출발점에서 미래까지: Aleo 심층 분석
일, 프로젝트 소개 및 연혁
Aleo는 제로노울리지 증명(Zero-Knowledge Proof)을 활용해 프라이버시를 구현하는 레이어 1 블록체인으로, 고도의 개인정보 보호 기능을 갖춘 스마트 계약 및 탈중앙화 애플리케이션 개발을 목표로 하고 있습니다. 제로노울리지 증명 암호기술은 탈중앙화 네트워크 상의 당사자들이 그 정보가 진실임을 입증하면서도 그 근거가 되는 실질적인 데이터를 공개하지 않고도 정보를 알고 있음을 증명할 수 있게 해줍니다. Aleo는 이 기술을 통해 사용자 개인 데이터를 공유하지 않으면서도 블록체인 원장을 업데이트할 수 있으며, 노드는 원본 데이터를 노출하지 않은 상태에서 프라이빗 데이터의 유효성과 정당성을 검증할 수 있습니다. 즉, 체인 외부에서 제로노울리지 증명을 생성하고, 체인 내에서 효율적으로 그 증명을 검증함으로써 거래의 간결성을 달성합니다.
Aleo 팀은 Google, Amazon, Meta 등 유수의 기업과 UC 버클리, 뉴욕대, 코넬대 등의 연구 중심 대학 출신 세계적 수준의 암호학자, 엔지니어, 디자이너 및 운영 전문가들로 구성되어 있습니다. 핵심 개발팀은 Provable이라는 회사 명의로 등록되어 있으며, 공동 창립자는 Howard Wu, Collin Chin, Raymond Chu 세 명으로 모두 UC 버클리 동문입니다.
Howard Wu는 Provable의 공동 창립자이자 최고경영자(CEO)입니다. 그는 제로노울리지 증명 및 타원곡선 암호학 분야에서 Zexe와 DIZK 같은 주요 성과를 이루어냈으며, 이는 이더리움(Ethereum) 및 Zcash 등의 프로토콜에 채택되었습니다. 버클리에서 암호학, 컴퓨터 보안, 검증 가능한 컴퓨팅 분야의 연구 경험을 쌓았으며, Google에서도 소프트웨어 엔지니어로 근무한 바 있습니다.
Provable의 또 다른 공동 창립자인 Collin Chin과 Raymond Chu 역시 UC 버클리 출신입니다. Collin은 Aleo 프로그래밍 언어 'Leo' 개발을 주도하며 겸직으로 Provable의 COO를 맡고 있습니다. Raymond는 snarkVM, snarkOS 등 검증자 노드 운영 소프트웨어 개발에 기여했습니다.
현재 Aleo의 CEO는 Alex Pruden으로, 웨스트포인트 졸업 후 미국 육군 보병 및 특수작전 부대 장교로 복무했습니다. 2017~2018년 Coinbase와 GGV Capital에서 블록체인 분야 경험을 쌓았으며, 2019년 스탠퍼드 MBA 과정을 마친 후 a16z에 입사하여 a16z가 Aleo의 시리즈 A 라운드 리드 투자를 단행하는 데 간접적으로 기여했습니다.
Aleo의 CFO 마이클 벨러(Michael Beller)는 코넬대 출신으로 자산관리 분야 스타트업의 연속 창업 경험을 보유하고 있으며, 전통 금융 분야에서 오랜 경력을 쌓은 고참 컨설턴트입니다.
이, 기술 분석
Aleo의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:
• Leo 언어: Aleo는 프라이버시 보호를 위해 특별히 설계된 'Leo'라는 프로그래밍 언어를 제공합니다. 이를 통해 개발자는 사용자 데이터를 보호하면서도 데이터 무결성을 유지할 수 있는 프라이버시 지원 스마트 계약을 만들 수 있습니다.
• snarkVM 및 snarkOS: snarkVM은 체인 외부에서 계산을 수행하고 체인 내에서 결과만 검증함으로써 처리 효율을 높입니다. snarkOS는 데이터 및 계산의 보안을 보장하며, 허가 없이도 기능을 실행할 수 있도록 합니다.
• zkCloud: 사용자, 조직, DAO 간의 프로그래밍 상호작용을 지원하는 안전하고 비공개적인 체인 외부 컴퓨팅 환경을 제공합니다.
2.1 합의 아키텍처
Aleo의 독자적 합의 알고리즘은 AleoBFT라 불리며, 작업증명(PoW)과 지분증명(PoS)을 결합한 방식입니다. 즉, 검증자 노드는 지분증명(PoS)을 따르고, 제로노울리지 증명 생성자(zk 프루버)는 작업증명(PoW)을 따릅니다. Aleo의 PoW 난이도는 에포크마다(현재 약 20분 간격) 네트워크가 무작위로 생성하는 ZK 서킷에 기반합니다. 채굴자는 해당 시간 내 다양한 nonce 값을 서킷 입력으로 사용해 모든 변수(witness)를 계산하고 witness의 Merkle root를 도출한 후, 이것이 채굴 난이도 조건을 만족하는지를 판단합니다.
지분증명 합의 모델은 DiemBFT를 기반으로 하며, 다단계 계산을 통해 합의를 형성합니다. 리더가 먼저 블록을 제안하면, 검증자들이 다음 리더를 선출하기 위해 투표합니다. 법정 인원 이상의 투표가 확보되면 다음 리더는 법정 인원 증명서(quorum certificate)를 생성해 다음 블록 제안에 포함시킵니다. 지분 보유자는 합의 및 블록 생성에 기여하지만, 제로노울리지 증명 생성 과정에는 직접 참여하지 않습니다. 증명 계산은 ZK 검증자가 담당합니다.
2.2 합의 프로세스
합의 프로토콜 차원에서, 증명자(prover)와 검증자(verifier)는 각각 계산 결과(solution) 생성과 블록 생성 및 solution 집합 패키징을 담당합니다. 구체적인 절차는 다음과 같습니다:
1. 증명자가 퍼즐(puzzle)을 계산해 solution을 생성하고 이를 네트워크에 방송합니다.
2. 검증자가 거래들과 solution들을 집계해 다음 새로운 블록을 생성하며, solution 수량이 합의에서 정한 제한(MAX_SOLUTIONS)을 초과하지 않도록 합니다.
3. Solution의 유효성은 epoch_hash가 검증자가 관리하는 latest_epoch_hash와 일치하는지 확인함으로써 검증되며, 증명자가 계산한 proof_target도 네트워크 검증자가 관리하는 latest_proof_target와 일치해야 하며, 해당 블록에 포함된 solution 수량이 합의 제한 미만이어야 합니다.
4. 증명자가 유효한 solution을 제공하면 합의 보상을 받을 수 있습니다.
삼, 생태계
Aleo의 현재 생태계 프로젝트는 제로노울리지 증명을 활용한 DeFi 애플리케이션(ZeFi)와 인프라 개발 도구들로 구성되어 있습니다. ZeFi 분야에는 Privx Exchange, Arcane Finance, AlphaSwap, Staking.xyz 등이 포함됩니다.
이 중 Privx Exchange, Arcane Finance, AlphaSwap은 모두 프라이버시 보호 거래 플랫폼을 지향합니다. Privx는 Clob(Central Limit Order Book) 방식과 체인상 스마트 계약을 결합해 기존 거래소와 유사한 사용자 경험을 제공하는 혁신적 설계를 채택했으며, Arcane Finance와 AlphaSwap은 일반적인 AMM 모델 기반의 DEX입니다.
Staking.xyz는 Aleo의 공식 스테이킹 포털로서, 사용자가 자신의 스테이킹 자산을 관리하고 모니터링할 수 있는 대시보드를 제공하며, 검증자의 성과 업데이트와 상세 보고서를 정기적으로 받아볼 수 있습니다.
인프라 개발 도구에는 Obscura, Izar Bridge, 그리고 두 가지 지갑 앱인 Puzzle Wallet과 Avail Wallet이 포함됩니다:
• Obscura는 프라이버시 중심 애플리케이션 개발을 단순화하는 플랫폼으로, RPC 엔드포인트, API, SDK 등을 제공해 개발자가 프라이버시 블록체인에 쉽게 애플리케이션을 배포할 수 있도록 지원합니다. 제공되는 인프라는 Aleo RPC API 및 Mina의 GraphQL API를 포함합니다.
• IZAR는 이더리움과 Aleo 사이의 프라이버시 보호 크로스체인 상호운용성 프로토콜로, 더 많은 검증자를 도입하고 zkSnark 기반 멀티서명 설계와 미래에 추가될 예정인 Timelock 메커니즘을 통해 더욱 안전하고 프라이버시 중심의 크로스체인 프로토콜 및 프로젝트 거버넌스 모델을 지향합니다.
• Puzzle Wallet과 Avail Wallet은 모두 Aleo를 지원하는 지갑 앱입니다. Puzzle의 주요 클라이언트 형태는 Chrome Extension 브라우저 플러그인이며, Avail은 모바일 및 데스크톱 클라이언트를 지원합니다.
사, 네트워크 참여자 및 보상 체계 (채굴자 이익 분석)
Aleo 네트워크의 참여자는 3가지 역할로 구성됩니다: 스테이커(staker), 증명자(prover), 검증자(verifier).
스테이커는 Aleo의 보안을 지원하기 위해 크레딧(Credits)을 잠그는 모든 참여자를 말합니다. 다른 탈중앙화 네트워크의 스테이커와 마찬가지로, Aleo 스테이커는 자신의 일부 크레딧을 검증자에게 위임해 합의 검증을 지원하고, 이에 따라 스테이킹 보상을 받습니다. 스테이킹 보상을 받기 위한 최소 스테이킹 한도는 1 Aleo 크레딧이지만, 실제로 보상을 받기 위한 최소 자격 기준은 10 Aleo 크레딧입니다.
증명자(ZK 채굴자)는 Aleo 네트워크 내 특정 제로노울리지 인프라 참여자로, Coinbase 퍼즐 문제 해결을 통해 작업증명(PoW) 합의에 참여하며 네트워크를 지원합니다. 증명자가 Aleo Coinbase 문제를 더 효율적이고 효과적으로 해결할수록, Aleo Coinbase 보상(크레딧)을 받을 가능성이 커집니다. 동일한 Coinbase 문제에 대해 여러 증명자가 유효한 솔루션의 proof_target 양에 비례해 보상을 분배받습니다. 또한 증명자는 검증자에게 자신의 Coinbase 솔루션 보상의 1/3을 제공해 검증자의 참여와 보상 획득을 유인합니다.
검증자는 Aleo 네트워크의 인프라 서비스 제공자로, AleoBFT 내 지분증명(PoS) 합의 메커니즘에 참여해 네트워크 보안을 유지합니다. Aleo 네트워크에서 검증자는 거래 블록을 검증하고 확인하며, 합의 프로토콜을 따라 일관된 상태에 도달합니다. 또한 블록 생성 시 증명자로부터 제공받은 증명을 포함시키며, 이에 따른 검증 보상을 받습니다. 검증자가 되기 위해서는 1,000만 Aleo 크레딧을 보유하고 snarkOS 소프트웨어를 사용해 검증자 노드를 운영해야 합니다.
4.1 Aleo 크레딧 배분
• 초기 발행량은 15억 Aleo 크레딧이며, 배분 비율은 다음과 같습니다: 초기 지원자(35%), 일반 대중 배분(25%), 직원 및 기여자(16%), 회사(10%), 전략적 파트너(8%), 재단(6%).
• 메인넷 출시 후, Aleo 네트워크는 zk 증명자 및 검증자에게 Aleo 크레딧을 보상으로 지급합니다. 증명자와 검증자가 받는 Coinbase 보상은 약 10년간 선형적으로 감소합니다.
• 검증자는 영구적으로 고정된 블록 보상을 받을 수 있습니다(현재 블록당 23 크레딧으로 설정됨).
유통 공급량
• Aleo 크레딧의 총 유통 공급량은 10년 내에 26억에 도달하며, 보상 지급에 따라 약 21년 내에 두 배로 증가합니다.
인플레이션
• 크레딧 인플레이션률은 시간이 지남에 따라 감소하며, 첫 해 약 12%에서 시작해 10년째에는 2%로 하락하며, 장기적으로 0%에 수렴합니다.
그림 1: Aleo 크레딧 초기 배분 비율; 그림 2: Aleo 크레딧 10년 내 인플레이션 전망
4.2 PoS와 PoW 보상 관계
최근 Beta 버전 테스트넷에서 Aleo 팀은 지분증명(PoS)과 작업증명(PoW) 프로토콜 간 보상 비율을 조정했습니다. 검증자가 증명자의 퍼즐 해결 보상에서 받는 몫이 기존 1/2에서 1/3로 줄었으며, 증명자는 2/3의 보상을 받게 되었습니다.
메인넷 초기에는 PoW가 Aleo 네트워크에서 중요한 역할을 하지만, 시간이 지나면서 퍼즐 해결을 통해 배포되는 블록 보상은 점차 줄어들고, 검증자에게 지급되는 고정 블록 보상의 비중은 상대적으로 증가합니다(지속적으로 블록당 23 Aleo 크레딧 유지).
아래 그래프는 향후 10년간 PoS와 PoW 합의를 통해 배포되는 Aleo 크레딧의 수량 변화 및 비율 관계를 보여줍니다:
다음은 일부 공식 데이터를 기반으로 추정한 메인넷 출시 후 10년간의 Aleo 크레딧 연간 증가량 및 해당 인플레이션률 계산입니다:
장기적으로 보면, Aleo의 크레딧 배분은 초기에 증명자 중심에서 점차 스테이커 및 검증자 중심으로 전환되며, 10년 후에는 PoW 합의를 통한 크레딧 배포가 완전히 종료되고, 네트워크 수익은 오직 PoS 합의에 따라 배포됩니다.
4.3 Beta 테스트넷 관련 데이터
Beta 테스트넷은 메인넷 출시 전 마지막 보상 기반 테스트넷으로, 새로운 퍼즐 메커니즘을 검증하기 위한 증명자 인센티브 프로그램을 목적으로 하며, 기간은 7.1~7.15일까지였으며 현재 종료되었습니다.
Aleo 네트워크 재단은 증명자들에게 100만 개의 메인넷 크레딧을 제공합니다. 각 증명자는 인센티브 기간 동안 획득한 테스트넷 크레딧 비율에 따라 메인넷 크레딧을 받습니다. 최소 보상은 1,000 메인넷 크레딧이며, 이보다 적은 금액을 받은 증명자는 보상 대상에서 제외됩니다.
다음은 Beta 테스트넷 기간 동안 상위 10개의 크레딧을 획득한 Aleo 주소와 일부 주소에 해당하는 채굴 풀 데이터 비교입니다:
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