Liderando a Revolução da Privacidade em Blockchain: Uma Análise Profunda do Último Algoritmo da $Aleo

@AleoHQ é um projeto de blockchain focado na proteção da privacidade, alcançando uma privacidade e escalabilidade aprimoradas por meio da tecnologia de prova de conhecimento zero (#ZKP). A ideia central do #$Aleo é permitir que os usuários verifiquem sua identidade e processem dados sem divulgar informações pessoais.

Este artigo apresenta principalmente uma visão geral do projeto $Aleo e seus últimos desenvolvimentos, com uma interpretação detalhada da atualização do algoritmo de quebra-cabeça, que é de grande interesse para o mercado. Se isso ajudar na sua compreensão sobre @AleoHQ, sinta-se à vontade para dar um like.

Visão Geral do Último Algoritmo ;) TLDR

A rede $Aleo gera um circuito ZK aleatoriamente a cada hora;

Os mineradores precisam tentar diferentes nonces como entradas para o circuito dentro daquela hora, calcular a testemunha (ou seja, todas as variáveis no circuito, esse processo de computação também é chamado de síntese) e, em seguida, determinar a raiz Merkle da testemunha para verificar se atende aos requisitos de dificuldade de mineração.

Devido à aleatoriedade do circuito, esse algoritmo de mineração não é amigável para GPUs, apresentando desafios significativos na aceleração computacional.

Contexto de Financiamento

$Aleo completou sua rodada de financiamento da Série A em 2021, levantando 28 milhões de dólares liderados pela a16z, e completou uma rodada de financiamento da Série B de 200 milhões de dólares em 2024, com investidores incluindo Kora Management, SoftBank Vision Fund 2, Tiger Global, Sea Capital, Slow Ventures e Samsung Next. Esta rodada de financiamento avaliou a $Aleo em 1,45 bilhão de dólares.

Visão Geral do Projeto

Privacidade

O núcleo da $Aleo é a tecnologia de prova de conhecimento zero (ZKP), que permite que transações e execuções de contratos inteligentes sejam realizadas enquanto mantém a privacidade. Detalhes da transação do usuário, como remetente e valor da transação, são ocultados por padrão. Este design não apenas protege a privacidade do usuário, mas também permite a divulgação seletiva quando necessário, tornando-o muito adequado para o desenvolvimento de aplicações DeFi.

Seus principais componentes incluem:

#$Leo Linguagem de Programação: Adaptada da linguagem #Rust, projetada especificamente para desenvolver aplicações de conhecimento zero (ZKApps), reduzindo os requisitos de conhecimento em criptografia para os desenvolvedores.

snarkVM e snarkOS: snarkVM permite a execução off-chain de cálculos, com apenas os resultados de verificação enviados para a blockchain, melhorando assim a eficiência. snarkOS garante a segurança dos dados e cálculos e permite a execução de funcionalidades sem permissão.

zkCloud: Fornece um ambiente de computação off-chain seguro e privado para suportar interações de programação entre usuários, organizações e DAOs.

$Aleo também oferece um ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) e um kit de desenvolvimento de software (SDK), permitindo que os desenvolvedores escrevam e implantem rapidamente aplicações; além disso, os desenvolvedores podem implantar aplicações no registro de programas da $Aleo sem depender de terceiros, reduzindo assim o risco da plataforma.

Escalabilidade

$Aleo adota uma abordagem de processamento off-chain, onde as transações são primeiro calculadas em dispositivos de usuários, e apenas os resultados de verificação são enviados para a blockchain. Esse método melhora significativamente a velocidade de processamento das transações e a escalabilidade do sistema, evitando congestionamentos de rede e altas taxas semelhantes às do Ethereum.

Mecanismo de Consenso

$Aleo introduz o AleoBFT, um mecanismo de consenso de arquitetura híbrida que combina a finalização instantânea dos validadores com as capacidades computacionais dos provadores. AleoBFT não apenas melhora a descentralização da rede, mas também aprimora o desempenho e a segurança.

Finalização Rápida de Blocos: AleoBFT garante que cada bloco seja imediatamente confirmado após a geração, melhorando a estabilidade dos nós e a experiência do usuário.

Garantia de Descentralização: Ao separar a produção de blocos da geração de coinbase, os validadores são responsáveis pela geração de blocos, enquanto os provadores realizam os cálculos de prova, impedindo que algumas entidades monopolizem a rede.

Mecanismo de Incentivo: Validadores e provadores compartilham recompensas de bloco; provadores são incentivados a apostar tokens para se tornarem validadores, aumentando assim o nível de descentralização e poder computacional da rede.

$Aleo permite que desenvolvedores criem aplicações sem limitações de gás, tornando-se particularmente adequado para aplicações que requerem processos de longa duração, como aprendizado de máquina.

Desenvolvimentos Atuais

$Aleo lançará sua testnet de incentivo em 1º de julho, e aqui estão algumas atualizações importantes:

Votação do ARC-100 Aprovada: A votação para o ARC-100 ("Melhores Práticas para Conformidade para Desenvolvedores e Operadores da $Aleo", proposta que aborda conformidade, bloqueio de fundos e transações atrasadas na rede $Aleo para medidas de segurança) foi concluída com aprovação. A equipe está fazendo os ajustes finais.

Programa de Incentivo para Validadores: Este programa começará em 1º de julho e tem como objetivo validar o novo mecanismo de quebra-cabeça. Ele será executado até 15 de julho, durante o qual 1 milhão de pontos $Aleo serão alocados como recompensas. A porcentagem de pontos gerados pelos nós determinará sua parte das recompensas, com cada validador exigindo ganhar pelo menos 100 tokens para se qualificar para recompensas. Detalhes específicos ainda precisam ser finalizados.

Oferta Inicial e Oferta Circulante: A oferta inicial é de 1,50 bilhão de tokens, com uma oferta circulante inicial de aproximadamente 10% (ainda não finalizada). Esses tokens vêm principalmente de tarefas da Coinbase (75 milhões), que serão distribuídos ao longo dos primeiros seis meses, incluindo recompensas por staking, execução de validadores e verificação de nós.

Reinício da Testnet Beta: Este é o reinício final da rede, e nenhuma nova funcionalidade será adicionada após a conclusão; a rede será semelhante à mainnet. O reinício tem como objetivo adicionar o ARC-41 e nova funcionalidade de quebra-cabeça.

Congelamento de Código: O congelamento de código foi concluído há uma semana.

Plano de Expansão de Nós Validadores: O número inicial de nós validadores é 15, com uma meta de aumentar para 50 dentro do ano e, por fim, alcançar 500.Tornar-se um delegador requer 10 mil tokens, enquanto tornar-se um validador requer 10 milhões de tokens; esses valores diminuirã gradualmente ao longo do tempo.

Interpretação da Atualização do Algoritmo

$Aleo anunciou recentemente novidades sobre a última testnet, juntamente com uma atualização para a versão mais recente do algoritmo de quebra-cabeça. O novo algoritmo não se concentra mais na geração de resultados de provas zk, removendo cálculos MSM e NTT (ambos módulos computacionais amplamente utilizados em zk para gerar provas; os participantes da testnet anterior otimizaram a eficiência desse algoritmo para aumentar as recompensas de mineração), e em vez disso se concentra na geração de testemunhas de dados intermediários antes de produzir as provas. Fornecemos uma breve introdução ao último algoritmo com base na especificação oficial do quebra-cabeça (https://t.co/7Kk5OMfKX7) e no código.

Processo de Consenso

No nível do protocolo de consenso, o processo envolve provadores e validadores que são responsáveis por produzir resultados computacionais (soluções) e criar blocos enquanto agregam e empacotam soluções. O fluxo é o seguinte:

1/ O provador computa quebra-cabeças para construir soluções e as transmite para a rede.

2/ O validador agrega transações e soluções para o próximo novo bloco, garantindo que o número de soluções não exceda o limite de consenso (MAX_SOLUTIONS).

3/ A legalidade da solução precisa ser verificada em relação ao epoch_hash mantido pelo validador, comparando-o com o latest_epoch_hash, garantindo que o proof_target calculado corresponda ao latest_proof_target mantido pelo validador na rede, e que o número de soluções incluídas no bloco esteja abaixo do limite de consenso.

4/ Soluções válidas podem ganhar recompensas de consenso.

Quebra-Cabeça de Síntese

O núcleo do último algoritmo é chamado de Quebra-Cabeça de Síntese, que se concentra em produzir um EpochProgram comum para cada época. Ao construir circuitos de prova R1CS para entradas e o EpochProgram, ele gera as correspondentes atribuições R1CS (comumente referidas como testemunhas) para servir como nós folha da árvore Merkle.Após calcular todos os nós folha, gera-se a raiz Merkle e converte-se em proof_target para a solução. O processo detalhado e as especificações para a construção do Synthesis Puzzle são as seguintes:

1/ Cada computação de puzzle é referida como um nonce, que é construído a partir do endereço que recebe as recompensas de mineração, epoch_hash e um contador aleatório. Cada vez que uma nova solução é computada, um novo nonce pode ser obtido atualizando o contador.

2/ Dentro de cada época, todos os provers na rede computam o mesmo EpochProgram, que é amostrado do conjunto de instruções com base em um número aleatório gerado pelo epoch_hash atual. A lógica de amostragem é:

· O conjunto de instruções é fixo, com cada instrução contendo uma ou mais operações computacionais, cada uma com um peso e número de operações pré-definidos.

· Durante a amostragem, um número aleatório é gerado com base no epoch_hash atual, e as instruções são obtidas e ordenadas do conjunto de instruções de acordo com o peso até que o número cumulativo de operações alcance 97, momento em que a amostragem para.

· Todas as instruções são então combinadas para formar o EpochProgram.

3/ O nonce é usado como uma semente aleatória para gerar entradas para o EpochProgram.

4/ O R1CS correspondente ao EpochProgram e à entrada é agregado para realizar cálculos de testemunha (atribuição de R1CS).

5/ Após calcular todas as testemunhas, essas testemunhas são convertidas na sequência correspondente de nós folha da árvore Merkle, que é uma árvore Merkle de 8 profundidades e 8-ária.

6/ A raiz Merkle é calculada e convertida em proof_target para a solução, verificando se atende ao latest_proof_target da época atual. Se atender aos critérios, o cálculo é bem-sucedido e o endereço de recompensa necessário, epoch_hash e contador para construir a entrada são submetidos como solução e transmitidos.

7/ Dentro da mesma época, múltiplos cálculos de solução podem ser realizados iterando o contador para atualizar as entradas para o EpochProgram.