Aleo i architektura beztrustowej prywatnosci: Jak dowody zerowej wiedzy napedzaja pierwsza prywatna blockchainowa platforme smart kontraktow

Podsumowanie

Artykuł zawiera trzy części przeznaczone dla różnych typów czytelników:

🟦 Dla ciekawych (poziom początkujący): Dopiero wchodzisz w świat krypto albo po prostu chcesz dowiedzieć się, o co chodzi? Zacznij tutaj.
🟨 Dla fanów krypto (poziom średniozaawansowany): Wiesz, czym różni się staking od slashingu? To część dla Ciebie.
🟥 Dla budowniczych (poziom zaawansowany): Szczegółowe omówienie działania systemu, kompromisów projektowych oraz strategicznego kontekstu,.

Wybierz część, która najlepiej odpowiada Twojemu poziomowi wiedzy i zainteresowaniom, lub przeczytaj wszystkie, aby uzyskać pełniejszy obraz.

🟦 Dla ciekawych (poziom początkujący)

Sieci blockchain umożliwiły powstanie cyfrowego zaufania.
Po raz pierwszy nieznajomi mogli koordynować przesyłanie wartości i wykonywanie logiki bez pośredników, ponieważ wszystko było przejrzyste i publiczne.
Jednak ta sama przejrzystość szybko stała się ich największą wadą.

Każdy portfel, każda płatność i każdy smart contract ujawniał dane użytkownika całemu światu.
Web3, które obiecywało autonomię, stało się najbardziej odsłoniętym systemem finansowym, jaki kiedykolwiek powstał.

Aleo odwraca ten model.
W przeciwieństwie do większości sieci blockchain Aleo nie przechowuje publicznych sald ani jawnych zmiennych stanu.
Wszystkie dane użytkowników są domyślnie zaszyfrowane.
Mimo to sieć potrafi zweryfikować, że każda transakcja jest poprawna i zgodna z zasadami.

Jest to możliwe dzięki temu, że Aleo nie ujawnia danych, lecz przedstawia matematyczny dowód, że transakcja została wykonana poprawnie.
Użytkownik lub delegowany prover wykonuje program prywatnie na swoim urządzeniu i generuje dowód kryptograficzny.
Do sieci blockchain trafia sam dowód, a nie dane.

Validatorzy weryfikują system matematyczny w milisekundach i aktualizują stan sieci za pomocą nowych zaszyfrowanych rekordów oraz nowego korzenia stanu.
Sieć widzi, że nastąpiła poprawna transakcja, ale nie widzi żadnych jej szczegółów.

Aleo zachowuje podstawowe obietnice decentralizacji, czyli weryfikowalną integralność, jednocześnie przywracając to, co zniknęło ze świata cyfrowego: prywatność jako standard.

🟨 Dla fanów krypto (poziom średniozaawansowany)

Kluczową innowacją Aleo jest oddzielenie wykonania od weryfikacji.
W większości sieci blockchain każdy node ponownie wykonuje każdą transakcję, aby upewnić się, że stan jest poprawny.

Aleo odwraca ten model.
Użytkownicy wykonują obliczenia poza siecią, a następnie przesyłają dowód zerowej wiedzy potwierdzający, że program został wykonany prawidłowo.
Sieć blockchain weryfikuje dowód zamiast wykonywania kodu, co czyni system szybszym, bardziej wydajnym i prywatnym z założenia.

Aplikacje pisane są w języku Leo, czyli wysokopoziomowym języku zaprojektowanym do budowania obwodów ZK.
Kod Leo jest wykonywany w snarkVM, które generuje zk SNARK, czyli matematyczny dowód poprawnego wykonania programu.

Validatorzy w snarkOS weryfikują taki dowód przy użyciu publicznego klucza weryfikacyjnego, nie widząc żadnych prywatnych danych wejściowych, wyjściowych ani tożsamości.

Prywatny stan w Aleo jest przechowywany jako zaszyfrowane rekordy, podobne do UTXO w Bitcoin, ale w pełni zaszyfrowane.
Tylko właściciel może je odszyfrować lub rozpoznać.

Sieć blockchain widzi jedynie zaszyfrowane zobowiązania (commitments) i aktualizuje drzewo Merkle reprezentujące zaszyfrowany globalny stan.

Konsensus jest realizowany przez AleoBFT, szybki protokół proof of stake inspirowany Narwhal i Bullshark.
Równolegle Proof of Succinct Work zachęca niezależnych proverów do generowania dowodów i tworzy rynek obliczeń ZK, który popycha naprzód optymalizacje sprzętowe i skalowanie.

Połączenie proof of stake oraz proof of succinct work tworzy system, który nagradza zarówno kapitał, jak i moc obliczeniową.
Aleo staje się siecią blockchain łatwą do weryfikacji, prywatną z natury i skalowalną poziomo.

🟥 Dla twórców i założycieli (poziom zaawansowany)

Aleo to pierwsza w pełni funkcjonalna sieć blockchain warstwy 1 zaprojektowana specjalnie do prywatnego wykonywania smart contractów przy użyciu Zero Knowledge.
Nie jest to dodatek do istniejącej architektury, ale kompletny stos technologiczny zbudowany wokół ZK.

Leo definiuje logikę aplikacji, snarkVM wykonuje tę logikę poza siecią, a snarkOS wraz z AleoBFT weryfikuje dowody i utrzymuje zaszyfrowany globalny stan.

Kluczowym elementem jest podwójny model stanu.
Program może posiadać zarówno stan prywatny (zaszyfrowane rekordy), jak i stan publiczny (jawną część).
Deweloper decyduje, co powinno być widoczne, a co zachowane w poufności.

Oddzielenie wykonania od weryfikacji tworzy nowe możliwości.
Nie przesyła się do sieci danych, lecz dowody, że obliczenia były poprawne.

Pozwala to budować rozwiązania, które wcześniej nie były możliwe:

• prywatne DeFi z ukrytymi pozycjami,

• systemy tożsamości z atestacjami Zero Knowledge,

• procesy korporacyjne, w których dane muszą pozostać poufne,

• narzędzia zgodności, w których zasady są weryfikowalne bez ujawniania danych.

Ekonomia Aleo łączy dwa rynki:

• proof of stake, który zabezpiecza konsensus,

• proof of succinct work, który napędza rynek obliczeń ZK.

To tworzy równowagę pomiędzy kapitałem a zasobami obliczeniowymi.

Istnieją kompromisy: koszt dowodzenia, ewentualna centralizacja sprzętowa oraz niejasność regulacyjna związana z prywatnością.

Jednak strategiczna wartość Aleo jest jasna.
Aleo zamienia Zero Knowledge z opcjonalnej funkcji w pełny model wykonywania.
Jeśli Bitcoin udowodnił, że kod może przenosić wartość, a Ethereum, że kod może wykonywać logikę, Aleo dowodzi, że kod może być prywatny i nadal godny zaufania.

Podziękowania

Ten artykuł powstał przy wsparciu merytorycznym i technicznym od @zklim5389 oraz @snarkworld z zespołu Aleo.
Ich uwagi pomogły doprecyzować fragmenty dotyczące zaszyfrowanego stanu, granic delegowanego dowodzenia oraz architektury dowodzenia i konsensusu.
Wszelkie ewentualne błędy są wyłącznie po naszej stronie.

**Wprowadzenie: od przejrzystości do prywatności

Kiedy pojawił się Bitcoin, rewolucją była pełna otwartość.
Każda transakcja była widoczna, każda reguła jawna, każdy node mógł wszystko zweryfikować.
Przejrzystość stała się fundamentem zaufania.

Następnie zbudowaliśmy tysiące sieci blockchain opartych na tej samej zasadzie.
Z czasem okazało się, że stworzyliśmy systemy, w których nic nie pozostaje prywatne.

Każdy portfel ujawnia historię.
Każdy smart contract pokazuje, co robi użytkownik.
Nawet adresy pseudonimowe można śledzić na podstawie wzorców i czasu wykonania.

Przejrzystość jest doskonała do audytowania protokołów, ale fatalna dla ludzi.

Nie można prowadzić firmy, płacić pracownikom ani handlować bez pozostawiania trwałego śladu widocznego dla konkurencji, botów lub kogokolwiek zainteresowanego.
W świecie opartym na sieciach blockchain prywatność stała się nowym deficytowym dobrem.

To postawiło przed twórcami jedno kluczowe pytanie:

Jak sieć blockchain może zachować zaufanie, jeśli użytkownicy mają prawo do prywatności?

Aby osiągnąć konsens, wszystkie nodes muszą widzieć ten sam stan.
Tradycyjnie oznaczało to konieczność ponownego wykonania tego samego kodu i zobaczenia tych samych danych.
Ale gdy dane są ukryte, nodes nie mogą ocenić wyniku.

Jeśli nodes nie mogą sprawdzić poprawności, nie mogą zaufać.
A jeśli mają ufać, prywatność znika.

To był impas: paradoks prywatności w sieciach blockchain.
Dopóki nie pojawiła się nowa klasa kryptografii, która pozwoliła złamać ten paradygmat.

Przełom w Zero Knowledge

Wyobraź sobie, że masz dwa identycznie wyglądające przedmioty, jeden czerwony, drugi zielony.
Twój znajomy jest daltonistą i nie wierzy, że się różnią.
Chcesz mu to udowodnić, nie zdradzając, który jest który.

Proponujesz prostą grę:

1. Twój znajomy chowa oba przedmioty za plecami i może je zamienić miejscami lub nie.
2. Pokazuje je z powrotem i pyta: "Czy je zamieniłem".
3. Ty odpowiadasz poprawnie za każdym razem.

Po wielu rundach znajomy dochodzi do wniosku, że naprawdę potrafisz odróżnić te przedmioty,
mimo że nigdy nie zdradziłeś, który jest czerwony, a który zielony.

To jest ludzki odpowiednik dowodu zerowej wiedzy.
Udowadniasz, że coś wiesz, ale nie ujawniasz, co tak naprawdę wiesz.

W kryptografii zamiast kolorowych przedmiotów mamy dane prywatne,
a zamiast pytań i odpowiedzi mamy wyzwania matematyczne.
Prover zna sekret, ale tak konstruuje dowód, aby weryfikator był pewien, że reguły zostały zachowane.

Współczesne dowody Zero Knowledge sprowadzają całe to interaktywne wyzwanie do jednej kompaktowej struktury matematycznej,
którą każdy może natychmiast zweryfikować.

Jak Aleo przekształca to w działający system

Aleo zaczyna od radykalnego założenia:
cała sieć blockchain powinna być zaszyfrowana.

Salda, stan aplikacji i interakcje użytkowników istnieją jako zaszyfrowane rekordy, niewidoczne dla nikogo poza właścicielem.
W tradycyjnej sieci blockchain taki model uniemożliwiłby konsens, ponieważ nodes nie widziałyby danych potrzebnych do weryfikacji transakcji.

Aleo rozwiązuje to za pomocą dowodów Zero Knowledge.

Zamiast ujawniać dane, użytkownik ujawnia dowód, że wykonał kod zgodnie z zasadami.

W praktyce dowód stwierdza jedną rzecz:

"Wykonałem ten program poprawnie, zgodnie z jego logiką".

Na tej podstawie Aleo zmienia sposób wykonywania programów w sieci blockchain.

W tradycyjnym modelu każdy node ponownie wykonuje tę samą transakcję.
W Aleo użytkownicy lub delegowani proverzy wykonują programy prywatnie, poza siecią,
a do sieci trafia jedynie dowód i zaszyfrowane wyniki.

Sieć nie widzi wejść ani wyjść programu.
Zachowuje jedynie zaszyfrowane zobowiązania oraz nowy korzeń drzewa Merkle, który reprezentuje globalny zaszyfrowany stan.

Validatorzy weryfikują dowód w milisekundach, korzystając z publicznego klucza weryfikacyjnego programu.
Mogą potwierdzić poprawność, nie widząc żadnych danych.

W efekcie obliczenia w Aleo odbywają się prywatnie, a ich weryfikacja publicznie.
Pozwala to osiągnąć prawdziwie prywatne salda, prywatne transakcje i prywatną logikę smart contractów.

Prywatność i weryfikowalność przestają być przeciwieństwami.
Aleo łączy je w jednym modelu.

Aleo a historia prywatnych sieci blockchain

Dowody Zero Knowledge nie są nowością.
Przed Aleo wykorzystywano je głównie do prywatnych płatności lub do kompresji danych, ale nigdy jako podstawę całej platformy obliczeniowej.

Aleo jest pierwszym projektem, który zbudował kompletną platformę smart contractów opartą całkowicie na wykonywaniu off chain i dowodach ZK.

Poniżej zestawienie wcześniejszych projektów:

W przeciwieństwie do wcześniejszych projektów Aleo nie dodaje prywatności jako modułu.
Aleo buduje całą architekturę wokół prywatności i Zero Knowledge.

Programy są pisane w Leo, wykonywane w snarkVM, a weryfikowane przez snarkOS.
Ta integracja sprawia, że Aleo jest pierwszą w pełni prywatną siecią blockchain ogólnego przeznaczenia.

Jak działa Aleo

Aleo opiera się na idei:

użytkownik wykonuje program lokalnie, a sieć blockchain weryfikuje dowód globalnie.

Każda transakcja i każda zmiana stanu opiera się na tym mechanizmie.

Aby to wyjaśnić, analizujemy trzy główne komponenty: snarkVM, snarkOS oraz język Leo.
Następnie prześledzimy przykład prywatnej transakcji.

Kluczowy mechanizm: oblicz lokalnie, udowodnij globalnie

W sieciach blockchain każdy node wykonuje program ponownie, aby potwierdzić poprawność stanu.
Aleo eliminuje ten wymóg.

Proces wygląda tak:

1. Użytkownik wykonuje program lokalnie (lub przy użyciu delegowanego proverza).

2. Lokalna maszyna snarkVM tworzy dowód ZK poprawnego wykonania.

3. Do sieci wysyłany jest dowód oraz zaszyfrowane wyniki.

4. Validatorzy weryfikują dowód, co zajmuje milisekundy.

5. Sieć aktualizuje zaszyfrowany globalny stan.

Sieć zachowuje spójność, a dane pozostają poufne.

Główne komponenty Aleo

snarkVM – prywatna maszyna wirtualna

snarkVM wykonuje programy poza siecią i tworzy dowody zamiast jawnych wyników.
Przekształca kod Leo w obwody arytmetyczne i generuje zk SNARK.

snarkOS – warstwa sieci blockchain

snarkOS odpowiada za:

• weryfikowanie dowodów,

• zapisywanie zaszyfrowanych zobowiązań,

• aktualizację drzewa Merkle reprezentującego zaszyfrowany stan.

Podstawą konsensusu jest AleoBFT, protokół proof of stake.
Dodatkowo Proof of Succinct Work wprowadza rynek obliczeń ZK.

Leo – język prywatnych aplikacji

Leo pozwala deweloperowi wyraźnie wskazać, co jest prywatne, a co publiczne.
Kompilator automatycznie buduje obwód SNARK, bez konieczności znajomości kryptografii.

Przykład: cykl życia prywatnej transakcji

Załóżmy, że Alice wysyła 30 kredytów Aleo do Boba.

1. Wykonanie lokalne

Program transfer_private() wykonuje się w snarkVM.
Powstaje:

• nowy rekord zaszyfrowany dla Boba (30 kredytów),

• rekord zwracający resztę Alice (20 kredytów),

• rekord opłaty zostaje spalony.

2. Generowanie dowodu

snarkVM tworzy dowód, że:

• suma wyjść równa się wejściu,

• Alice była uprawniona do wydania rekordu,

• logika programu została zachowana.

3. Wysłanie transakcji

Wallet wysyła dowód i zaszyfrowane rekordy do sieci.

4. Aktualizacja stanu

Validatorzy:

• oznaczają stary rekord jako zużyty przy użyciu nullifiera,

• dodają nowe rekordy do Merkle tree,

• aktualizują globalny korzeń stanu.

5. Odkrycie rekordu przez Boba

Wallet Boba skanuje zobowiązania i sprawdza, które może odszyfrować przy użyciu view key.
Tylko Bob widzi zawartość rekordu.

Jak Aleo wypada na tle innych systemów

Aleo jest pierwszą siecią blockchain, w której każda aplikacja używa tego samego schematu kryptograficznego.
Nie ma wyjątków, modułów prywatności ani dodatkowych warstw.
Prywatność jest fundamentem modelu wykonania.

W jednym zdaniu:

Aleo zastępuje model wykonuj wszystko wszędzie jednoczesnym modelem udowodnij raz, zweryfikuj wszędzie.

Decyzje projektowe i kompromisy

Model Aleo wydaje się prosty, ale składa się z wielu przemyślanych decyzji architektonicznych.
Każda z nich wprowadza kompromisy pomiędzy wygodą, efektywnością, prywatnością i złożonością.

Dlaczego Aleo wybrało wykonywanie off chain

Większość sieci blockchain wymaga, aby każdy node ponownie wykonał każdą transakcję.
Gwarantuje to bezpieczeństwo, ale powoduje ogromną nadmiarowość obliczeń.

Aleo zadało podstawowe pytanie:
co się stanie, jeśli oddzielimy wykonanie od weryfikacji.

Dzięki temu:

• użytkownicy lub proverzy wykonują program prywatnie, poza siecią,

• sieć nie musi wykonywać programu, lecz jedynie weryfikuje krótki dowód,

• koszt weryfikacji pozostaje stały, niezależnie od złożoności programu.

To zmienia ekonomię wykonywania smart contractów.
Zamiast płacić za wykonanie programu przez każdą maszynę w sieci, płacisz raz za dowód, a sieć zyskuje bezpieczeństwo przez weryfikację matematyczną.

Jak działają tradycyjne sieci

Po przyjściu transakcji node musi:

1. wykonać smart contract,

2. przeliczyć wszystkie stany pośrednie,

3. zaktualizować stan globalny,

4. porównać wynik z innymi nodes.

Jeśli w sieci działa 10 tysięcy nodes, ta sama logika jest wykonywana 10 tysięcy razy.
To bezpieczne, ale:

• nieefektywne,

• powolne,

• całkowicie publiczne.

Każdy obserwator może prześledzić, kto wykonał jaką akcję i dlaczego.

Jak działa Aleo

Na Aleo node:

1. pobiera dowód wygenerowany off chain,

2. weryfikuje go przy użyciu klucza weryfikacyjnego programu,

3. aktualizuje drzewo Merkle i globalny korzeń stanu.

To wszystko.

Node nie wykonuje programu, nie widzi danych wejściowych ani wyjściowych, nie zna logiki obliczeń.
Sprawdza jedynie poprawność matematyczną.

W efekcie sieć blockchain staje się weryfikatorem, a nie maszyną wykonującą obliczenia.

Prywatność jako standard, nie opcja

Większość projektów traktuje prywatność jako dodatek.
Aleo traktuje ją jako bazowe założenie architektury.

Każdy stan jest:

• zaszyfrowany,

• posiadany przez jedną osobę,

• zużywany i zastępowany nowym rekordem podczas transakcji.

W przeciwieństwie do modelu UTXO w Bitcoin, rekordy Aleo są całkowicie ukryte.
Tylko właściciel może je odszyfrować lub rozpoznać.

Jeśli deweloper chce, by jakaś część była jawna, musi oznaczyć ją jako public w kodzie Leo.

Zyskiem jest automatyczne dziedziczenie prywatności przez każdą aplikację.
Kosztem jest trudniejsze tworzenie narzędzi analitycznych i diagnostycznych, które w tradycyjnych sieciach blockchain są oparte na publicznym stanie.

Równowaga pomiędzy skalowalnością i decentralizacją

Architektura Aleo łączy proof of stake oraz proof of succinct work, co tworzy dwa różne rynki proverów:

Validatorzy

• stakują token ALEO,

• utrzymują AleoBFT,

• zamawiają transakcje i finalizują bloki,

• weryfikują dowody ZK,

• utrzymują zaszyfrowany globalny stan.

Delegowani proverzy

• generują dowody dla użytkowników,

• wykonują ciężką pracę obliczeniową,

• działają na poziomie aplikacyjnym,

• ułatwiają korzystanie z Aleo na urządzeniach mobilnych lub słabszych komputerach.

Puzzle proverzy (PoSW)

• rozwiązują zagadki SNARK definiowane przez protokół,

• rywalizują o wynagrodzenie blokowe,

• poprawiają globalną wydajność generowania dowodów.

Te trzy grupy tworzą dwa powiązane rynki:

1. rynek dowodzenia transakcji,

2. rynek obliczeń sieciowych PoSW.

Mimo większej złożoności otrzymujemy system samowzmacniający:

• lepszy sprzęt proverów poprawia szybkość delegowanego dowodzenia,

• lepsze dowodzenie poprawia UX,

• lepsze UX przyciąga użytkowników i zwiększa zapotrzebowanie na dowody.

Kompromis w UX

Prywatność jest kosztowna obliczeniowo.
Generowanie dowodu ZK może trwać od kilku sekund do kilku minut, w zależności od sprzętu i rozmiaru programu.

To stwarza problemy dla:

• aplikacji mobilnych,

• gier,

• interaktywnych narzędzi,

• streaming payments,

• aplikacji wymagających natychmiastowej reakcji.

Aleo wprowadza delegowane dowodzenie, aby zmniejszyć ten koszt.

Wallet generuje żądanie autoryzacji, podpisuje je kluczem prywatnym i wysyła do proverza.
Delegowany prover może zobaczyć dane wejściowe i wyjściowe, ponieważ są one w żądaniu w formie jawnej, i generuje dowód.

Delegowany prover:

• może wygenerować dowód,

• widzi dane transakcji,

• nie może zmodyfikować danych (dowód byłby niepoprawny),

• nie może wydać środków (nie ma klucza prywatnego użytkownika).

Delegacja poprawia UX, ale nie chroni danych.
Aby delegowane dowodzenie było prywatne, wymagane byłyby metody takie jak MPC, FHE albo szyfrowanie witness, których nie da się jeszcze praktycznie wykorzystać.

Zaufanie do matematyki, a zaufanie do trusted setup

Dowody w Aleo oparte są na systemie Groth16, który wymaga jednorazowego trusted setup.
W teorii, jeśli wszyscy uczestnicy setupu byliby złośliwi, mogliby generować fałszywe dowody.

Aleo przeprowadziło jedną z największych ceremonii multiparty w historii kryptografii, z ponad 2200 uczestnikami.
Tak długo, jak przynajmniej jedna osoba była uczciwa, parametry są bezpieczne.

Alternatywne systemy, takie jak STARK lub Plonky2, nie wymagają trusted setup, ale mają wyższe koszty obliczeniowe.
Aleo wybrało SNARK jako bardziej wydajny i skalowalny wariant.

Co Aleo zyskuje i co oddaje

Aleo świadomie rezygnuje z łatwej introspekcji stanu na rzecz prywatności i matematycznej pewności.
Sieć blockchain staje się weryfikatorem zamiast maszyną obliczeniową.

Ekosystem i strategia go-to-market

Sieć Aleo weszła na mainnet we wrześniu 2024, po ponad trzech latach badań, publicznych testnetów oraz po największej w historii ceremonii tworzenia parametrów zk SNARK.
Rynek warstw 1 był już mocno nasycony, jednak wartość Aleo, czyli pełna prywatność wykonania smart contractów, przyciągnęła deweloperów budujących aplikacje wymagające poufności oraz matematycznej weryfikowalności.

Start sieci mainnet i rosnąca społeczność

Start mainnet Aleo został zaprojektowany ostrożnie, z naciskiem na stabilność oraz jakość narzędzi dla deweloperów.

Na początku sieć ograniczała liczbę aktywnych validatorów do 16, zgodnie z parametrem MAX_CERTIFICATES w wersji konsensusu V1.
Gdy AleoBFT dojrzało, limit stopniowo zwiększano:

• wersja V1: 16 validatorów

• wersja V3: 25 validatorów

• wersja V5: 30 validatorów

• wersja V6: 35 validatorów

• wersja V9 i wyżej (stan obecny): 40 validatorów

Podwyższanie limitów następowało dopiero po gruntownych testach i analizach bezpieczeństwa.
Do dziś w wersji konsensusu 11 obowiązuje limit 40 validatorów.

Testnety Aleo przyciągnęły także dużą społeczność proverów.
Wielu operatorów kontynuuje pracę w mainnecie, uczestnicząc w systemie Proof of Succinct Work i zwiększając globalną moc obliczeniową potrzebną do generowania dowodów.

Aleo Foundation wspiera rozwój ekosystemu poprzez granty oraz preferencyjne przyjęcia do sieci validatorów dla zespołów budujących narzędzia i aplikacje, zamiast podmiotów instytucjonalnych, co wzmacnia otwarty charakter projektu.

Już w pierwszym kwartale po starcie mainnetu powstały projekty w obszarach:

• prywatnego DeFi,

• prywatnej tożsamości,

• narzędzi zgodności i audytu,

• infrastruktury i integracji.

Ekosystem deweloperski

Strategia edukacyjna Aleo obejmuje warsztaty, hackathony oraz współpracę z uczelniami, m.in. UC Berkeley, IC3 i EPFL.
Celem jest ułatwienie wejścia deweloperom, aby tworzenie aplikacji Zero Knowledge było bardziej dostępne.

Wczesne aplikacje

Pierwsze aplikacje w ekosystemie Aleo obejmują tożsamość, płatności, DeFi, narzędzia infrastrukturalne i interoperacyjność.
Prywatność domyślna umożliwia tworzenie aplikacji, które na innych sieciach blockchain byłyby niemożliwe.

Tożsamość i reputacja

• zPass
  Aplikacja do weryfikacji tożsamości z użyciem Zero Knowledge, przystosowana do KYC, weryfikacji wieku oraz różnego rodzaju atestacji.
  Mimo że projekt nie jest obecnie aktywnie rozwijany, zPass pozostaje przykładem selektywnego ujawniania danych w Aleo.

DeFi i płatności

• AlphaSwap
  Prywatny AMM i system routingu płynności z ukrytym order flow oraz niewidocznymi pozycjami i pulami.
• Pondo Finance Natywne liquid staking oparte o prywatne rekordy, zamiast jawnych sald.

Powstają również kolejne projekty DeFi oparte o zaszyfrowany stan.

Interoperacyjność i mosty

• Verulink Bridge
  Umożliwia przesyłanie aktywów pomiędzy Aleo a innymi sieciami, w tym Ethereum.

W przygotowaniu znajdują się także kolejne rozwiązania interop, integrujące Aleo jako prywatną warstwę wykonania połączoną z publicznymi ekosystemami.

Narzędzia i infrastruktura

Ekosystem infrastrukturalny Aleo rozrasta się szybko i obejmuje zarówno narzędzia open source, jak i komercyjne:

• Provable Explorer Oficjalny explorer dla Aleo, przystosowany do pracy z zaszyfrowanym stanem i publicznymi funkcjami.
• AleoScan Explorer społecznościowy pozwalający opcjonalnie odszyfrować rekordy za pomocą view key.
• Aleo Metrics (Artemis Analytics)**
  Dashboard analityczny śledzący aktywność sieci, czasy bloków, liczby dowodów i obciążenie proverów.
• Aleo BigQuery Dataset Dane sieci Aleo dostępne publicznie w Google BigQuery, co umożliwia analizę metadanych stanu.
• Rynki proverów
  Usługi typu proof-as-a-service, np. zkCloud lub Nebula Prover, tworzące rozproszoną sieć proverów. Narzędzia te są kluczowe, aby zaszyfrowane sieci blockchain były obserwowalne i praktyczne, bez rezygnacji z prywatności użytkowników.

Kamień milowy dla branży

Aleo stało się pierwszą prywatną siecią blockchain typu layer 1, która została dodana do oferty Coinbase.
To wyraźny sygnał rosnącego zainteresowania prywatnymi rozwiązaniami infrastrukturalnymi w skali instytucjonalnej.

Obsługa hardware wallet i bezpieczeństwo kluczy

Model kont Aleo używa trzech rodzajów kluczy:

• private key,

• view key,

• compute key.

Czyni to integrację z urządzeniami hardware wallet bardziej złożoną niż w systemach opartych o ECDSA.

Bezpieczny sprzęt jest istotny z trzech powodów:

1. Bezpieczne przechowywanie private key
   Klucz root może być bezpiecznie offline, podczas gdy view key i compute key mogą być używane na co dzień.

2. Delegowanie view key
   Umożliwia skanowanie rekordów bez możliwości wydania środków.

3. Podpisywanie żądań authorize request w delegowanym dowodzeniu

Obecny stan integracji:

• Ledger nie wspiera jeszcze Aleo w oficjalnej liście aktywów,

• Leo Wallet nie obsługuje jeszcze hardware wallet,

• Narzędzia Keystone i GridPlus opracowują wstępne standardy kluczy dla Aleo,

• Aleo SDK HID Bridge umożliwia aplikacjom Leo komunikację z hardware wallet za pośrednictwem WebUSB lub HID.

Strategia go-to-market

Aleo koncentruje się na trzech obszarach:

1. Deweloperzy jako pierwszy priorytet
   Dostępne SDK, dokumentacja, warsztaty, edukacja.

2. Enterprise i zgodność regulacyjna
   Współpraca z fintechami w obszarze prywatnego KYC, audytu, rozliczeń i księgowości.

3. Infrastruktura i akceleracja sprzętowa
   Zachęcanie operatorów GPU i FPGA do udziału w rynku PoSW, budując z czasem globalną sieć proverów. Głównym przesłaniem Aleo jest to, że prywatność musi być praktyczna,
   inaczej nie będzie użyteczna dla rzeczywistych aplikacji.

Ryzyka, debaty i otwarte pytania

Architektura Aleo jest ambitna i innowacyjna.
Łączy zaawansowaną kryptografię, nowe modele ekonomiczne oraz podejście privacy first.
Jednocześnie generuje nowe wyzwania techniczne, ekonomiczne i społecznościowe.

Poniżej znajdują się kluczowe obszary dyskusji, które będą wpływać na rozwój ekosystemu Aleo.

Wydajność, opóźnienia w dowodzeniu i doświadczenie użytkownika

Dowody ZK są bardzo szybkie w weryfikacji, ale wymagają kosztownego generowania.
Nawet proste operacje, takie jak transfer_private, mogą zajmować od kilku sekund do kilku minut, zależnie od sprzętu.

Powoduje to lukę pomiędzy:

• czasem wykonania obliczeń,

• czasem weryfikacji przez sieć.

Ryzyko

Jeśli generowanie dowodu trwa długo, użytkownik subiektywnie odbiera Aleo jako wolne,
nawet jeśli bloki finalizują się szybko.

Może to ograniczyć użycie Aleo w:

• grach,

• aplikacjach interaktywnych,

• streaming payments,

• aplikacjach wymagających działania w czasie rzeczywistym.

Proponowane rozwiązania

• delegowani proverzy (offload obliczeń),

• rynki proverów (konkurencja o krótsze czasy i niższe koszty),

• akceleracja sprzętowa (GPU, FPGA, w przyszłości ASIC),

• optymalizacje w kompilatorze Leo i w snarkVM.

Otwarte pytanie

Czy Aleo może zapewnić prawdziwe mobile first doświadczenie,
nie powodując jednocześnie centralizacji proverów w kilku dużych centrach obliczeniowych?

Delegowane dowodzenie: granice zaufania i prywatności

Delegowane dowodzenie znacząco poprawia UX,
ale obecnie nie zapewnia prywatności.

Authorize request zawiera jawne dane wejściowe i wyjściowe programu.
Delegowany prover widzi całą logikę i wartości transakcji.

Ryzyko

Użytkownicy mogą błędnie uznać, że delegowanie zachowuje prywatność.
Tak nie jest.
Prover widzi dane, chociaż nie może wydać środków.

Mitigacje

• Delegowany prover może generować dowody tylko na podstawie żądań autoryzacji podpisanych przez użytkownika.

• Nie może ich modyfikować ani wykonywać dodatkowych operacji.

Otwarte kierunki badań

Prawdziwie prywatne delegowanie wymagałoby zastosowania:

• MPC,

• witness encryption,

• homomorficznego szyfrowania,

• zaawansowanych systemów weryfikowalnych obliczeń.

Te technologie są obecnie zbyt ciężkie, aby stosować je w praktycznych aplikacjach.

Kluczowe pytanie

Jak połączyć wysoką wydajność delegowanego dowodzenia z pełną prywatnością,
szczególnie gdy skala użytkowników będzie rosnąć?

Interoperacyjność i weryfikacja międzyłańcuchowa (standard ARC 100)

Wraz z rosnącą integracją Aleo z innymi ekosystemami, w szczególności EVM i IBC,
największym wyzwaniem przestaje być obliczenie, a staje się poprawna interpretacja stanu.

Standard ARC 100 definiuje zasady dotyczące:

• formatów wiadomości cross chain,

• reguł weryfikacji dowodów,

• gwarancji czasowych i świeżości danych,

• ochrony przed replay,

• granic zaufania pomiędzy sieciami transparentnymi i prywatnymi,

• sposobów odwoływania się do prywatnego stanu bez jego ujawniania.

Ryzyko błędnej implementacji

• dowody mogą być powtórzone na innej sieci,

• zaszyfrowany stan może zostać błędnie zinterpretowany,

• wiadomości cross chain mogą być częściowo zweryfikowane,

• mosty mogą działać w oparciu o założenia, które nie gwarantują pełnego bezpieczeństwa.

Mitigacja

ARC 100 zapewnia ujednolicony sposób reprezentowania zaszyfrowanych zobowiązań, dowodów i komunikatów,
dzięki czemu zewnętrzne sieci mogą jednoznacznie interpretować dane Aleo.

Otwarte pytanie

Jak sieci zewnętrzne mogą w pełni niezależnie weryfikować dowody Aleo,
bez konieczności zaufania konsensusowi Aleo?

Oraz odwrotnie:
Jak Aleo może bezpiecznie i prywatnie konsumować informacje z sieci transparentnych?

To jedno z najważniejszych długoterminowych pytań dla ekosystemu.

Prywatny stan i zarządzanie view key

Zaszyfrowany stan generuje nowe pytania związane z UX, zarządzaniem danymi i zgodnością regulacyjną:

• czy aplikacje powinny wymagać udostępniania view key audytorom?

• czy view key powinny być możliwe do cofnięcia?

• czy powinny być ograniczone zakresowo?

• jak firmy mają ujawniać dane w sposób selektywny, zgodny z regulacjami?

• jak użytkownik może ujawnić tylko pojedyncze pole rekordu, bez odsłaniania reszty?

Ryzyko

Źle zaprojektowane mechanizmy mogą doprowadzić do:

• wycieków danych,

• niezamierzonego ujawnienia poufnych informacji,

• odtworzenia centralnych punktów zaufania, które Zero Knowledge miało eliminować.

Mitigacja

Aleo umożliwia selektywne ujawnianie danych na poziomie aplikacji.
Deweloper decyduje, co jest public, private lub conditionally revealed.

Otwarte pytanie

Jak powinny wyglądać najlepsze praktyki związane z prywatną zgodnością regulacyjną w sieci blockchain?
Czy powinny być narzucane przez protokół, czy raczej pozostawione aplikacjom?

Dojrzałość ekosystemu i narzędzia

Ekosystem Aleo rośnie szybko, ale sieci blockchain z prywatnością domyślną mają problemy, których sieci transparentne nigdy nie musiały rozwiązywać.

Narzędzia takie jak:

• indexery,

• debugery,

• systemy analityczne,

• wyszukiwarki rekordów,

nie mogą odczytać jawnego stanu, ponieważ taki stan nie istnieje.

Muszą radzić sobie z:

• zaszyfrowanymi rekordami,

• view key,

• zobowiązaniami kryptograficznymi zamiast sald.

Ryzyko

Brak dojrzałych narzędzi może:

• wydłużać czas developmentu,

• utrudniać debugging,

• zniechęcać zespoły przyzwyczajone do sieci takich jak Ethereum lub Cosmos.

Mitigacja

Pojawiają się nowe narzędzia:

• Aleo SDK,

• Leo Playground,

• Provable Explorer,

• AleoScan,

• standard ARC 100.

Otwarte pytanie

Czy sieć blockchain z prywatnością domyślną może kiedykolwiek osiągnąć taki poziom wygody developerskiej jak sieci transparentne?

A może potrzeba całkowicie nowej generacji narzędzi i infrastruktury dostosowanej do zaszyfrowanego stanu?

Podsumowanie

Aleo reprezentuje spokojną, ale radykalną zmianę w projektowaniu sieci blockchain.

Zamiast prosić wszystkie nodes o ponowne wykonywanie tych samych programów, Aleo wymaga od użytkowników, aby udowodnili poprawność działania swoich programów prywatnie i lokalnie.

Sieć blockchain staje się weryfikatorem matematyki, a nie komputerem wykonującym logikę.

Off chain execution, prywatność jako domyślny stan i szybka weryfikacja dowodów zamieniają Aleo w sieć, gdzie:

• obliczenia przesuwa się na urządzenia użytkowników,

• prywatność staje się normą,

• konsensus sprowadza się do szybkiego sprawdzenia dowodu.

Aleo nie jest pozbawione wyzwań:
koszty dowodzenia, możliwa centralizacja hardware, niepewność regulacyjna i potrzeba nowych narzędzi to realne zagrożenia.

Jednak sieć pokazuje, że prywatne i w pełni weryfikowalne obliczenia są już praktyczne, gotowe do użycia i skalowalne.

Jeśli Bitcoin udowodnił, że kod może zarządzać wartością,
a Ethereum, że kod może zarządzać logiką,
Aleo pokazuje, że kod może pozostać prywatny, jednocześnie będąc w pełni godnym zaufania.

Źródła i dalsza lektura

• https://developer.aleo.org
• https://www.aleo.org
• https://www.aleo.org/how-aleo-works
• https://aleo.org/post/a-technical-explanation-of-the-aleo-setup-ceremony
• https://messari.io/report/understanding-aleo-a-comprehensive-overview
• https://aleo.org/post/arc-100-sets-best-practices-for-cross-chain-operations
• https://vote.aleo.org/p/100