Was ist Aleo? – Fundamentalanalyse

Haben Sie sich mit Corona infiziert?

Lautet Ihre Antwort nein, dann stellen Sie sich einmal vor wie es wäre, wenn Sie sich bei jedem Restaurant-Besuch “outen” müssten, einer der Infizierten gewesen zu sein!

Eine COVID-Infektion ist ein eindrucksvolles Beispiel für ein Privatsphäre Problem, das wir in unserer Gesellschaft noch nicht lösen konnten. Zweifach geimpfte Personen erhalten einen normalen Eintrag im Impfausweis, geimpfte Genesene einen “Genesenenimpfnachweis”. Bürger werden markiert und in verschiedene Gruppen geteilt.

Eine bessere Lösung wäre ein System, in dem man beweisen kann, dass man immun ist, ohne dabei verraten zu müssen, ob die Immunität durch Antikörper einer Infektion oder einer Impfung zustande kam. Ein Nachweis, bei dem man keine intimen Details zu sich verraten muss.

Und genau hier setzt Aleo an.

Aleo in 5 (6) Sätzen

  1. Problem:
    Fragwürdiger Umgang mit Daten: Dienstleister müssen persönliche Daten korrekt und sicher verwalten, oft fehlt Kompetenz. Obwohl Web-Dienstleistungen heutzutage mit Daten bezahlt werden wir befinden uns in einer unsicheren Daten-Ökonomie.
  2. Lösung:
    Dienstleister benötigen ein transparentes (Open Source) System, mit dem sie persönliche Daten verwerten können, ohne dass diese gespeichert, verwaltet oder an Dritte weitergegeben werden müssen.
  3. Existierende Smart Contract Plattformen (z.B. Ethereum oder Tezos) sind nicht privat.
  4. 2nd Layer Lösungen, Smart Contract Mixer oder Dark Pools lösen nicht alle Privacy Probleme.
  5. Aleo versucht als Open Source Plattform für private Applikationen dieses Problem mit Hilfe einer Technologie, die man “Zero-Knowledge Kryptografie” nennt, zu lösen.

Was ist Aleo?

Aleo ist eine Open Source Entwicklungsplattform, die es Programmierern zukünftig ermöglichen soll, private, dezentralisierte Apps (DApps) zu schreiben.

Dafür wird es voraussichtlich ein natives Aleo-Token geben, das auf einer eigenen Blockchain laufen wird. Eine hohe Skalierbarkeit und Effizienz soll durch den Einsatz von Zero-Knowledge Proofs erreicht werden.

Die Schnittstelle aus Programmierbarkeit und Privatsphäre, die Aleo ermöglichen möchte, könnte viele neue Usecases für die Blockchain mit sich bringen.
Aleo könnte in Zukunft somit in direkter Konkurrenz zu Privacy Coins (z.B. ZCash oder Monero), aber auch Smart Contract Plattformen (z.B. Ethereum, Cardano, Tezos) stehen.

Dass Aleo einen deutlichen Entwickler zentrierten Fokus verfolgt, zeigt sich bereits durch die ersten funktionalen Anwendungen der Plattform:

Die Aleo Software Suite

Aleo Software Suite
Screenshot der Aleo Software Suite – Quelle: Aleo.studio

Die Aleo Software Suite richtet sich an DApp-Entwickler und soll den Einstieg in das Programmieren von privaten DApps vereinfachen. Die Suite besteht aus folgenden Modulen:

Leo

Leo ist die eigens von Aleo entwickelte Programmiersprache für private DApps.

Leo abstrahiert dabei low-level kryptografische Konzepte und soll die Integration von privaten DApps in existierende Stacks, also Entwicklungsumgebungen, vereinfachen.

Aleo Studio

Aleo Studio ist die erste IDE (Integrierte Entwicklungsumgebung) für Zero-Knowledge Applikationen.

Über Aleo Studio soll zukünftig der gesamte Entwicklungszyklus, vom Schreiben des Codes bis hin zur Veröffentlichung der privaten DApp als Package, erfolgen.

Aleo Package Manager

Package Manager werden von Entwicklern genutzt, um möglichst einfach Programmpakete und Libraries verwalten zu können.

Aleo stellt mit einem eigenen, bereits in Aleo Studio integriertem Package Manager ein Tool zur Verfügung, das die Entwicklung im Team sowie die Veröffentlichung von Leo Projekten vereinfachen soll.

snarkOS

Mit snarkOS stellt Aleo ein dezentralisiertes Betriebssystem für private Apps. snarkOS ist das “Rückgrat” von Aleo und ermöglicht sowohl das Verifizieren, als auch das öffentliche Abspeichern von Status auf der Aleo Blockchain.

Wie funktioniert Aleo?

Aleos Grundkonzept basiert auf Zero-Knowledge Proofs, einem mathematischen Teilbereich der Kryptografie, der noch recht jung ist und erst seit wenigen Jahren echte Anwendungsfälle findet.

Dementsprechend kommen Konzepte zum Einsatz, die für viele Leser oftmals noch weniger bekannt sind. Deswegen werden im Folgenden zunächst einige Grundlagen dieses neuen Ansatzes erläutert.

Was sind Zero-Knowledge Proofs?

Zero-Knowledge Proofs können als Protokoll zwischen zwei kommunizierenden Parteien gesehen werden, in dem ein Verifizierer von der anderen Person überzeugt wird, dass er ein Geheimnis (Secret) kennt, ohne dass der Verifizierer irgendwelche Informationen zu diesem Geheimnis erhält.

Zunächst ist es schwierig nachzuvollziehen, wie solch ein Beweis stattfinden kann. Er lässt sich mit folgender Geschichte von Ali Babas Höhle allerdings gut verbildlichen:

Ali Babas Höhle

Peggy hat das geheime Schlüsselwort zum Öffnen einer magischen Tür in Ali Babas Höhle gefunden. Die Höhle besitzt eine Ringform, in der die magische Tür auf der gegenüberliegenden Seite des Eingangs liegt.

Peggy möchte nun Viktor, dem Verifizierer, beweisen, dass sie das Schlüsselwort kennt, ohne ihm irgendeinen Hinweis zu geben, was das Wort sein könnte. Für den Beweis werden beide Wege vom Eingang zur magischen Tür mit A und B benannt.

Illustration von Ali Babas Höhle
Illustration von Ali Babas Höhle – Quelle: Researchgate

Viktor bekommt nicht mit, über welchen Weg (A oder B) Peggy die Höhle betritt. Allerdings ruft er in die Höhle hinein, welchen Weg Peggy zurücknehmen soll. Dabei wählt Viktor zufällig zwischen Weg A und B und beobachtet, auf welcher Seite Peggy wieder herauskommt.

Wenn Peggy nun wirklich das geheime Schlüsselwort kennt, ist es ein Leichtes für sie, Viktors gewählten Weg zurück zu wählen. Kennt sie das Schlüsselwort nicht, liegt ihre Chance bei 50% den richtigen Weg zu wählen.
Mit jeder Wiederholung dieses Vorgangs kann sich Viktor sicherer sein, dass Peggy wirklich das Schlüsselwort kennt. Bereits nach 10 Wiederholungen liegt die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Peggy nur Glück hatte, bei weniger als 0,1%.

Damit kann Viktor davon ausgehen, dass sie das Wort wirklich kennt, ohne dass er eine Ahnung hätte, wie sich die magische Tür öffnen lässt.

Das Zero-Knowledge Protokoll, das bei Aleo verwendet wird, nennt sich “ZEXE”.

Was ist ZEXE?

ZEXE (Zero-Knowledge EXEcution) ist der Name für das kryptografische ZK-System, das Aleo seit 2019 aktiv mitentwickelt.

In ZEXE werden Zustände, wie z.B. Wallet-Guthaben, off-chain auf einem zweiten Layer (der zkCloud) übertragen. Als Beweis, dass z.B. solche eine Transaktion stattgefunden hat, wird von beiden Parteien ein ZK-Proof erstellt. Anschließend werden diese ZK-Proofs in Form einer “Shielded Transaction” gebündelt und in einem on-chain Block auf der Blockchain gespeichert.

Anders als in der Geschichte von Ali Babas Höhle, verwendet ZEXE dabei so genannte “succinct zero-knowledge proofs”. In dieser Weiterentwicklung von ZK-Proofs reicht eine einmalige Kommunikation zwischen Sender und Verifizierer aus. Die mehrfache Wiederholung des Vorgangs zwischen Peggy und Viktor fällt also weg, was in einer viel höheren Verifikationsgeschwindigkeit von ZK-Snarks resultiert.

Im Gegensatz zu pseudonymen Blockchains (z.B. Bitcoin oder Ethereum) werden bei Aleo also keine Inputs (z.B. Transaktionsgröße, Datum oder Wallet-Adressen) auf der Blockchain gespeichert, sondern ausschließlich der Beweis dafür, dass die Transaktion in einer Form stattgefunden hat. Damit wird die Blockgröße reduziert und zusätzlich die Privatsphäre von Sender und Empfänger garantiert. Der Inhalt des ZK-Proofs sollte dann alle Verifizierer davon überzeugen, dass die Transaktion erfolgreich ausgeführt wurde und alle neuen Wallet-Guthaben korrekt aktualisiert wurden.

Was ist die zkCloud?

In der aktuellen Krypto-Landschaft gibt es laut den Entwicklern von Aleo ein “Privacy Dilemma”.

Dies bedeutet, es gibt zwar bereits Lösungen für bestimmte Anwendungsfälle der Blockchain, jedoch ist die Schnittstelle zwischen Privatsphäre und Programmierbarkeit noch nicht richtig besetzt.

Kryptowährungen wie Zcash steigern zwar die Privatsphäre im Vergleich zu Bitcoin, bieten allerdings keine Programmierbarkeit. Ethereum ermöglicht die Entwicklung von DApps, bietet aufgrund der transparent einsehbaren Blockchain mit pseudonymen Adressen allerdings keine Privatsphäre.

Aleo versucht diese Schnittstelle zu schließen und konkurriert als Entwicklungsplattform für private DApps letzten Endes vermutlich eher mit Ethereum als mit “reinen” Kryptowährungen, wie Zcash oder Bitcoin.

Diagramm zum Privacy Dilemma
Die Schnittstelle von Programmierbarkeit und Privatsphäre ist noch nicht besetzt. – Quelle: Aleo.org

Die zkCloud ist zentraler Bestandteil der Lösung, mit der Aleo versucht, genau diese Lücke einzunehmen.

In normalen öffentlichen Blockchains werden Smart Contracts on-chain in einer globalen “Virtual Machine” von den Netzwerk-Nodes ausgeführt. Es muss also jede einzelne Node die relevanten Informationen zu den Verträgen abfragen, anschließend den Programmcode berechnen und letztendlich gemeinsam mit den anderen Nodes über die Korrektheit der Daten abstimmen. Offensichtlich ist dies ziemlich ineffizient und teuer für die Node-Betreiber.

Als Lösung schlägt Aleo die zkCloud vor, ein off-chain Layer, über den in einer privaten Umgebung Smart Contracts berechnet werden können. Damit wird die Laufzeit der Smart Contracts getrennt von deren Status auf der Blockchain gehandhabt.

Somit werden Transaktionen oder Smart Contracts in der zkCloud ausgeführt, für die anschließend ein zkProof erstellt wird, der bestätigt, dass eine Transaktion bzw. eine Ausführung stattgefunden hat. Dies alles geschieht vollständig privat zwischen den “Vertragspartnern”. Der zkProof, der on-chain in der Blockchain gespeichert wird, ist die einzige öffentliche Evidenz dafür, dass eine derartige Transaktion jemals in der zkCloud stattgefunden hat. Wird versucht, Geld von einer fremden Adresse innerhalb der zkCloud zu versenden, ohne dass man im Besitz des dazugehörigen Private Keys ist, gibt es einen Widerspruch beim Verifizieren des zkProofs, bzw. findet die Transaktion on-chain am Ende nicht statt.

Ein großer Vorteil dieser Auslagerung auf einen weiteren Layer ist, dass die Laufzeit der Smart Contracts damit nicht beschränkt wird. Ob der Smart Contract nur wenige Sekunden oder Stunden bzw. sogar Tage zum Berechnen braucht, ist nur noch ein Problem für partizipierende Teilnehmer. Die restlichen Netzwerk-Nodes verifizieren lediglich den zkProof, der am Ende der Berechnung an das Netzwerk propagiert wird. Somit entfällt eine Limitierung der Laufzeit, wie sie z.B. bei Ethereum durch das GAS gegeben ist.

Die zkCloud ist also der 2nd Layer von Aleo, der zur Auslagerung von Transaktionen und der Berechnung von Smart Contracts genutzt wird.

Welches Konsensus-Verfahren nutzt Aleo?

Das Aleo Netzwerk findet einen Konsens über den Ledger-State über eine Methode, die sich “Proof of Succinct Work” (PoSW) nennt.

Dieser Algorithmus lässt sich mit dem klassischen Proof-of-Work vergleichen, mit dem Unterschied, dass nicht nur eine willkürliche Hashfunktion berechnet wird, sondern die Rechenleistung gleichzeitig dazu genutzt wird, die ZK-Proofs von Transaktionen im Block zu überprüfen.

Um eine konstante Blockzeit zu garantieren, wird, wie beim klassischen PoW auch, nach einem Hash mit einer bestimmten Nonce gesucht.

Miner, die erfolgreich einen Block gemined haben, werden über Block Rewards entlohnt. Genauere Details zu den Blockzeiten und Ausschüttungen sind noch nicht vorhanden. (Stand: 20.07.2021)

Welche Probleme löst Aleo?

Aleo versucht mit seiner Plattform für private DApps ein so genanntes “Privacy Dilemma” zu lösen.

Die Argumentationskette lautet, dass momentan die Verwaltung persönlicher Daten hauptsächlich zentral von großen Konzernen übernommen wird. Betrachtet man Facebook, Google und Co., könnte man fast von Datenmonopolen sprechen, durch die eine Gefahr von Zensur und mangelnden Datenschutz entsteht.

Zudem bewirkt eine Konzentration vereinzelter Daten, dass diese nicht immer sinnvoll genutzt werden. Sucht man heute beispielsweise über Google nach “beste Matratze”, erhält man oft noch Wochen nach dem Kauf Matratzenwerbung über Facebook, YouTube und Instagram.

Ein anderes Beispiel wäre das Erschaffen von “Shielded Identities”. Auch dieser Anwendungsfall lässt sich mit einem realen Beispiel gut illustrieren.

Möchte eine Jugendliche, die gerade erst 18 Jahre alt geworden ist, in einer Bar ein alkoholisches Getränk bestellen, wird sie aufgefordert, ihren Ausweis vorzuzeigen. Auf diesem Ausweis können die Kellner nun alle möglichen Informationen einsehen. Neben ihrem Alter können auch ihre Größe, Ihr Wohnort und ihre genaue Adresse abgelesen werden. Das Preisgeben irrelevanter Informationen ist im besten Fall etwas ungemütlich, im schlimmsten Fall kann es weitere Folgen mit sich tragen.

Geschützte Identitäten würden dabei helfen, ausschließlich bestimmte Daten zur Identität verifizieren zu lassen.

Dies sind nur zwei Anwedungsgebiete für Zero-Knowledge Beweise. Allerdings entwickelt Aleo selbst keine direkte Lösung für die Probleme, sondern stellt vielmehr Entwicklern die Infrastruktur, nämlich ein passendes Framework für private DApps, zur Verfügung.

Sucht man etwas abseits vom “Mainstream” nach Anwendungsfällen, findet man insbesondere im Krypto-Space ein sehr aktuelles Beispiel.

Im Artikel “Ethereum is a Dark Forest” erklären Dan Robinson und Georgios Konstantopoulos, wie der Ethereum Mempool zum Frontrunning von Trades benutzt wird.

Dieses Frontrunning ist nur eine Art, wie die Transparenz von Smart Contracts ausgenutzt werden kann. Die Überkategorie für das Phänomen, dass Miner durch die Anordnung und “Gestaltung” von Blocks profitieren können, wurde vom Researcher Phil Daian “Miner Extractable Value” (MEV) getauft.

Über das Frontrunning können Arbitrage Bots einsehen, welche Transaktionen bspw. auf einer DEX im Mempool gelistet sind und eigene Order mit einer höheren GAS-Gebühr platzieren, damit diese vorher ausgeführt werden.

Private Smart Contracts würden diese Einsicht und damit einhergehende MEV-Probleme verhindern.

Welches Entwicklerteam steckt hinter Aleo?

Das Aleo Team besteht aus einer Gruppe von Kryptografen und Entwicklern, die nach eigenen Aussagen bereits für Konzerne wie Google, Amazon und Facebook gearbeitet haben.

Ursprünglich startete das Team 2016 mit dem Ziel, eine Lösung für programmierbare zkProofs zu erforschen; 2019 wurde die Aleo Systems Inc. gegründet.

Zu den Gründungsmitgliedern zählen:

Zudem wurde Alex Pruden als Chief Operating Officer eingestellt.

Aleo Token-Ökonomie

Über die Token-Ökonomie bzw. einen möglichen Aleo Token Sale ist aktuell noch nichts bekannt.

Dieser Artikel wird allerdings fortlaufend aktualisiert und mögliche Neuinformationen werden nachgetragen.

Welche Unternehmen investieren in Aleo?

Am 20.04.2021 wurde bekannt, dass der Venture Capital Riese a16z (Andreessen Horowitz) eine 28 Mio. US-Dollar Finanzierungsrunde für Aleo leitete.

Zu den bekanntesten Investoren zählen:

  • a16z
  • Placeholder VC
  • Galaxy Digital
  • Coinbase Ventures
  • Variant Capital
  • Polychain Capital

Mit einer Finanzierungssumme von 28 Mio. US-Dollar gehört Aleo zu den am stärksten geförderten ZK-Projekten weltweit.

a16z schreibt in ihrer Aleo Investment These, dass ZK-Proofs große Auswirkungen auf das Benutzererlebnis im Web haben werden.

Laut Katie Haun, General Partner bei a16z, löst Aleo das Skalierbarkeitsproblem von ZK DApps und hat damit enormes neues Wertschöpfungspotential.

Die gesammelten Gelder werden, wie für technisch orientierte Krypto-Projekte üblich, in das Community-Building und die Expansion des Entwickler Teams investiert.

Fazit der F5 Crypto Capital

Aleo ist ein noch kleines Projekt, das mit der Forschung und Weiterentwicklung von Zero-Knowledge Proofs eine wichtige Lücke im Krypto-Ökosystem schließen könnte.

Ein smartes Team und starke Finanzierungspartner lassen auf eine vielversprechende Zukunft hoffen.

Wenn es dem Team gelingt eine Community aufzubauen und die erste Anlaufstelle für Entwickler von privaten DApps zu werden, könnte sich Aleo in den kommenden Jahren klar zu einem Top-100 Projekt entwickeln.

Wieso wurde ausgerechnet Aleo in diesem Artikel thematisiert?

Die F5 Crypto Capital untersucht regelmäßig vielversprechende Projekte, die sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinden. Aleo ist ein Projekt, das weitestgehend unter dem Radar vieler Marktteilnehmer läuft, aber ein enormes Potential aufweist.

Neben der Investition in große Kryptowährungen, wie z.B. über einen Index für Kryptowährungen, ergeben sich so häufig äußerst lukrative Investmentmöglichkeiten.

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Written by

Christian ist Partner bei der F5 Crypto Capital. Er besitzt einen Universitätsabschluss in Mathematik und interessiert sich besonders für Kryptographie und Spieltheorie. Neben seiner Tätigkeit bei F5 Crypto Capital betreibt Christian ein Startup im Blockchain Space.

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