從起步到未來：Aleo 深度分析

一、項目介紹與歷程

Aleo 是一個專注於用零知識證明實現隱私的L1區塊鏈，項目致力於提供高度隱私保護的智能合約和去中心化應用程序。零知識證明密碼學技術允許去中心化網絡上的各方證明對某些信息有所瞭解，而無需透露使之真實的基本事實。通過使用零知識證明，Aleo支持應用程序在不共享個人數據的情況下更新區塊鏈賬本，同時節點在不洩露原始數據的情況下驗證隱私數據的有效性和合理性。即實現鏈下零知識證明的生成，鏈上實現零知識證明的高效驗證（交易的簡潔性）。

Aleo團隊由來自谷歌、亞馬遜和Meta等知名公司，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、設計師和運營專家組成。其中核心開發團隊註冊在名為 Provable 科技公司旗下，Provable的聯合創始人為 Howard Wu、Collin Chin和Raymond Chu，為加州大學伯克利分校校友。

Howard Wu 是 Provable 的聯合創始人兼首席執行官。他在零知識證明和橢圓曲線密碼學領域有過傑出貢獻，主要成果包括Zexe和DIZK，並被以太坊和Zcash等協議採用。他畢業於加州大學伯克利分校，擁有密碼學、計算機安全和可驗證計算方面的研究背景，也曾在Google任職軟件工程師。

同為Provable 聯合創始人的Collin Chin和Raymond Chu 也都畢業於加州大學伯克利分校。Collin主要負責 Aleo編程語言Leo的開發，併兼職 Provable首席運營官。Raymond在團隊中貢獻了與snarkVM、snarkOS等驗證者節點運行軟件相關的開發。

Aleo的首席執行官現為 Alex Pruden，畢業於西點軍校，曾是美國陸軍步兵和特種作戰部隊的軍官。他在2017-2018年期間在Coinbase和 GGV Capital 任職/實習期間接觸區塊鏈領域，2019年從 Stanford MBA畢業之後任職於a16z，間接推動了a16z對Aleo的A輪領投。

Aleo的CFO Michael Beller畢業於康奈爾大學，有資管類初創企業的連續創業經驗，是一位有資深傳統金融領域經驗較為年長的團隊顧問。

二、技術分析

Aleo 的主要組件包括：

• Leo 語言：Aleo 提供了一種名為 leo的編程語言，專為隱私保護而設計。Aleo 語言使開發人員能夠創建支持隱私的智能合約，並在保護用戶數據的同時實現數據完整性。

• snarkVM 和 snarkOS：snarkVM允許鏈下執行計算，鏈上僅驗證計算結果，從而提升了效率。snarkOS 確保數據和計算的安全，並允許無許可的功能執行。

• zkCloud：提供安全、私密的鏈下計算環境，支持用戶、組織和 DAO之間的編程交互。

2.1 共識架構

Aleo 的專有共識算法稱為 AleoBFT，是挖礦和權益證明的結合，即驗證者遵循權益證明（PoS）與zk證明者遵循工作量證明（PoW）並存。Aleo 的 PoW 工作量證明的形成來自於 Aleo 網絡每 epoch （當前約為20分鐘一個epoch）隨機生成一個ZK 電路，而礦工在這一小時內需要嘗試不同的nonce 作為電路的輸入，計算出電路中的所有變量（witness）並求解 witness 的 Merkle root後，判斷是否滿足挖礦難度要求。

權益證明共識模型基於DiemBFT，這個模型的共識形成需要多輪計算。領導者首先提出一個區塊。然後驗證者投票選出下一輪的領導者。一旦達到投票法定人數，下一輪的領導者就會創建法定人數證書並將其包含在下一個區塊提案中。權益持有者將為共識和區塊生產做出貢獻，但不會親自參與ZK 證明生成過程，證明計算過程由 ZK 驗證者承擔。

2.2 共識流程

共識協議層面上，證明者和驗證者分別負責產生計算結果solution 和出塊並聚合打包 solution。具體流程如下：

1. 證明者計算puzzle 構建出 solutions 並廣播到網絡中。

2. 驗證者聚合交易和solution 為下一個新區塊，保證 solution 數量不超出共識限制（MAX_SOLUTIONS）。

3. Solution 的合法性通過校驗其 epoch_hash 符合驗證者維護的 latest_epoch_hash 確保，證明者計算出的proof_target 需符合網絡中驗證者維護的 latest_proof_target，同時該區塊中包含的 solution 數量小於共識限制。

4. 證明者提供有效的solution 可以獲得共識獎勵。

三、生態

Aleo 當前的生態項目主要由結合零知識證明的 DeFi 應用（ZeFi）和基礎設施開發類應用組成。其中，ZeFi賽道的項目包含 Privx Exchange、Arcane Finance、AlphaSwap 和 Staking.xyz。

其中Privx Exchange、Arcane Finance 和 AlphaSwap 都屬於主打隱私保護交易平臺，Privx 採用了較為創新的Clob（Central Limit Order Book）與鏈上智能合約結合進行訂單匹配的設計來模擬類似傳統交易所的用戶體驗，而 Arcane Finance 和 AlphaSwap 則基於常見的 AMM 模型來實現DEX。

Staking.xyz 作為 Aleo的官方質押門戶，為用戶提供了一個管理和監控他們質押的資產的儀表盤，同時用戶可以定期獲取驗證者表現的更新和詳細報告。

基礎設施開發類應用包括Obscura、Izar Bridge和兩個錢包應用 Puzzle Wallet與 Avail Wallet：

• Obscura是一個致力於簡化隱私導向型應用程序開發的平臺。通過提供 RPC 端點、API和SDK，它為開發者簡化了在隱私區塊鏈上佈局的難度。Obscura提供的基礎設施包括 Aleo RPC API與Mina的Graphql API。

• IZAR是以太坊和 Aleo之間的隱私保護跨鏈互操作性協議，通過為跨鏈引入更多的驗證者，基於 zkSnark 的多籤設計與未來預期加入的 Timelock機制，IZAR意在打造更為安全並注重隱私的跨鏈協議與項目治理模式。

• Puzzle Wallet 和 Avail Wallet 都是支持 Aleo的錢包應用，Puzzle的主要客戶端模式是Chrome Extension瀏覽器插件，而 Avail支持手機與桌面客戶端。

四、網絡的參與方與網絡獎勵（礦工利益分析）

Aleo 網絡的參與方由3種不同的角色構成：質押者、證明者和驗證者。

質押者是任何鎖定積分（Credits）幫助支持Aleo網絡安全性的參與方。與其他去中心化網絡的質押者類似，質押者把一部分的Aleo積分代理給驗證者來協助共識驗證，同時獲得一定的質押獎勵。獲得獎勵最低的質押下限是1 Aleo 積分，但獲得質押獎勵的最低門檻是10 Aleo 積分。

證明者（ZK礦工）是Aleo網絡中特定的零知識基礎設施類參與方，證明者通過解決Coinbase 難題參與工作量證明共識（PoW）支持 Aleo 網絡。證明者在為 Aleo Coinbase 難題生成解決方案時的效率越高、效果越好，獲得 Aleo Coinbase 獎勵（積分）的機會就越大。對同一個Coinbase 難題，多個證明者可以按照提交的有效謎題解決方案的proof tagret量獲得對應比例的獎勵。同時，證明者向驗證者提供Coinbase 解決方案獎勵的 1/3，激勵驗證者的參與和獲得獎勵。

驗證者是Aleo網絡的基礎設施服務提供商，他們通過參與 AleoBFT 中的遵循權益證明（PoS）共識機制保證網絡的安全性。在Aleo網絡中，驗證者驗證並確認交易區塊，遵循共識協議達到一致狀態，同時在創建區塊時包含來自證明者的證明，同時也會獲得驗證獎勵。成為一個驗證者必須擁有10M的Aleo積分，使用snarkOS軟件來運行驗證者節點。

4.1 Aleo積分分配

• 發行時的初始供應量為15 億 Aleo 積分。這些積分分配比例如下：早期支持者（35%）、面向大眾分配（25%）、員工和貢獻者（16%）、公司（10%）、戰略合作伙伴（8%）和基金會（6%）。

• 主網啟動後，Aleo 網絡將向zk證明者以及驗證者發放 Aleo 積分作為獎勵。證明者和驗證者獲得的 Coinbase 獎勵在約 10 年內線性下降。

• 驗證者可以永久地獲得固定區塊獎勵（目前設定為每個區塊23個積分）。

流通供應

• Aleo 積分的總流通供應量在10年內增長到 26 億，隨著獎勵的發放，在大約21年內翻一番。

通貨膨脹

• 積分通脹率隨著時間的推移而下降，從第一年的12% 左右下降到第10 年的2%，並隨著時間的推移接近0%。

圖1：Aleo 積分發行時的分配比例圖；圖2：Aleo積分10年內通脹預期

4.2 PoS 與 PoW 獎勵關係

在最新的Beta 版本測試網中，Aleo 團隊調整了權益證明（PoS）和工作量證明（PoW）協議之間的獎勵比例。驗證者分得證明者解決謎題的區塊獎勵由原來的 1/2 調整為 1/3，而證明者獲得 2/3 的解決謎題區塊獎勵。

在主網最初發行後，PoW 在 Aleo 網絡中將發揮較大的作用，但隨著時間推移，解決謎題釋出的區塊獎勵會逐漸減少，而給予驗證者恆定的區塊獎勵權重相較之下提升（持續保持每個區塊 23 Aleo 積分）。

下圖展示了未來10年 Aleo 積分通過 PoS 和 PoW共識釋放的數量變化和比例關係：

這是我們根據部分官方數據推演的Aleo 積分在初始發行之後10年內的年增長量和對應的通脹率計算：

長遠看來，Aleo 的積分分配會由早期傾向證明者逐步轉向到更傾向於質押者與驗證者，10年後變不再有通過 PoW 共識釋放的積分，網絡收益遵循 PoS 共識釋放。

4.3 Beta 測試網相關數據

Beta 測試網是主網上線前的最後一個激勵測試網，本次測試網主要目標是通過證明者激勵計劃驗證新的 puzzle 機制，持續時間為7.1-7.15日，現已結束。

Aleo 網絡基金會向證明者提供 100 萬個主網積分。每個證明者將獲得與其在激勵期間獲得的測試網積分成比例的主網積分。最低獎勵為 1,000 個主網積分；任何獲得低於此金額的證明者將沒有資格獲得獎勵。

以下是我們總結Beta 測試網期間獲得 Top 10 積分的 Aleo 地址與其部分地址對應的礦池數據對比：