Aleo Network là gì? Dự án layer 1 POW mà miner không thể bỏ qua

Trong bối cảnh sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ blockchain, việc xây dựng các ứng dụng blockchain riêng tư trở nên ngày càng quan trọng hơn. Với các tính năng đáng kể như khả năng mở rộng và quyền riêng tư được đảm bảo bằng công nghệ ZK-SNARK, Aleo đang được đánh giá cao là một trong những blockchain layer 1 tiên tiến nhất hiện nay. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan về Aleo Network.

1. Aleo là gì?

Aleo là một blockchain L1 cung cấp khả năng mở rộng và quyền riêng tư, bằng cách sử dụng ZK-SNARK để xác minh giao dịch. Aleo là nền tảng mã nguồn mở phi tập trung đầu tiên hỗ trợ cả ứng dụng riêng tư và có thể lập trình.

Aleo có khả năng chạy các ứng dụng do người dùng viết. Một thế mạnh của Aleo là quyền riêng tư tùy chọn, trong đó người dùng có thể hành động công khai, ít yêu cầu tính toán hơn hoặc ở chế độ riêng tư, tuy nhiên họ sẽ yêu cầu phải thực hiện nhiều công việc hơn. Với Aleo thì tính riêng tư luôn được mặc định ưu tiên, từ đó có tiền đề tạo ra một thế giới Web3 bền vững, công bằng có thể đáp ứng nhu cầu của nhà phát triển, người tiêu dùng và nhiều đối tượng trên nhiều lĩnh vực khác nữa.

1.1. Zero knowledge proof

Zero knowledge proof là một công nghệ mật mã học, cốt lõi hoạt động của nó là phương pháp mà một bên có thể chứng minh với bên khác (verifier) rằng họ biết một thông tin X, mà không cần tiết lộ bất kỳ thông tin nào ngoài thực tế là họ biết thông tin đó.

1.1.1. Ưu điểm của Zero knowledge proof

Khả năng mở rộng cho blockchain: Các giải pháp Zk Rollup đang sử dụng công nghệ zero knowledge để tăng thông lượng và khả năng mở rộng cho các blockchain layer 1
Quyền riêng tư và bảo mật: Công nghệ zero knowledge proof giúp xác nhận tính đầy đủ và đúng đắn của dữ liệu mà không cần tiết lộ những thông tin quan trọng, vì vậy ngoài ứng dụng trong các layer 2 giúp tăng khả năng mở rộng. Công nghệ zero knowledge còn được ứng dụng trong các lớp ứng dụng về bảo mật và quyền riêng tư, ví dụ: Monero, Zcash,...

1.1.2. Hạn chế của Zero knowledge proof

Yêu cầu một lượng lớn sức mạnh tính toán: Các giao thức zero knowledge thường dựa trên các phương trình toán học phức tạp. Vì vậy, chúng yêu cầu một sức mạnh tính toán lớn để vận hành và tính toán. Điều này đồng nghĩa sẽ khó để các máy tính phổ thông có thể tham gia vào quá trình xác thực giao dịch.
Không thân thiện với các nhà phát triển: Một trong những ứng dụng chính zero knowledge proof là sử dụng cho các blockchain layer 2 để cải thiện khả năng mở rộng cho blockchain, nhưng ở thời điểm hiện tại, các ứng dụng của Zk Rollup hiện chỉ giới hạn trong các giao dịch đơn giản. Ngoài ra, Zk Rollup hiện tại không hỗ trợ khả năng tổng hợp, các ứng dụng Zk Rollup khác nhau không thể tương tác với nhau trong cùng một layer 2.

‍1.2. Quyền riêng tư và trải nghiệm người dùng trong Web3

Các blockchain hiện tai đã mang tới cho người dùng nhiều trải nghiệm mới, cơ hội mới, thay đổi cách thức vận hành, hoạt động của nền kinh tế hiện tại với việc cung cấp tính minh bạch, công khai cho các giao dịch bên trong nó. Một trong những khía cạnh thường được quảng cáo của công nghệ blockchain là tính chất công khai của tất cả các giao dịch. Nhưng cũng có những trường hợp, chẳng hạn như Zcash về việc duy trì một số mức độ riêng tư của ngân hàng, trong đó dữ liệu giao dịch công khai hoàn toàn không phải là lý tưởng.

Một ý tưởng được đưa ra đó là quyền riêng tư tuyệt đối. Bằng cách làm xáo trộn hoàn toàn các thông tin về một giao dịch, nhưng quyền riêng tư lại làm ảnh hưởng tới khả năng lập trình của blockchain. Lấy một ví dụ đơn giản, DeFi đã cho thấy tầm quan trọng của khả năng có thể lập trình đối với một blockchain (smart contract). Cho tới thời điểm hiện tại, người dùng phải lựa chọn giữa hai quyết định: Quyền riêng tư hay khả năng lập trình. Zcash cung cấp cho người dùng quyền riêng tư hoàn toàn nhưng khả năng lập trình lại bị hạn chế nghiêm trọng, Ethereum cung cấp khả năng lập trình mạnh mẽ nhưng lại gặp rào cảnh về quyền riêng tư. Aleo được tạo ra mới một mục tiêu là vừa đảm bảo tính riêng tư cần có, vừa có thể linh hoạt, lập trình tùy biến được. Một giao thức như thế sẽ đảm bảo được rằng, thông tin người dùng sẽ không bị khai thác nhưng vẫn cho phép các ứng dụng trên blockchain đó phát triển, và mở rộng.

1.3. Cơ chế hoạt động của Aleo Network

Aleo sử dụng zero knowledge để đảm bảo tính riêng tư cho người dùng mà vẫn duy trì được khả năng lập trình. Zero knowledge cho phép các bên thứ ba xác minh tính đúng đắn của một phần thông tin mà không cần tiết lộ một cách trực tiếp, từ đó sẽ vừa duy trì tính minh bạch và vừa đảm bảo được tính riêng tư của giao dịch.

Aleo tận dụng cơ chế này để làm nên tảng của một hệ thống gọi là ZEXE (Zero Knowledge EXEcution). Trong ZEXE, người dùng thực hiện chuyển đổ trạng thái offline, quá trình này tạo ra một proof, sau đó được đưa vào một giao dịch online. Giao dịch này cập nhật trạng thái của hệ thống bằng cách sử dụng hoặc tạo các bản ghi trên blockchain. Giống như Zcash, Aleo mang đến cho người dùng sự đảm bảo quyền riêng tư mạnh mẽ, vì các giao dịch chỉ chứa bằng chứng chứ không phải thông tin đầu vào tạo ra nó. Và giống như Ethereum, ZEXE có thể hỗ trợ các smart contract cho phép người dùng tương tác hoặc trao đổi theo logic được xác định trước (khả năng lập trình).

Với sự phát triển của DeFi, các DEX trở thành tâm điểm của sự chú ý, tất cả đều được vận hành trên các public blockchain, từ đó thông tin người dùng, các giao dịch của người dùng sẽ có thể bị khai thác, trục lợi. Aleo xử lý vấn đề này bằng cách áp dụng quyền riêng tư cho các thành phần cơ bản nhất của bất kỳ ứng dụng nào - user và transaction. Nói một cách đơn giản: mọi ứng dụng trên mạng phi tập trung là một tập hợp nhiều user (user hoặc smart contract) giao dịch với nhau ở các mức độ phức tạp khác nhau. Do đó, bất kỳ giải pháp bảo mật nào cũng phải đảm bảo cả hai thành phần đó đều là riêng tư.

Đối với DEX, điều này có nghĩa là ẩn danh các bên tham gia giao dịch. Hoạt động của user không thể bị ràng buộc với một địa chỉ hoặc tài khoản cụ thể trên Aleo blockchain. Đồng thời, bằng cách ẩn thông tin chi tiết của bất kỳ giao dịch nào, Aleo đảm bảo rằng ngay cả các thao tác cơ bản trong mô hình hoạt động tài chính rộng lớn cũng không thể bị rò rỉ bất kỳ thông tin nhận dạng nào.

Khi thực hiện giao dịch trên DEX trong Aleo, user tính toán số dư tài khoản được cập nhật ngoại tuyến dựa trên tỷ giá hối đoái. Giao dịch này được hoàn tất bằng cách gửi bằng zero knowledge proof dưới dạng transaction tới Aleo network, cho biết một sự kiện đã xảy ra. Bằng chứng sẽ không bao gồm bất kỳ thông tin nào về hành động đó là gì, trên sàn giao dịch nào đó hoặc những ai có liên quan. Tuy nhiên, các lý thuyết mật mã sẽ đảm bảo cho việc xác thực và thực thi yêu cầu một cách chính xác.

Ví dụ: giả sử user muốn đổi token A lấy toen B trên DEX của Aleo network. Trước tiên, user sẽ cần chứng minh với DEX rằng họ có đủ Token A để hoàn tất giao dịch, thông tin này có thể được hiển thị thông qua zero knowledge proof, tránh bị tiết lộ số dư ví hoặc lịch sử giao dịch của user. User có thể tham khảo bằng chứng trực tuyến (bản ghi) của giao dịch trước đó để cho thấy rằng họ có đủ số dư để giao dịch. Trong quá trình này, sàn giao dịch sẽ không biết được:

Số lượng token của user
Nguồn gốc của token
Người dùng đã từng sử dụng DEX này trước đây hay chưa

Nhìn chung, điều này tạo ra một hệ sinh thái DEX không chỉ hoàn toàn riêng tư và có thể mở rộng cho người dùng mà còn tái tạo một tính năng chính của các blockchain smart contract như Ethereum: khả năng kết hợp (hạn chế của ZK)

Ý tưởng rằng các ứng dụng có thể kết nối với nhau theo những cách ngày càng phức tạp trên một nền tảng mở được gọi là khả năng kết hợp. Khả năng kết hợp là một khái niệm mạnh mẽ cho phép sự phát triển của hệ sinh thái DeFi trên Ethereum. Mặc dù Aleo đảm bảo quyền riêng tư hoàn toàn, nhưng một số ứng dụng nhất định có thể tận dụng các nguồn dữ liệu công khai để tạo ra các smart contract riêng tư có thể kết hợp được.

Do đó, Aleo cho phép các ứng dụng có thể lập trình, có thể kết hợp và đảm bảo riêng tư.

2. Cơ sở hạ tầng

Mục tiêu của Aleo là cung cấp một quy trình end-to-end cho các developer có thể code, run, deploy một cách liền mạch, không bị giới hạn. Aleo cung cấp một bộ công cụ hoàn chỉnh để hiện thực hóa điều đó.

Source code: https://github.com/AleoHQ

2.1. Aleo Explorer

Tuy đang trong giai đoạn testnet nhưng Aleo đã có cho mình một trình Explorer riêng để có thể theo dõi hoạt động block trên nó. Ngoài ra nó còn có thể dùng để kiểm tra các transaction bên trong các block.

2.2. Leo programming

Đây là ngôn ngữ lập trình chính được Aleo tạo ra để hỗ trợ các developer tạo ra các smart contract cho các ứng dụng yêu cầu tính privacy. Có thể so sánh Leo với Solidity của Ethererum. Leo giới thiệu một cú pháp cấp cao giúp dễ code và trực quan để diễn đạt logic. Leo bị ảnh hưởng bởi các ngôn ngữ lập trình truyền thống như JavaScript, Scala và Rust, với sự nhấn mạnh vào tính dễ đọc và dễ sử dụng. Ở tầng sâu hơn, Leo chuyển đổi code cấp cao của developer thành các mạch zero knowledge.

2.3. Aleo Studio

Để bắt đầu phát triển ứng dụng, Aleo đã xây dựng Aleo Studio, IDE đầu tiên để viết các ứng dụng zero knowledge. Aleo Studio tạo ra một môi trường phát triển để code các ứng dụng zero knowledge bằng Leo. Đối với các developer, Aleo Studio được thiết kế để đơn giản hóa chu kỳ phát triển và giúp dễ dàng release project Leo của họ dưới dạng một package.

2.4. Aleo Package Manager

Để dễ dàng đóng gói và quản lý, Aleo đã xây dựng Aleo Package Manager cho Leo. Aleo Package Manager là trình quản lý gói đầu tiên dành cho các mạch zero knowledge. Nó bao gồm các tính năng như nhóm và tổ chức để giúp dễ dàng làm việc với đồng nghiệp trên các ứng dụng riêng tư. Ngoài ra, Aleo Package Manager được tích hợp với Aleo Studio, giúp dễ dàng nhập và xuất bản các package mới mà không cần rời khỏi IDE.

2.5. SnarkOS

Aleo chạy trên một hệ điều hành phi tập trung dành cho các ứng dụng riêng tư có tên là snarkOS. Nó tạo thành cốt lõi logic cho quá trình chuyển đổi trạng thái và cho phép các ứng dụng xác minh và lưu trữ trạng thái trên Aleo blockchain theo cách có thể kiểm chứng công khai. snarkOS thực thi đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu trên Aleo cho tất cả các chương trình và giao dịch. Ngoài ra, cơ chế đồng thuận của Aleo đảm bảo người xác minh tính toán zero knowledge proof trên bockchain.

Những công cụ này sẽ cho phép các developer xây dựng thế hệ smart contract tiếp theo - smart contract with privacy. Aleo có thể thể hiện các nguyên mẫu DeFi mạnh mẽ như stablecoin hoặc sàn giao dịch phi tập trung. Tuy nhiên, tất cả các giao dịch đều hoàn toàn riêng tư, giúp nhà phát triển và người dùng kiểm soát.

2.6. Network

Có 3 loại node trong Aleo network

Client - theo dõi blockchain và gửi transaction đến mem pool
Prover - tạo bằng chứng cho việc thực thi chương trình Aleo và tính chính xác của giao dịch. Đối với các giao dịch riêng tư, điều này được thực hiện bởi client
Verifier - xác minh các bằng chứng được gửi tới Aleo, xây dựng các block và gửi chúng tới blockchain

3. Cơ chế đồng thuận và Khung lõi

Aleo sử dụng cơ chế POSW, một biến thể của POW, mục đích là để tránh một lượng lớn các hoạt động vô nghĩa theo cơ chế POW được thực thi. POSW là một biến thể dựa trên thuật toán điều chỉnh độ khó của Bitcoin SHA. Sự khác biệt chính là: Nó không phải là một hàm được đặt tùy ý mà là một knowledge proof từ tính toán cơ bản, bao hàm tất cả các giao dịch có trong block đó.

Layer 1 của Aleo chủ yếu được sử dụng làm data layer, execution layer nằm trong chain, verification layer được thực hiện bởi node verifier của Layer 1, tương tự như cấu trúc ETH2.0. Trong bản thử nghiệm, TPS của Aleo khoảng 10K-20K (hiệu suất thực tế vẫn còn được đo đạc)

Trong Trong Aleo testnet3, Aleo team đã giữ lại cơ chế POSW, nhưng tách nó ra khỏi sự đồng thuận, nghĩa là cơ chế đồng thuận với POS, POSW đã được giữ lại như một phần của quá trình thưởng) Theo cách này, thực sự có một tình huống mà POW và POS cùng tồn tại, và những lợi thế của hai cơ chế được sử dụng để học hỏi.

Cốt lõi của công nghệ Aleo nằm trong ba phần ZEXE, ZKCloud và Leo:

ZEXE(Zero Knowledge Execution): Người dùng có thể chọn mã hóa thông tin và quyền riêng tư của riêng họ. Thỏa thuận đồng thuận ZEXE được cải thiện trên công nghệ ZK-SNARKS ban đầu của Zerocash. Người dùng có thể mã hóa các giao dịch chuyển mã thông báo đơn giản hoặc có thể mã hóa giao dịch ở cấp độ ứng dụng.
ZKCloud: computing environment biệt lập và đáng tin
Leo: Đã trình bày ở trên

4. Token Economics

Aleo muốn đảm bảo rằng hệ thống của họ đạt được các mục đích sau

Hệ thống khuyến khích các tác nhân trên network đóng góp vào tính bảo mật của nó
Các ưu đãi không vô tình khuyến khích hành vi không trung thực hoặc ác ý
Giúp thúc đẩy sự phát triển và sử dụng một hệ sinh thái gồm các ứng dụng hữu ích
Thúc đẩy sự phân cấp, sao cho không một bên nào có thể kiểm soát toàn bộ hệ thống

4.1. Thông tin chung

Native unit-of-account trong Aleo Network được gọi là Aleo Credit. Credit này được sử dụng để thanh toán phí giao dịch (tương tự như Bitcoin) và được hướng tới là loại đơn vị phổ biến của các "provers", sẽ chạy với tư cách là nhà cung cấp L2 trên Aleo.

Tại thời điểm khởi chạy, các Aleo Credit sẽ được phân phối giữa các early backer, early builder và các thành viên cộng đồng cũng như một quỹ hoặc tổ chức khác sẽ cung cấp các khoản tài trợ và đảm bảo sự phát triển liên tục của network. Khi genesis block được tạo ra, các credit mới sẽ được mint và phân phối cho những miners trên toàn network thông qua phần mining reward.

4.2. Phần thưởng khai thác và lạm phát

Bên cạnh nguồn cung cấp token ban đầu được phân chia giữa Aleo team, early backers và các thành viên cộng đồng, cũng sẽ có một phần được dành riêng để phân phối rộng rãi hơn vào một thời điểm nào đó sau khi ra mắt mainnet của Aleo. Mục đích của việc phân phối rộng hơn này sẽ là cân bằng quyền kiểm soát hơn nữa và nâng cao chất lượng của cộng đồng open source, đồng thời tuân thủ các luật và quy định hiện hành.

Lịch trình phát hành của Aleo ủng hộ những người sử dụng network sớm. Điều này sẽ giúp đảm bảo Aleo sớm đạt được mức độ bảo mật cao cho network. Để đạt được điều này, Aleo đã đặt tỷ lệ lạm phát tương đối cao hơn ngay từ đầu, sau đó tỷ lệ này sẽ qua hai lần halving trong 10 năm đầu tiên. Sau năm thứ chín, đợt halving cuối cùng sẽ dẫn đến mức phát thải 12,5 Aleo credits / block để đảm bảo tính bảo mật của mạng cũng như sự ổn định của nền kinh tế mà nó sẽ hỗ trợ.

Đường cong lạm phát của Aleo trong 15 năm đầu tiên

4.3. Phân phối & Phân quyền

Theo thời gian, khi các credit mới được tạo ra, việc phân phối sẽ thay đổi.Một điểm mạnh quan trọng của Aleo khi sử dụng một biến thể PoW thay vì các cơ chế đồng thuận thay thế như PoS là ngay cả trong giai đoạn đầu của network, token vẫn sẽ được phân phối rộng rãi. Quyền kiểm soát sẽ được phân cấp ngay từ ngày đầu tiên và Aleo network sẽ tồn tại dù có hoặc không có Aleo core team. Đây là lộ trình "tried and true" mà các blockchain khác đã sử dụng để mở rộng quy mô trong khi vẫn đảm bảo tính an toàn trên toàn network.

Cũng cần lưu ý rằng mô hình đồng thuận của Aleo có một chút thay đổi nhỏ nhưng quan trọng so với các mô hình PoW truyền thống. Proof-of-Succinct Work là một ví dụ về cái mà trong đó bằng chứng được tạo ra thực sự là một tính toán hữu ích trái ngược với một câu đố ngẫu nhiên chỉ tồn tại với mục đích xác định winning miner. Từ đó giảm đáng kể các năng lượng không cần thiết khi các miner vận hành.

4.4. Chức năng Token

Sử dụng cho các hoạt động trong các dapp trên Aleo.
Trả thưởng cho miner, sử dụng làm hệ thống khuyến khích các thành phần tham gia đóng góp vào bảo mật của network.
Tích luỹ ưu đãi giống với việc tích luỹ AWS credit cho việc sử dụng cloud service.

5. Nhà đầu tư

Việc áp dụng công nghệ ZK của Aleo đã nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà đầu tư, đặc biệt là Andreessen Horowitz (a16z), Tiger Global, Samsung Ventures….Hiện Dự án đã gọi vốn thành công 2 vòng với tổng số tiền 228 triệu USD.

Series A: $28M

Nhà đầu tư: a16z, Placeholder VC, Galaxy Digital, Variant Fund, Polychain Capital, Slow Ventures, Dekrypt Capital, Coinbase Ventures…

Series B: $200M

Nhà đầu tư: Kora Management LP và SoftBank Vision Fund 2

6. Đội ngũ Aleo

Hiện tại đội ngũ của Aleo có 69 thành viên, bạn có thể check tại đây https://www.linkedin.com/company/aleohq/people/

7. Lộ trình

8/2020: ALEO Create
4/2021: financing 28 million US dollars
6/2021: Open the community funding plan
11/2021: Announce the test network incentive activity
3/2022: Establish a partnership with FORTE
8/2022: Announce Testnet3 activity

Aleo có một số chương trình phát triển cộng đồng:

Chương trình đại sứ Aleo
Aleo Feature Bounties
Chương trình tài trợ cộng đồng
Incentivized Testnet
ZPrize Competition
Dự kiến Aleo có thể tiến tới mainnet vào Q1/2023

8. Kết luận

Bằng việc chuẩn bị kỹ càng các tài nguyên cũng nhưng các usecase cần thiết, Aleo đang phát triển từng bước rất chắc chắn để khi ra mắt mainnet không bị thua kém các blockchain layer 1 hiện có nhưng được bổ sung tính riêng tư độc quyền.