Aleo已于2022年8月1日启动激励性测试网三,预计主网2022年12月份上线。

根据官方发布的规划,Testnet 3 分为 3 个阶段开展,每个阶段持续1-2个月。8 月 1 日开始的第一阶段主要是供开发者开发,部署,执行应用程序。第二阶段矿工(provers)可以入场,第三阶段验证者可以入场。

本文将从开发者的角度来看,简要介绍关于Aleo程序开发的三个核心概念,以帮助开发者社区更好地掌握Aleo。

01)Leo:零知识证明的编程语言

Leo及其编译的Aleo指令都是Aleo智能合约的一部分,Solidity和其他几十种链式编程语言也是如此,它们是链上交易和dApp开发的工具。

但是,Aleo的不同之处在于它的编程语言是基于zksnark的,这是一个零知识证明的解决方案。通过将“智能合约执行”封装成一个同态加密多项式,可以验证这个多项式的结果来判断交易是否可信,从而实现真正的隐私计算和隐私交易。下图描述了确切的操作方法。


这个离线执行和验证的例子为程序提供了无限的运行时间,但是链上节点只需要验证证明是否正确,验证时间远低于执行时间,因此TPS可以显著提高。同时,由于没有这样的链上运行时间,也避免了燃气费用大的问题。
那么,这和开发者有何关系呢?这让我们看到了它的缺点。我们已经知道zksnark创建的多项式是一个程序约束。因此,我们的程序必须是确定性的,对于要生成的相应多项式,程序约束是确定性的。传统编程语言的很多特性很难实现,这也是Aleo团队没有选择包含图灵补的原因。作为开发人员,我们需要了解这些知识,并对其有一个适当的期望。

另一个缺点是离线证明生成需要更高的设备性能,因此智能手机等低性能设备在生成证明时可能会非常慢。当然,Aleo有一个解决方案——低性能设备可以通过委托证明者来生成证明,但这是有代价的——为了方便会牺牲你的一些隐私。使用completion关键字,可以在链上部分执行应用程序。


这里我们假设你已经阅读了Aleo指令的文档。可以看到min_public函数已经实现,并且min _ public被finalize关键字覆盖。简单来说,finalize关键字覆盖的函数在链上执行,而原函数在链外执行。
原始函数将输入存储在finalize类型的寄存器中,然后在链上执行finalize函数时,检索该函数的finalize寄存器的值。需要注意的是,finalize register只能接受公共数据,这意味着您的输入可能会面临潜在的隐私问题,如前所述。
02)ZEXE模型

Aleo的模型与以太坊和比特币的区别在于,以太坊采用基于账户的方式,而比特币采用UTXO(未使用交易输出)模型。Aleo的ZEXE交易方法论在某些方面类似于比特币。在ZEXE模型中,有一个重要的概念叫做记录,它存储着智能合约数据。在ZEXE范式中,每个事务对应至少一个记录。


这种记录类似于UTXO范式,其中每笔交易消耗旧记录并生成新记录,用户现有记录之和代表资产总余额。类似于现金,只不过记录可以承载更多的信息。
每个记录包含4个参数:
  1. 主记录的所有者,即用户的公钥地址。
  2. 盖茨,记录持有的Aleo数量。
  3. 数据,存在于记录中,属于程序的可定制地图存储数据。开发人员可以在这个值中存储他们自己定义的数据类型。
  4. 现在,随机性,这是防止重复消费记录的标识符。

下面是Aleo指令如何定义记录:


这样,任何输入和输出记录都将被添加到带有相应的键-值对map相关的数据映射区域。有了这个特性,我们可以定义自己的资产来支持各种金融应用程序。

最近Aleo指令也推出了新的关键字drawing。这个关键字目前专门用于链上执行,也就是说,它只能用于前面描述的用finalize关键字声明的函数中。

通过键-值对的映射方法,将在全节点内创建一个新的公开和全球的数据存储。开发人员可以将自定义的键-值对存储在链上,其中键-值对必须是公开的,并且操作对象增减只能是finalize类型寄存器。映射的当前使用场景仍然不清楚,在后续开发中需要更多的信息。
03)基于堆栈的虚拟机

我们大多数人可能都听说过虚拟机(VM)分为两类,基于堆栈的VM和基于寄存器的VM。众所周知的JVM和EVM是基于栈的VM,而lua是基于寄存器的VM。Aleo的snarkVM目前的实现也是基于栈的虚拟机。


上面的代码代表了snarkVM堆栈帧数据结构。当它运行一个程序函数时,会把程序初始化成一个新的堆栈框架,这个框架包括使用外部函数(外部堆栈),函数需要的所有寄存器(寄存器类型,finalize类型),以及对应的认证和验证密钥。
每个堆栈框架将包含许多与您编写的程序相关的寄存器。加载后,相关代码和外部函数引用将使用堆栈的先进先出原则执行。

像DFS树结构一样,根节点处的堆栈是我们的初始程序,而沿着树向下延伸的分支是外部引用的程序堆栈。


这是关于Aleo开发阶段的三个基本且关键的概念,也是想要基于Aleo构建隐私应用的开发者的出发点。我们希望本文能为Aleo开发者社区提供一些参考和启发。

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