La technologie a évolué au fil des ans, garantissant qu'il existe un modèle parfait pour répondre à chaque demande. Alors que le monde se développe avec de nombreuses avancées technologiques, il existe également une demande croissante en matière de confidentialité et de sécurité des données. Les données peuvent être utilisées pour prouver qui vous êtes, cependant, cela pourrait révéler beaucoup d'informations.

"Mais comment puis-je prouver quelque chose sans révéler beaucoup d'informations?" Cette question a peut-être traversé l'esprit d'une personne au moins une fois dans sa vie ! Les preuves à connaissance nulle (ZKP) se concentrent principalement sur la vérification de la preuve sans révéler beaucoup d'informations.

Ce guide vous permettra de mieux comprendre les preuves à connaissance nulle et comment elles pourraient vous être utiles. Explorons le monde fascinant des ZKP.

Démêler l'énigme de ZKP

Alors, qu'est-ce que la preuve de la connaissance zéro ? C'est une méthode pour prouver que vous connaissez une information sans révéler aucune information au-delà du fait que vous la connaissiez. Il y a deux parties impliquées dans ZKP : un prouveur et un vérificateur. Un prouveur affirme qu'il a connaissance de l'information, tandis qu'un vérificateur valide l'affirmation.

Prenons un exemple très simplifié : disons que vous êtes un prouveur qui prétend connaître le mot de passe de votre compte à un vérificateur. Vous pouvez prouver cette affirmation en accédant à votre compte. En conséquence, le vérificateur validera que vous avez bien accès à votre compte et que vous connaissez donc le mot de passe. Le fait que vous ayez accès prouve que vous connaissez vos identifiants de mot de passe sans avoir besoin de divulguer votre mot de passe réel.

Un protocole de preuve de connaissance zéro dans le monde réel exécute la même idée mais d'une manière beaucoup plus complexe. Dans un scénario réel, le vérificateur peut générer un « défi » à compléter par le prouveur. Le défi pourrait être un problème mathématique ou une équation nécessitant des caractères spéciaux que seule une personne connaissant le mot de passe pourrait fournir. Le vérificateur exécuterait alors ce défi un grand nombre de fois pour valider la cohérence de l'affirmation du prouveur.

Les ZKP doivent répondre à trois critères :

• état complet: Il est indiqué que si l'entrée est valide, le protocole de connaissance zéro reviendra toujours comme "vrai".
• Solidité: Une entrée invalide rend impossible de tromper le protocole de connaissance zéro, indiquant ainsi la sortie comme "fausse".
• Zéro-connaissance: Les critères finaux de ZKP stipulent que le vérificateur n'apprend rien sur une déclaration au-delà de sa validité ou de sa fausseté, ainsi, il n'a « aucune connaissance » de l'information. 

Semblables à de nombreuses technologies très avancées, les ZKP ont commencé par une idée. Le concept de Zero Knowledge Proofs a été introduit par le document de recherche du MIT par Shafi Goldwasser, Silvio Micali et Charles Rackoff en 1985, "La complexité des connaissances du système de preuve interactif.” Cependant, le papier de recherche des légendes a été rejeté à plusieurs reprises, mais, en 1993, ils ont remporté le prix Godel, un prix annuel récompensant les chercheurs pour les articles les plus remarquables dans le domaine de l'informatique théorique.

Même si le concept de Zero-Knowledge Proof a été introduit il y a longtemps, l'application a commencé plusieurs années plus tard.

La double nature de la connaissance zéro

ZKP n'a cessé d'évoluer au fil des ans, chacune optimisée pour différents scénarios. En faisant évoluer cette technologie très avancée, les chercheurs ont suggéré une identité distincte des preuves à connaissance nulle.

Il existe deux principaux types de protocoles de preuve à connaissance nulle : les ZKP interactifs et les ZKP non interactifs. La principale différence entre les deux types est la quantité d'interaction requise entre le démonstrateur et le vérificateur.

Les ZKP interactifs nécessitent plus d'interaction entre les deux parties. Le prouveur et le vérificateur s'engagent dans une communication aller-retour pour valider les affirmations du prouveur. Ces ZKP sont plus flexibles et peuvent être utilisés pour prouver des déclarations plus complexes que les ZKP non interactifs.

Les ZKP non interactifs nécessitent beaucoup moins d'interaction. Le démonstrateur construit simplement une preuve qui peut être validée par un vérificateur sans autre interaction. Ces ZKP sont plus efficaces et nécessitent moins de communication entre le prouveur et le vérificateur que les ZKP interactifs.

Pour les preuves à connaissance nulle interactives et non interactives, les chercheurs et les cryptographes ont essayé de simplifier l'explication à travers divers exemples.

Le ZKP interactif

Kostas Kryptos, co-fondateur et cryptographe en chef chez Mysten Labs, a fourni l'un des exemples les plus simples de ZKP interactif avec son scénario de boules de couleurs différentes. Dans son exemple, un prouveur doit prouver à un vérificateur qu'une boule rouge et une boule verte sont de couleurs différentes sans révéler quelle boule est laquelle.

Dans ce scénario, le prouveur utilise une approche interactive où il demande au vérificateur si les boules ont été inversées ou non. Le prouveur cache les boules, et en révèle une au hasard au vérificateur, qui répond « oui » ou « non » selon que les boules ont été interverties.

L'interaction se déroule sur plusieurs tours, et à chaque révélation d'une boule par le prouveur, le vérificateur devient de plus en plus convaincu que les boules sont de couleurs différentes sans jamais révéler quelle boule est rouge et laquelle est verte.

Il s'agit d'un exemple simplifié de ZKP interactif où le prouveur et le vérificateur s'engagent dans une conversation/interaction dans les deux sens pour convaincre progressivement le vérificateur de la véracité de l'allégation sans divulguer aucune information au-delà de ce qui est nécessaire pour prouver l'allégation.

Preuves sans connaissance non interactives

La première idée de la première preuve de connaissance zéro non interactive a été suggérée par les chercheurs Manuel Blum, Paul Feldman et Silivio M Micali dans leur article « Connaissance zéro non interactive et ses applications ». Semblable à la preuve interactive à connaissance nulle, le prouveur doit convaincre le vérificateur qu'il a la preuve sans révéler aucune information.

Cependant, contrairement aux preuves interactives, les preuves non interactives exécutent le protocole dans un cycle de communication entre le prouveur et le vérificateur. Avec une preuve de connaissance zéro non interactive, il rend cette technologie révolutionnaire plus efficace en réduisant le besoin d'interaction continue. Le ZKP non interactif garantit également que la preuve générée est accessible au public.

Il ne fait aucun doute que ZKPs est révolutionnaire, cependant, les preuves interactives à connaissance nulle ont des limites. Par exemple, le ZKP interactif nécessiterait la présence de deux parties. De plus, même si le vérificateur déclarait que la sortie était "vraie", la preuve ne serait pas disponible pour vérification. Comme solution, des preuves non interactives à connaissance nulle ont été proposées.

Il est communément admis que les preuves non interactives ont ouvert les portes à un nouveau monde de technologies innovantes.

Les protocoles divergents populaires de Zero-Knowledge Proof

Au fil des ans, la preuve à connaissance nulle a évolué alors que de nombreux chercheurs et cryptographes ont tenté de proposer divers protocoles pour cette technologie moderne. Certains protocoles ZK sont liés les uns aux autres avec des différences spécifiques, car ils agissent comme des solutions pour répondre aux différentes demandes d'évolutivité et de confidentialité.

Les solutions ZKP actuelles incluent zk-SNARK, zk-STARK, zk-Rollups, Validiums et Volitions. De nouvelles percées devraient émerger à mesure que la technologie progresse.

Examinons de plus près chacune de ces solutions.

Cumuls sans connaissance

Les cumuls sans connaissance combinent les différents lots de transactions et les publient sur le blockchain, au lieu d'envoyer chaque donnée de transaction individuellement. Les transactions seront affichées avec une preuve qui pourrait vérifier la validité de ce calcul. Les preuves de validité qui ont publié les données en chaîne peuvent être des SNARK ou des STARK.   

Validium 

En ce qui concerne Validium, il combine les preuves de validité avec le stockage de données hors chaîne pour améliorer l'évolutivité. Validium garantit que les preuves de validité sont publiées sur la chaîne de base et que les données sont stockées hors chaîne.

Bien que Validium soit efficace et ait des frais de gaz inférieurs à ceux des zk-rollups, il pourrait faire face à une attaque d'acteurs malveillants, rendant les données indisponibles et risquant la capacité des utilisateurs à retirer leurs fonds.

Volonté

Volitions a fusionné les zk-rollups et les validiums permettant aux utilisateurs de choisir entre ces solutions car elles ont une seule racine d'état. Les fonctionnalités sont combinées pour fournir des solutions innovantes beaucoup plus efficaces. Par exemple, si des acteurs malveillants attaquaient le côté validium de volition, le fonds du côté zk-rollup serait toujours en sécurité.

ZK-snarks

Zero-Knowledge Succinct Non-interactive Argument on Knowledge (zk-SNARKs) est l'une des preuves de validité de petite taille et peut facilement effectuer des preuves. SNARK crée des preuves cryptographiques à l'aide de courbes elliptiques. Ces courbes elliptiques informatiques sont moins coûteuses que les fonctions de hachage informatique de STARK. Avec le protocole SNARK, les frais de gaz sont réduits par rapport aux STARK.

zk-STARK

Même si SNARKs mène la course en ce qui concerne les frais d'essence, zk-STARK présente également de grands avantages. Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge (zk-STARKs) est un autre type de preuve cryptographique. Le protocole STARK nécessite peu ou pas d'interaction entre les deux parties. Cette fonctionnalité permet aux STARK de prouver les transactions beaucoup plus rapidement et d'offrir plus de puissance de calcul.

Projets Blockchain qui utilisent la preuve à zéro connaissance

Semblable à ZKP, Blockchain est une autre technologie efficace dans ce monde technologiquement avancé. Certains projets de blockchain ont mis en œuvre la technologie révolutionnaire de connaissance zéro dans leur écosystème.

Zcash

Connu pour sa confidentialité, Zcash a utilisé zk-SNARK dans son système. Zcash, une pièce privée, est l'un des premiers actifs cryptographiques à offrir une confidentialité accrue à ses utilisateurs, garantissant la confidentialité des transactions financières.

Binance

Annonçant sur Twitter, Changpeng Zhao, le PDG de Binance, a partagé que son équipe avait mis à jour le système de preuve de réserves avec zk-SNARK. Binance a affirmé que la mise à niveau du système PoR avait été effectuée dans le but de garder vos informations sensibles plus sécurisées et privées.

StarkEx

StarkEx est une solution d'évolutivité de couche 2 basée sur Ethereum qui a intégré une sorte de preuve à connaissance zéro. Le zk-STARK agit comme une preuve qui valide diverses transactions. De plus, l'intégration de la preuve à connaissance nulle permet de créer des applications de trading et de paiement par-dessus.

Immuable X

Immutable X est une plate-forme qui fournit des services de frappe et de négociation pour les NFT. En tant que solution de mise à l'échelle de couche 2 pour Ethereum, il a implémenté zk-STARK pour atteindre un débit de transaction élevé et des temps de confirmation rapides. En plus d'être rapide, la technologie STARKs assure la sécurité de la transaction.

L'avenir de ZKP

La technologie Zero-Knowledge Proof continue d'être une nouvelle technologie avancée avec le temps. De nombreux experts ont commencé à voir la valeur utilitaire de la preuve de connaissance zéro car divers projets les ont mises en œuvre dans leurs opérations. Avec le pouvoir d'améliorer la vitesse et la sécurité, les applications et les possibilités de la technologie sans connaissance sont également infinies. 

De plus, la communauté a observé qu'ils sont sous surveillance quelles que soient leurs activités. La technologie sans connaissance a également été conçue à cette fin. Pour fournir une preuve sans aucune connaissance, ZKP protégera la vie privée des utilisateurs contre l'espionnage inapproprié. Cette technologie révolutionnaire peut également servir de bouclier pour la protection de l'identité et empêcher toute activité frauduleuse telle que la corruption et le vote en chaîne.

Même si la blockchain est relativement nouvelle, de nombreuses entreprises ont intégré ZKP dans leur écosystème. Ces deux technologies de pointe pourraient nous conduire dans un nouveau monde, où personne n'aurait à vivre dans l'ombre et à devenir victime des pouvoirs de la figure centrale.

QFP

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• Platoblockchain. Intelligence métaverse Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• La source: https://coinedition.com/what-is-a-zero-knowledge-proof-and-how-does-it-work-a-beginners-guide/