AleoBFT について知っておくべきこと – Aleo を実現するコンセンサスアルゴリズム

概要
AleoBFT について知っておくべきこと - コンセンサスのための新しいハイブリッドアーキテクチャ
AleoBFT は各ブロックの瞬間的なファイナリティを保証します
AleoBFT はネットワークが完全に分散化された状態を維持することを保証します
AleoBFT は、証明者に、時間の経過とともに Alio エコシステムの証明可能性を拡大するよう奨励します
AleoBFT のコア構造
エピローグ

2022 年の終わりに、 Zero-Knowledge Proofs Aleoテクノロジーを使用した典型的なプライバシーパブリックブロックチェーンは、資金調達取引の 1 つである 2 億ドルを調達し、大きな成功を収めました。それだけでなく、Aleo は、一連のインセンティブ付き Tesnet を開始する際にユーザーアウトリーチ戦略も強化しました。プログラムを強化し、2021 年の 50,000 倍にあたる 1 秒あたり 10 億プルーフを達成しました。

Aleo が 2022 年に達成したことのより詳しい概要については、TraderH4.com の記事「Aleo の 2022 年を振り返る」をご覧ください。この記事の枠組みでは、TraderH4 は、Aleo を同じセグメント内の他のレイヤー 1 プロジェクトと区別するコンセンサスアルゴリズムをさらに深く掘り下げます。

概要

アプリケーションで zkSNARK を使用する企業が増えるにつれて、Aleo はさらに成功しています。校正は難しいため、Aleo の設計では、アプリケーションが計算を処理するために特殊なハードウェアとソフトウェアを使用するサードパーティの「校正サービス」に校正をアウトソーシングすることができます。zkSNARK は、アプリ開発者が一部の基本的な CPU で実行できるよりも速く、安く、効率的です。。

将来の最大の制限要因の 1 つは、サービスの証明であっても、単にアプリケーションを直接実行する場合よりも、「正しいアプリケーション実行のゼロ知識証明の生成にはコストがかかる可能性がある」ということです。これは、zkSNARK がまだ最高のテクノロジーではないことを証明しています。

ゼロ知識証明が一般的になり、Aleo が成功するためには、zkSNARK 証明のハードウェア、ソフトウェア、および知識が普及する必要があります。そして、Aleo はコンセンサスメカニズムを設計し、それを証明するために ZPrize コンテストを後援しました。

ビットコインのような従来の PoW マイニングは比較的シンプルであり、ハードウェアはコモディティ化されています。マイナーは ASIC で SHA-256 機能を使用し、利益を最大化するために安価なエネルギー源の隣に自分たちを配置しようとします。優位性を得る創造的な方法はそれほど多くありません。

Aleo では、証明には zkSNARK をより深く理解する必要があります。zkSNARK は、証明者が大きな利点を得る機会が増える、より豊かな設計空間です。

Aleo は、ブロックごとにより多くの有効なソリューションを受け入れるため、「勝者か敗者」のフレームワークに従うのではなく、より多くのプルーファーに報酬を分配するという点でビットコインとは異なります。1 人の証明者の存在が他の証明者を圧倒すると、証明者の参加と分散化が減少し、コストが高くなり続けます。

そこで、Aleo は、zkSNARK 作業証明アドオンを商品化するために、AleoBFT と ZPrize という 2 つのことを行いました。このセクションでは、AleoBFT について詳しく説明します。

AleoBFT について知っておくべきこと – Aleo を実現するコンセンサスアルゴリズム

AleoBFT について知っておくべきこと - コンセンサスのための新しいハイブリッドアーキテクチャ

AleoBFT は、Proof of Stake (PoS) と、Proof of Succinct Work (それ自体は Proof of Necessary Work のサブセットです) と呼ばれる特定のタイプの Proof of Work (PoW) を組み合わせています。

AleoBFT は 3 つのことを行うように設計されています: プロトコルを保護すること、アプリケーションの zkSNARK 問題解決のニーズに応えるのに十分な経験豊富な検証者がいることを確認すること、より多くの人がネットワークのより効率的かつ安価な証明に参加することを奨励することです。

Testnet 3 中に、Aleo はコンセンサスモデルをバリデーター用のハイブリッドアーキテクチャに変換すると述べました。それが AleoBFT です。

AleoBFT は、バリデーターからの新しいブロックの瞬間的なファイナリティとバリデーターの計算能力を組み合わせて、ネットワークにコインベースの供給をもたらします。AleoBFT の設計は、バリデーターがブロックを生成することでネットワークを維持することを奨励し、プルーファーが概念実証を Aleo エコシステムに拡張することを奨励します。AleoBFT のこのコンセンサスアルゴリズムには多くの特徴があります。

AleoBFT は各ブロックの瞬間的なファイナリティを保証します

トランザクションは、バリデーターがブロックごとに生成してコンセンサスに達した後に確認されます。このアプローチにより、バリデーターのフォークの問題が解決され、ノードの安定性が向上します。さらに、これにより、Aleo の開発者にとってスムーズなアプリエクスペリエンスが実現されます。また、ユーザーにとっては、ウォレット、ブラウザ、エクスプローラー、アプリでの迅速な確認が可能になり、UI/UX が向上します。最終的に、この保証により、他のエコシステムとの相互運用性がはるかに簡単になります。

AleoBFT はネットワークが完全に分散化された状態を維持することを保証します

Testnet 2 が指摘したように、少数のプルーファーがゼロ知識暗号化用の特殊なハードウェアを開発した後、ブロックの生成は高度に集中化されました。ZPrize は競争条件の平等化に貢献していますが、一部のエンティティがネットワークを支配し、ユーザーに集中化と検閲のリスクをもたらすという事実は依然として残ります。

AleoBFT を使用することで、Aleo はブロック生成の役割をコインベースの生成から切り離すことができます。バリデーターはブロックの生成を担当し、バリデーターは希望するスケールで証明を計算できるようになりました。AleoBFT は、ネットワーク上に少なくとも 100 万の Aleo クレジットを賭けることで、証明者がバリデーターになるよう奨励するように設計されています。これにより、校正者はコンセンサス内のすべての校正者の代表となり、検閲への抵抗を維持できるようになります。

AleoBFT は、証明者に、時間の経過とともに Alio エコシステムの証明可能性を拡大するよう奨励します

AleoBFT では、証明者は各ブロックのコインベース報酬のシェアと引き換えに、ネットワーク上でプルーフオブコインベース (PoSW) を決済して生成します。この新しいモデルにより、プルーファーはゼロ知識証明のコアサブコンポーネントを計算するようになりました。つまり、マルチスカラー乗算 (MSM) と高速フーリエ変換 (FFT) であり、各ブロック報酬から証明のパーセンテージを獲得します。

証明者にとって、AleoBFT を使用すると、あらゆる規模のハードウェアを操作して、それぞれのケースで「勝者-勝者」効果を競うことなくゼロ知識証明を生成できます。したがって、Testnet 2 とは異なり、このプロセスは、仮想ハードウェア上で実行されているバリデーターでも参加してコインベースの報酬を獲得できることを意味します。これらのコインベースの報酬は、証明者と検証者の間で共有され、時間の経過とともにトークンが蓄積されるにつれて、プルーファーが検証者になるよう奨励します。参加者へのより広範な報酬の分配を奨励することで、これらの新しいメカニズムが Aleo ネットワークを拡張し、Aleo 開発者とユーザーにとってより大規模な概念実証を達成できると考えています。

AleoBFT のコア構造

AleoBFT の PoS 部分の詳細はまだ発表されていませんが、チームは DiemBFT をベースにすると述べています。Aleo は、プルーフセットは AleoBFT でブロックを生成しないが、代わりに次の可能性があると書いています。

デモンストレーターは、特定のブロックのプルーフを生成し、提出したターゲットに達したプルーフの数に基づいて、コインベース報酬 (合計ブロック報酬のサブセット) の比例配分を獲得します。
検証者は、そのようなプルーフで構成されるブロックを提案するために Aleo クレジットを提供し、検証に対するブロック報酬の合計の一部を受け取ります。
検証者は、ブロック内の証明が (証明の内容の知識に関係なく) 正しいかどうかを確認し、ブロック報酬の一部を受け取ります。

Dan Boneh の下で暗号学も学んだ Ali Yahya 氏は、ゲーム理論 (PoS) と暗号学 (PoSW) を組み合わせるアプローチがなぜ意味深いのかを私に説明してくれました。アリー・ヤヒヤさんのコメント：

「取引を含めることに同意することは、暗号的に行うことはできないため、ゲーム理論のアプローチを使用する必要があります。順番に実行したいトランザクションがある場合、それ以外はすべて暗号化して実行する必要があります。」言い換えれば、可能な限り暗号を使用し、それができない場合はゲーム理論を使用します。

AleoBFT の証明部分は、Aleo の独自のコンセンサスアルゴリズムである Proof of Succinct Work (PoSW) に基づいています。PoSW について理解しておくべき最も重要なことは、特にイーサリアムや新しいチェーンが環境上の理由から Proof of Work の使用を避ける場合、SHA とは異なり、Proof of Succinct Work の「作業」が実際に役立つということです。

実際、PoSW は Proof of Necessary Work に基づいています。これは、2020 年に Assimakis Katis (Aleo の当初からの指導者) と Joe Bonneau (もう一人の Boneh 卒業生) によって提案されたアイデアであり、学位の作成は Proof が、PoW で使用される PoW の不可欠な部分です。ナカモト氏のコンセンサスは、無駄になるエネルギーを使って効率的なプルーフを作成することです。ブロックチェーンの保護にエネルギーを費やす必要がある場合は、そのエネルギーを証明に費やしてください。Aleo は次の 2 つの方法でこれを実行します。

直接: zkSNARK の生成は、情報を漏らすことなく誰でも何かを証明できるようにするのに役立ちます。
間接的: Aleo は、zkSNARK の作成を奨励することで、実証のためのより優れたアーキテクチャの開発を加速したいと考えています。

Zero Knowledge ポッドキャストでハワード氏は、「目標は、マイナーが SNARK 用のハードウェアアクセラレーションを開発して、この種の計算をコモディティ化して普及させることを奨励することです。そのための 1 つの方法は、マイナーが常に何かを証明できるようにすることです。

エピローグ

上記は、Aleo を同じセグメント内の他のレイヤー 1 ブロックチェーンプロジェクトから区別する AleoBFT コンセンサスアルゴリズムに関する詳細情報です。Aleo の発展の可能性についてさらに理解するには、TraderH4 の Web サイトにある記事「Aleo の 2023 年のロードマップの更新」をご覧ください。