック中に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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今回の更新では、puzzleが生成proofから生成witnessに変わります。各epoch内のsolution計算ロジックは一貫していますが、異なるepoch間の計算ロジックには大きな差異があります。新しいアルゴリズムは、以前のMSMとNTT計算を排除し、GPU最適化に新たな課題をもたらしました。witnessを生成するプロセスは、epochに応じて変化するprogramを実行することを含むため、その指令には一部のシリアル実行の依存関係があります。並列化の実現は大きな課題です。