Aleo: تحقيق الخصوصية وقابلية التوسع من خلال zk-SNARKs

Aleo هو مشروع blockchain يركز على حماية الخصوصية، من خلال تقنية zk-SNARKs (ZKP) لتحقيق خصوصية أعلى وقابلية للتوسع. الفكرة الأساسية للمشروع هي تمكين المستخدمين من التحقق من الهوية ومعالجة البيانات دون الكشف عن البيانات الشخصية.

ستتناول هذه المقالة ملخص مشروع Aleo وآخر مستجداته، بالإضافة إلى تقديم تحليل مفصل للخوارزمية الجديدة التي أطلقوها تحت اسم puzzle.

ملخص المشروع

خصوصية

جوهر Aleo هو zk-SNARKs( ZKPs) التقنية، مما يتيح تنفيذ المعاملات والعقود الذكية مع الحفاظ على الخصوصية. تفاصيل معاملات المستخدم، مثل المرسل ومبلغ المعاملة، مخفية بشكل افتراضي. لا تحمي هذه التصميم خصوصية المستخدمين فحسب، بل تسمح أيضًا بالكشف الانتقائي عند الحاجة، مما يجعلها مناسبة جدًا لتطوير تطبيقات DeFi. تشمل مكوناته الرئيسية:

1. لغة تجميع Leo: مقتبس من لغة Rust ، ويستخدم بشكل خاص لتطوير (ZKApps) تطبيق المعرفة الصفرية ، مما يقلل من متطلبات معرفة التشفير للمطورين.

2. snarkVM و snarkOS: يسمح snarkVM بالتنفيذ خارج السلسلة، والتحقق فقط من نتائج الحساب على السلسلة، مما يعزز الكفاءة. يضمن snarkOS أمان البيانات والحسابات، ويسمح بتنفيذ الوظائف بدون إذن.

3. zkCloud: يوفر بيئة حساب خارج السلسلة آمنة وخاصة، ويدعم التفاعل البرمجي بين المستخدمين والمنظمات وDAO.

يوفر Aleo أيضا بيئة تطوير متكاملة (IDE) ومجموعة تطوير برمجيات (SDK) لدعم المطورين لكتابة التطبيقات ونشرها بسرعة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمطورين نشر التطبيقات في سجل برامج Aleo دون الاعتماد على أطراف ثالثة ، مما يقلل من مخاطر النظام الأساسي.

قابلية التوسع

تتبنى Aleo طريقة المعالجة خارج السلسلة، حيث يتم أولاً حساب الإثبات على جهاز المستخدم، ثم يتم تحميل نتيجة التحقق فقط إلى البلوكشين. تعمل هذه الطريقة على تحسين سرعة معالجة المعاملات وقابلية توسيع النظام بشكل كبير، مما يتجنب ازدحام الشبكة والتكاليف المرتفعة كما هو الحال في إيثريوم.

آلية الإجماع

أدخلت Aleo آلية إجماع AleoBFT، وهي آلية هجين تجمع بين الفورية النهائية للمدققين وقدرة الحوسبة للمدعين. لا تعزز AleoBFT فقط مستوى اللامركزية في الشبكة، بل تعزز أيضاً الأداء والأمان.

1. التجزئة السريعة النهائية: تضمن AleoBFT تأكيد كل كتلة بعد إنشائها مباشرة، مما يعزز استقرار العقد وتجربة المستخدم.

2. ضمان اللامركزية: من خلال فصل إنتاج الكتلة عن توليد coinbase ، يكون المدققون مسؤولين عن إنشاء الكتل ، ويقوم المدققون بإجراء حسابات إثبات ، مما يمنع بعض الكيانات من احتكار الشبكة.

3. آلية الحوافز: يتشارك المدققون والمثبتون مكافآت الكتلة؛ يشجع المثبتون على أن يصبحوا مدققين من خلال رهن الرموز، مما يعزز درجة لامركزية الشبكة وقدرتها الحاسوبية.

يسمح Aleo للمطورين بإنشاء تطبيقات خالية من الغاز ، مما يجعله مثاليا للتطبيقات طويلة الأمد مثل التعلم الآلي.

التقدم الأخير

ستطلق Aleo شبكة اختبار محفزة في 1 يوليو ، وإليك بعض التحديثات المهمة:

1. تم التصويت على ARC-100: تم تمرير اقتراح ARC-100( "أفضل الممارسات الامتثالية لمطوري وموفري Aleo"، والذي يتناول جوانب الامتثال، وتدابير الأمان مثل حجز الأموال على شبكة Aleo وتأخير الإيداع. انتهت عملية التصويت ) وتمت الموافقة عليها. الفريق يقوم بإجراء التعديلات النهائية.

2. برنامج حوافز المدققين: سيبدأ هذا البرنامج في 1 يوليو، ويهدف إلى التحقق من آلية الألغاز الجديدة. سيستمر البرنامج حتى 15 يوليو، وخلال هذه الفترة سيتم توزيع مليون نقطة Aleo كمكافأة. ستحدد نسبة النقاط التي يولدها العقد النصيب الخاص بهم من المكافآت، ويجب على كل مدقق كسب ما لا يقل عن 100 رمز للحصول على المكافأة. التفاصيل المحددة لم تُحسم بعد.

3. العرض الأولي والعرض المتداول: يبلغ إجمالي العرض الأولي 1.5 مليار توكن، والعرض المتداول الأولي حوالي 10%( لم يتم تحديده نهائيًا). تأتي هذه التوكنات أساسًا من مهام Coinbase(7500000)، وسيتم توزيعها على مدار الأشهر الستة الأولى، بما في ذلك مكافآت التراهن وتشغيل المصدقين والتحقق من العقد.

4. إعادة تعيين Testnet Beta: هذه هي آخر إعادة تعيين للشبكة، وبعد الانتهاء منها لن يتم إضافة ميزات جديدة، ستصبح الشبكة مشابهة للشبكة الرئيسية. تم إجراء إعادة التعيين لإضافة ARC-41 وميزة اللغز الجديدة.

5. تجميد الشفرة: تم الانتهاء من تجميد الشفرة قبل أسبوع.

6. خطة توسيع المدقق: العدد الأولي للمدققين هو 15 ، بهدف الزيادة إلى 50 خلال العام والوصول في النهاية إلى 500. يتطلب الأمر 10,000 رمز مميز لتصبح مفوضا و 10 ملايين رمز لتصبح مدققا ، وسوف تنخفض هذه المبالغ تدريجيا بمرور الوقت.

تحليل خوارزمية Synthesis Puzzle

قامت Aleo مؤخرا بتحديث أحدث إصدار من خوارزمية الألغاز ، والتي لم تعد تركز على توليد نتائج إثبات zk ، وتزيل حساب MSM و NTT ، وتركز على توليد شهود البيانات الوسيطة قبل إنشاء البراهين.

! تفسير أحدث خوارزمية Synthesis Puzzle: قيادة ثورة خصوصية Web3

عملية الإجماع

على مستوى بروتوكول الإجماع ، يكون المعلم والمدقق مسؤولين عن إنشاء حل نتيجة الحساب وإنشاء الكتلة ، على التوالي ، وتجميع الحل وتعبئته. العملية هي كما يلي:

1. يقوم Prover بحساب الألغاز لبناء الحلول وإرسالها إلى الشبكة.

2. يقوم المدقق بتجميع المعاملات والحلول للكتلة الجديدة التالية ، ويضمن أن عدد الحلول لا يتجاوز حد الإجماع (MAX_SOLUTIONS)

3. يتطلب التحقق من شرعية الحل أن يتطابق epoch_hash مع latest_epoch_hash الذي يحتفظ به validator، وأن يتوافق proof_target المحسوب مع latest_proof_target الذي يحتفظ به validator في الشبكة، وفي نفس الوقت يجب أن يكون عدد الحلول المضمنة في هذه الكتلة أقل من الحد الأقصى المتفق عليه.

4. الحل الفعال يمكن أن يحصل على مكافأة إجماع

شرح لغز التركيب

أحدث إصدار من جوهر الخوارزمية يسمى Synthesis Puzzle، حيث يتم إنتاج EpochProgram مشترك ثابت لكل فترة زمنية (epoch). من خلال بناء دائرة إثبات R1CS للإدخال وEpochProgram، يتم إنتاج تعيين R1CS المقابل ( أي الشاهد ) ويستخدم كعقدة ورقة في شجرة Merkle. بعد حساب جميع عقد الأوراق، يتم إنشاء جذر Merkle وتحويله إلى proof_target للحل. تفاصيل عملية البناء لـ Synthesis Puzzle والمعايير هي كما يلي:

1. كل عملية حساب puzzle تُسمى nonce، وهي مُركبة من عنوان استلام مكافأة التعدين، و epoch_hash، ورقم عشوائي counter، وعند الحاجة إلى حساب solution جديدة يمكن الحصول على nonce جديدة من خلال تحديث counter.

2. في كل epoch، يجب على جميع prover في الشبكة حساب EpochProgram نفسه، والذي يتم سحبه من مجموعة التعليمات باستخدام الأرقام العشوائية الناتجة عن epoch_hash الحالي، منطق السحب هو:

   • مجموعة التعليمات ثابتة ، وتحتوي كل (instruction) تعليمات على عملية حسابية واحدة أو أكثر ، ولكل تعليمات وزن وعدد عمليات محدد مسبقا
   • أثناء أخذ العينات ، يتم إنشاء رقم عشوائي حسب epoch_hash الحالي ، ويتم الحصول على التعليمات من مجموعة التعليمات جنبا إلى جنب مع الأوزان حسب الرقم العشوائي وترتيبها بالترتيب ، ويتم إيقاف أخذ العينات بعد وصول عدد العمليات التراكمية إلى 97
   • تجميع جميع التعليمات في برنامج Epoch

3. استخدام nonce كعينة عشوائية لتوليد مدخلات EpochProgram

4. تجميع R1CS و input للبرنامج EpochProgram المقابل، وإجراء حساب تعيين witness(R1CS )

5. بعد حساب جميع الشهود، سيتم تحويل هؤلاء الشهود إلى تسلسل أوراق الشجرة ميركل المقابلة، الشجرة ميركل هي شجرة ميركل K-ary بعمق 8.

6. احسب جذر المركل وقم بتحويله إلى proof_target الحل ، وحدد ما إذا كان يفي latest_proof_target العصر الحالي ، إذا كان الأمر كذلك ، فقد نجح الحساب ، وقم بإرسال عنوان المكافأة ، epoch_hash والعداد المطلوب لمدخلات البناء كحل وبثه

7. يمكن تحديث مدخلات EpochProgram عدة مرات لحساب الحلول من خلال طريقة تكرار العداد في نفس epoch.

! [تفسير أحدث خوارزمية Synthesis Puzzle: قيادة ثورة خصوصية Web3](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-248292393dc48af499b670cbe18d5eaf.webp019283746574839201

) تغييرات وتأثيرات التعدين

بعد هذا التحديث، تحول puzzle من توليد proof إلى توليد witness، حيث تكون منطق حساب جميع الحلول داخل كل epoch متسقة ولكن منطق الحساب في epochs المختلفة يختلف بشكل كبير.

تتخلى هذه التحديثات تمامًا عن أساليب تحسين GPU المستخدمة على نطاق واسع في الشبكة التجريبية السابقة، وفي الوقت نفسه، نظرًا لأن عملية توليد الشاهد تحدث أثناء تنفيذ برنامج يتغير مع تغييرات الإيبوك، ستوجد بعض الاعتمادات في تنفيذ التعليمات بشكل تسلسلي، لذا فإن تحقيق التوازي يمثل تحديًا كبيرًا.