千字短文：全面介紹新一代隱私公鏈Aleo

作者:Chloe

 

Aleo是第一個使用零知識證明解決隱私問題、同時保證可編程特性的公鏈。

 

Aleo提供的隱私保護包括隱藏參與者、金額、智能合約等交互細節，而且Aleo還將智能合約執行轉移到鏈下，支持各種Dapp，保證其可拓展性（每秒數千筆交易)。

 

  Aleo共識機制——PoSW

 

Aleo使用基於SNARK的PoSW共識算法，稱爲簡潔的工作量證明。PoSW爲Aleo網絡提供與比特幣的PoW相同級別的安全性。

 

但比特幣PoW算法用於計算SHA256函數，而Aleo的PoSW算法用於計算SNARK。這得以讓PosW可以充當POS以確保系統共識，還可驗證鏈上區塊中包含的所有交易。這種方式實際上出現了PoW與PoS並存的情況，借鑑了兩種機制的優勢。

 

Aleo已啓動測試網3第二階段，該階段正式引入驗證者（Provers）並啓用AleoBFT共識機制，也就是PoS實現區塊確認的即時確定性，並利用PoW激勵开發更快的證明生成技術。

 

  零知識解決方案——ZEXE 

 

ZEXE(Zero Knowledge EXEcution)是Aleo所提出的特定零知識解決方案，是在zeroCash原有的zk-snarks技術上進行改進，讓用戶可以對自己的信息加密及隱私進行選擇，例如可以加密單純的token轉账交易，也可以加密應用層面的互動交易。

 

零知識證明（ZK）泛指“證明者在不向驗證者提供任何有用的信息的情況下，使驗證者相信某個論斷的正確性”，該技術被公認爲一項具有終局性的技術，將在未來成爲區塊鏈領域中最普適使用的技術之一。

 

Aleo作爲第一個採用零知識證明類的POW機制高性能公鏈，也开啓了同時採用POS和POW的應用。舉一個簡單的例子來說，挖礦的過程就等同於不斷生成零知識證明的過程，也就是“ZK挖礦”。

 

在“ZK 挖礦”的概念當中，ZK Proof的生成速度會被大量縮短，且ZKP生成任務是並行化、可切分的，因此硬件設備、生成策略、節點競爭等都將影響礦工所獲得的獎勵。

 

  計算環境——zkCloud

 

zkCloud是由Aleo所構建的一個組件，作爲脫鏈、去信任的計算環境，程序在其中會以私密、安全、廉價的方式運作。

 

Zkcloude建立的點對點、去中心化的私有計算模型能讓受保護的身份以及交互轉移到鏈下，同時實現隱私保證和更大的交易吞吐量。

 

這些交互都是通過屏蔽交易所進行的，並提供了去中心化和抗審查的數據可用性保證。

 

  編程語言——Leo

 

Aleo團隊受Rust啓發开發了一種靜態類型編程語言Leo，特別強調其語言的可讀性和易用性。

 

Leo語言可以在零知識的情況下直觀地表達邏輯，讓开發人員直觀地在Aleo公鏈上構建具有隱私和去中心化屬性的應用。

 

而這款由Aleo开發的靜態類型編程語言，可將Zexe共識協議的zk-snarks設置模塊化，讓任何得以在Aleo平台上運作的Dapp都可以使用zk-snarks，降低开發難度。

 

Aleo所構建的Aleo Studio，是第一個用於編寫零知識應用程序的 IDE（集成开發環境)。

 

Leo語言允許开發人員將ZKP集成到各種Web應用程序中，在使用過程中，即可避免留下個人數據，大大保護了使用者的隱私。

 

  應用場景

 

Aleo作爲Layer1層，其可編程性可類比於以太坊，且增加了隱私保護、高TPS 等特點， 基於Aleo進行开發的項目，都可以使用零知識證明達到隱私保護的功能。

 

不僅如此，團隊提出的可選擇退出隱私(opt-outprivacy)，還可讓用戶將交易默認爲隱私模式，也就是要讓用戶有選擇地的公开自己想公开的資訊，尤其是DeFi。

 

DeFi在2020年出現爆發式增長，許多案例都表明了可編程性對於任何區塊鏈⽹絡表現的重要性。但⽤⼾不得不在隱私、可編程性兩者之間做出選擇，結果就是用戶地址交易歷史是透明的。

 

而Zcash爲⽤⼾提供了完整的隱私，但可編程性有限、以太坊提供強⼤的可編程性，但隱私卻有限。而若通過Aleo的零知識證明解決方案，意味着能夠利用匿名方式，隱藏所有交易細節。

 

  挖礦機制

Aleo目前主要還是需要使用顯卡機去挖礦，同時Aleo的挖礦算法也對CPU與GPU有相對應的要求，等同於以太坊POW的升級，會承接部分以太坊礦工。

 

Aleo採用的挖礦邏輯是：挖礦設備根據要求去完成快速傅裏葉變換（Fast Fourier Transform, FFT）和多標量乘法（Multi-Scalar Multiplication ,MSM）算法的計算任務，挖礦者需要在規定時間內產生有效證明。

 

單位時間內完成有效證明次數的算力單位爲PPS，這也個是衡量挖礦設備能獲得多少Aleo 代幣獎勵的唯一標准，與傳統比特幣挖的統計算力單位 (H/s) 完全不同。

 

目前市面上所謂的Aleo代幣，主要是指上半年測試網Testnet2（CPU競爭）的代幣，前不久啓動了testnet3。 

 

目前來看，要想有高產出，顯卡至少是3080Ti，顯存10G以上，CPU32核以上，但後續電費可能皆可能會超出礦工預算。

 

但無論變換哪種配置與方案，Aleo代幣獎勵只跟機器能產生的PPS算力相關，所以礦工最終只需要關注在每PPS的投入成本和產生的收益即可。

 

Testnet3分爲三階段，並提供2500萬代幣。

 

第一階段主要針對开發者的激勵措施，比如編寫、部署程序等。第二階段面向證明者（礦工）以及开啓snarkOS和snarkVM的漏洞賞金計劃。第三階段才是大衆所能參與的驗證者生產區塊獲得代幣獎勵。

 

至於經濟模型，Aleo總融資爲2.28億美元，目前市場上預估Aleo初始流通率會落在15%左右，等同於流通市值會在4億美元左右，總市值則是28.3億美元。

 

  團隊信息

 

Aleo團隊由來自谷歌、亞馬遜和Meta等公司以及加州大學伯克利分校、紐約大學和康奈爾大學等研究型大學的世界級密碼學家、工程師、設計師和運營商組成。

 

Aleo的CEO Howardwu是四位Co-founders中的代言人，他時常負責出面各類媒體對外發言。

 

Howardwu畢業於加州大學伯克利分校的CS和Math學士及碩士學位，本科畢業後在Google任職SottwareEngineer，一年後則回UCB完成碩士學位，畢業後創立Aleo。

 

從HowardWu的Github主頁代碼貢獻經歷中可以看出，他從2014年开始就前後給錢包、交易所、IPFS和以太坊等項目貢獻過代碼。

 

Aleo的CFO MichaelBeller 則畢業於康奈爾大學，有資管類初創企業的連續創業經驗。

 

負責Aleo編程語言Leo开發的 CollinChin 則同樣畢業於加州大學伯克利分校。

 

  融資情況

 

2021年4 月由a16z領投的2800萬美元A輪融資。

 

2022年2月，由Kora Management LP和SoftBank Vision Fund 2領投的B輪融資中籌集了2億美元，估值14.5億美元。

 

這是zk賽道有史以來規模最大的一輪融資。

 

  主流隱私計算技術路线

 

多方安全計算（MPC）

 

由中國科學院院士姚期智於1982年提出，其技術邏輯即是在一個分布式網絡中，有N個互不信任的節點，每個節點持有數據x，並協同執行函數f(x)，最終得到各自的結果y，若各節點的y值相等，則可輸出爲計算的結果。

 

MPC的最大優點是做到了數據的百分百匿名，並且計算的結果也可以做到相對精確，目前所遇上的挑战點則是對帶寬的要求極高，一旦協同參與者數量變多時，則會影響通訊質量。

 

在區塊鏈領域，MPC的使用範圍主要爲公鏈PlatON、錢包Firelocks、ZenGo。如PlatON就是通過疊加同態加密和安全多方計算，以實現隱私計算，保證輸入數據以及計算邏輯本身的隱私。 

 

零知識證明（ZKP）

 

零知識證明的研究最早始於1985年，由Goldwasser、Silvio Micali等多位學者提出。

 

零知識證明是一種提高安全性的加密協議，此種技術可以讓示證者向驗證者確認資料真實性，但卻無需透露任何其他訊息。例如在加密貨幣的交易中，就可以讓用戶之間可以正常交易、確認錢包內資金安全性，但是仍然可以隱藏交易兩方在實體世界中的真實身份。

 

由於使用該技術的公鏈數量衆多，逐漸成爲了Web3的單獨分支，因此出現了一些ZK賽道、ZK系公鏈等。

 

但由於零知識證明开發難度也較高，目前以零知識證明爲主要技術實現途徑的隱私Layer1公鏈都處於測試與开發階段，零知識證明機制轉化成計算機程序語言後應用最廣泛的技術則有兩個——zk-SNARK 和 zk-STARK。

 

可信執行環境（TEE）

 

可信執行環境（Trusted execution environment，TEE）基於硬件安全的CPU實現了基於內存隔離的安全計算，可在保證計算效率的前提下完成隱私保護的計算。

 

TEE是一種具有運算和儲存功能，能提供安全性和完整性保護的獨立處理環境，基本思想是：在硬件中爲敏感數據單獨分配一塊隔離的內存，所有敏感數據的計算均在這塊內存中進行，並且除了經過授權的接口外，硬件中的其他部分不能訪問這塊隔離的內存中的信息。以此來實現敏感數據的隱私計算。

 

Secret Network就是利用可信執行環境確保交易數據在執行期間保持安全和私密，能夠隱藏代幣及合約的交易歷史和狀態變化。

 

  鏈茶點評

 

區塊鏈應用的隱私性成爲許多人都特別關注的議題，過去市場上推出了很多算法，包含零知識證明等應用。但目前還沒有出現突破性的項目，這也正是Aleo的機會之所在。

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