Qu'est-ce qu'une preuve de connaissances zéro (ZKP)? Comment améliore-t-il l'intimité d'une blockchain?

Les preuves de connaissances zéro (ZKPS) sont des protocoles cryptographiques qui permettent à une partie, connue sous le nom de prover, de prouver à une autre partie, le vérificateur, qu'une déclaration donnée est vraie sans révéler aucune information au-delà de la validité de la déclaration elle-même. Dans le contexte de la technologie de la blockchain, les ZKP jouent un rôle crucial dans l'amélioration de la confidentialité et de la sécurité, permettant aux transactions d'être validées sans exposer des données sensibles.

Le concept de preuves de connaissances zéro

À la base, une preuve de connaissance zéro se compose de trois composantes principales: la déclaration, le prover et le vérificateur. La déclaration est ce que le prover vise à prouver au vérificateur sans révéler aucune information supplémentaire. Par exemple, dans une transaction blockchain, l'instruction pourrait être que l'expéditeur dispose de fonds suffisants pour terminer la transaction. Le prover utiliserait ensuite un ZKP pour convaincre le vérificateur de ce fait sans divulguer le montant réel de fonds.

Comment fonctionnent les preuves de connaissances zéro

Le processus d'utilisation d'une preuve de connaissance zéro implique plusieurs étapes, qui peuvent être largement classées en trois phases: la phase d'engagement, la phase de défi et la phase de réponse. Dans la phase d'engagement, le prover s'engage à une valeur secrète qui sera utilisée pour prouver la déclaration. Pendant la phase de défi, le vérificateur génère un défi aléatoire auquel le prover doit répondre. Enfin, dans la phase de réponse, le prover utilise la valeur secrète pour répondre au défi, prouvant la déclaration sans révéler le secret.

Applications de preuves de connaissances zéro dans la blockchain

Les preuves de connaissances zéro ont de nombreuses applications dans la technologie de la blockchain, en particulier pour améliorer la confidentialité et la sécurité. L'une des applications les plus connues est sous la forme d' arguments non interactifs succincts de connaissance (ZK-Snarks) , qui sont utilisés dans des crypto-monnaies comme ZCash pour permettre des transactions privées. Dans ZK-Snarks, le prover peut démontrer qu'une transaction est valide sans révéler aucun détail sur l'expéditeur, le récepteur ou le montant transféré.

Une autre application est dans le domaine des solutions d'évolutivité , où les ZKP peuvent être utilisés pour comprimer de grandes quantités de données dans une preuve succincte, permettant des temps de vérification plus rapides et une réduction des exigences de stockage. Ceci est particulièrement utile dans les solutions de mise à l'échelle de la couche 2 comme ZK-Rollups, qui utilisent ZKPS pour laver plusieurs transactions en une seule preuve qui peut être vérifiée sur la blockchain principale.

Améliorer la confidentialité des transactions blockchain

L'une des principales façons dont les preuves de connaissances zéro améliorent la confidentialité d'une blockchain est de permettre des transactions privées . Dans les systèmes de blockchain traditionnels, chaque transaction est enregistrée sur un grand livre public, ce qui permet à quiconque de retracer le flux de fonds. Avec ZKPS, cependant, les détails d'une transaction peuvent être cachés, garantissant que seules les informations nécessaires sont partagées avec le réseau.

Par exemple, considérons un scénario où Alice veut envoyer 10 BTC à Bob. Dans une blockchain traditionnelle, cette transaction serait visible pour tout le monde, y compris le montant et les adresses impliquées. Avec ZKPS, Alice peut prouver au réseau qu'elle a les fonds nécessaires sans révéler le montant réel ou l'adresse du destinataire. Cela garantit que la transaction reste privée tout en étant vérifiable par le réseau.

Sécurité et confiance dans les preuves de connaissances zéro

Les preuves de connaissances zéro améliorent également la sécurité et la confiance d'une blockchain en s'assurant que les transactions sont valides sans exiger que les parties concernées se fassent confiance. Dans une blockchain traditionnelle, la validité d'une transaction dépend de l'honnêteté des participants. Avec ZKPS, cependant, la validité d'une transaction peut être prouvée mathématiquement, éliminant le besoin de confiance.

Ceci est particulièrement important dans les systèmes décentralisés, où les participants peuvent ne pas se connaître ou se faire confiance. En utilisant ZKPS, le réseau peut garantir que les transactions sont valides et sécurisées, même en l'absence de confiance entre les parties impliquées.

Implémentation de preuves de connaissances zéro dans la blockchain

La mise en œuvre des preuves de connaissances zéro dans une blockchain implique plusieurs étapes techniques. Voici un guide détaillé sur la façon d'implémenter ZKPS dans un système de blockchain:

• Choisissez un protocole ZKP : la première étape consiste à choisir un protocole ZKP approprié, tel que ZK-Snarks ou ZK-Starks, en fonction des exigences spécifiques de la blockchain. Chaque protocole a ses propres forces et faiblesses, il est donc important de sélectionner celui qui correspond le mieux aux besoins du système.

• Générer le circuit : une fois le protocole choisi, l'étape suivante consiste à générer un circuit qui représente l'énoncé à prouver. Ce circuit est généralement représenté comme un ensemble de contraintes que le prover doit satisfaire pour prouver la déclaration.

• Créez les clés de prouvance et de vérification : le prover et le vérificateur ont besoin de clés pour générer et vérifier respectivement la preuve. Ces touches sont générées à l'aide du circuit et du protocole ZKP choisi.

• Générer la preuve : le prover utilise la clé de prouvance et la valeur secrète pour générer la preuve. Cette preuve est ensuite envoyée au vérificateur.

• Vérifiez la preuve : le vérificateur utilise la clé de vérification pour vérifier la validité de la preuve. Si la preuve est valide, le vérificateur accepte la déclaration comme vraie sans apprendre aucune information supplémentaire.

• Intégrer à la blockchain : Enfin, le système ZKP doit être intégré à la blockchain. Cela implique de modifier le mécanisme consensuel de la blockchain pour inclure la vérification de ZKPS dans le cadre du processus de validation des transactions.

Questions fréquemment posées

Q: Les preuves de connaissance zéro peuvent-elles être utilisées dans tous les types de blockchains?

R: Les preuves de connaissances zéro peuvent être mises en œuvre dans divers types de blockchains, mais leur efficacité et leur facilité d'intégration peuvent varier en fonction de l'architecture spécifique et du mécanisme consensuel de la blockchain. Par exemple, les blockchains publics comme Ethereum ont réussi à intégrer les ZKPs via des solutions comme ZK-Rollups, tandis que les blockchains privés peuvent avoir des considérations différentes en raison de leur nature autorisée.

Q: Les preuves de connaissances zéro sont-elles coûteuses par calcul?

R: Oui, la génération et la vérification des preuves de connaissances zéro peuvent être à forte intensité de calcul, en particulier pour les déclarations complexes. Cependant, les progrès des protocoles ZKP, tels que ZK-Starks, ont été faits pour réduire les frais généraux de calcul, ce qui les rend plus possibles pour une adoption généralisée.

Q: Comment les preuves de connaissances zéro affectent-elles l'évolutivité d'une blockchain?

R: Les preuves de connaissances zéro peuvent améliorer l'évolutivité d'une blockchain en permettant la compression de grandes quantités de données dans des preuves succinctes. Cela est particulièrement bénéfique dans les solutions de mise à l'échelle de la couche

Q: Les preuves de connaissances zéro peuvent-elles être utilisées à des fins autres que la confidentialité dans la blockchain?

R: Oui, les preuves de connaissances zéro ont des applications au-delà de la confidentialité dans la blockchain. Ils peuvent être utilisés pour la vérification de l'identité, où un utilisateur peut prouver qu'il répond à certains critères sans révéler son identité. De plus, les ZKP peuvent être utilisés dans les systèmes de vote pour assurer l'intégrité des votes sans compromettre l'anonymat des électeurs.