Aleo: 隱私與可擴展性的區塊鏈先鋒

Aleo是一個專注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和可擴展性。該項目的核心理念是讓用戶能夠在不泄露個人數據的前提下進行身分驗證和數據處理。

本文將介紹Aleo的項目概要及最新進展，並對其新算法Synthesis Puzzle進行詳細解讀。

項目概要

隱私性

Aleo的核心是零知識證明技術，使交易和智能合約的執行可以在保持隱私的前提下進行。用戶的交易細節默認隱藏，同時允許選擇性披露，非常適合DeFi應用的發展。主要組件包括：

1. Leo編譯語言：基於Rust改編，專門用於開發零知識應用，降低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，提升效率。snarkOS確保數據和計算的安全，並允許無許可的功能執行。

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和軟件開發工具包，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，降低了平台風險。

可擴展性

Aleo採用off-chain處理方式，交易首先在用戶設備上計算證明，然後僅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提高了網路的去中心化程度，增強了性能和安全性。

1. 區塊快速最終性：確保每個區塊在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：通過將區塊生產與coinbase生成分離，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，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，以下是一些重要的最新信息：

1. ARC-100投票通過：涉及合規方面、網路上資金的鎖定和延時到帳等安全措施的提案已獲通過，團隊正在進行最終調整。

2. 驗證者激勵計劃：7月1日至15日運行，分配100萬Aleo積分作爲獎勵。節點生成的積分百分比將決定其獎勵份額，每個驗證者至少需賺取100代幣才能獲得獎勵。

3. 代幣供應：初始供應量爲15億代幣，初始流通供應量約爲10%。這些代幣主要來自任務獎勵，將在前六個月內分發，同時包括質押、運行驗證者和驗證節點的獎勵。

4. Testnet Beta重置：這是最後一次網路重置，完成後將不會添加新功能，網路將與主網類似。

5. 代碼凍結：已於一周前完成。

6. 驗證節點擴展計劃：初始驗證節點數量爲15個，目標是在年內增加到50個，並最終達到500個。成爲委托者需要1萬代幣，成爲驗證者需要1000萬代幣，這些數額將隨時間逐漸減少。

Synthesis Puzzle算法解讀

Aleo最新更新了puzzle算法，不再着重於zk proof結果的生成，而是轉向產生proof之前的中間數據witness的生成。以下是對新算法Synthesis Puzzle的簡要介紹：

共識流程

1. Prover計算puzzle構建出solutions並廣播到網路中。

2. Validator聚合交易和solution爲下一個新區塊，確保solution數量不超出共識限制。

3. Solution的合法性需要校驗其epoch_hash和proof_target是否符合網路要求，同時確保區塊中包含的solution數量在限制範圍內。

4. 有效的solution可以獲得共識獎勵。

Synthesis Puzzle詳細流程

1. 每次puzzle計算稱爲nonce，由接收挖礦獎勵的地址、epoch_hash和一個隨機數counter構建。

2. 每個epoch中，所有prover計算的EpochProgram是相同的，由當前epoch_hash產生的隨機數從指令集中抽樣出來。

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. 將所有witness轉換爲merkle tree的葉子節點序列。

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

7. 如果滿足要求，提交構建輸入所需的reward address、epoch_hash和counter作爲solution並廣播。

挖礦的變化和影響

新算法將puzzle從生成proof轉變爲生成witness，每個epoch內的所有solution計算邏輯一致，但不同epoch間計算邏輯有較大區別。這次更新摒棄了之前優化重點的MSM和NTT計算，同時由於witness生成過程中存在串行執行依賴，實現並行化面臨不小挑戰。

總的來說，Aleo的這次算法更新進一步強化了其在隱私和可擴展性方面的優勢，爲Web3隱私革命提供了新的動力。隨着項目的不斷發展，Aleo有望在區塊鏈領域發揮越來越重要的作用。