Preuve à connaissance nulle : comment ça fonctionne et quel apport pour la blockchain ?

Notions de base

La preuve à connaissance nulle (ZKP) est un type de système cryptographique qui permet à quelqu'un de vérifier l'exactitude d'une information sans en révéler le contenu. Cette technologie gagne du terrain dans le monde de la blockchain, des cryptomonnaies et de la DeFi, car elle contribue à améliorer à la fois la confidentialité et la sécurité.

À mesure que l'utilisation des ZKP dans les projets DeFi continue de croître, les utilisateurs peuvent être assurés de leur confidentialité et de leur sécurité pour des activités telles que le prêt, l'emprunt et le trading. De plus, de nombreuses blockchains de couche 1 vont plus loin en introduisant des roll-ups basés sur les ZKP ou des zkEVMs. On s'attend à ce que les ZKP prennent une importance croissante dans l'espace blockchain et Web3 à mesure que davantage d'organisations déploient des applications basées sur les preuves à connaissance nulle.

Quel est le mécanisme derrière une preuve à connaissance nulle ?

Une preuve à connaissance nulle permet à une partie (le prouveur) de confirmer la vérité d'une affirmation à une autre partie (le vérificateur) sans révéler d'information supplémentaire. Cette technique est utile lorsque les données sous-jacentes sont privées et que le prouveur souhaite les protéger vis-à-vis du vérificateur.

Le prouveur génère une preuve mathématique dont il est le seul détenteur, et le vérificateur peut utiliser cette preuve pour confirmer la justesse de l'affirmation. Toutefois, il est impossible de reconstruire les données originales à partir de cette preuve.

Quels sont les avantages d'utiliser des preuves à connaissance nulle ?

À mesure que la technologie blockchain et les cryptomonnaies prennent de l'importance, le besoin de fonctionnalités avancées de confidentialité et de sécurité dans les transactions numériques augmente. Les preuves à connaissance nulle gagnent en popularité pour y parvenir, permettant de vérifier des transactions sans divulguer d'informations sensibles.

Les ZKP ont connu un pic d'intérêt ces dernières années, de nombreux protocoles les utilisant ayant émergé et des blockchains profitant des zero-knowledge roll-ups. Cela a d'ailleurs été mis en évidence lors de la conférence DevCon 2022, où plus d'un cinquième des présentations portaient sur cette technologie.

Progrès clés

Le développement des preuves à connaissance nulle s'est beaucoup focalisé sur les zk-SNARKs, une forme spécifique de ZKP, qui a été largement adoptée dans diverses applications DeFi, comme les transactions privées de tokens et le prêt/emprunt « shielded ». De plus, la montée en puissance de la scalabilité et des performances via les zkRoll-ups est devenue un axe majeur pour les ZKP.

zk-SNARKs

Zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge (zk-SNARKs) est une forme de preuve à connaissance nulle, permettant de confirmer des affirmations sans divulguer de détails sur l'affirmation elle‑même.

Des applications telles que Zcash et le système de paiement basé sur la blockchain de JP Morgan Chase utilisent déjà les zk-SNARKs. De plus, ils ont été employés comme méthode sécurisée pour vérifier l'identité des clients se connectant à des serveurs.

zkRoll-ups

Les zkRoll-ups consistent à regrouper plusieurs transactions en une seule transaction plus volumineuse, qui est ensuite inscrite sur la blockchain.

Avec les zkRoll-ups, des centaines de transactions peuvent être empaquetées hors chaîne en un seul lot, et une preuve cryptographique peut être générée pour garantir leur exactitude et leur sécurité. Cette technologie est optimale pour les cas nécessitant une grande scalabilité et une faible latence.

Cas d'utilisation des ZKP

Les preuves à connaissance nulle ont de nombreuses applications, dont certaines sont déjà fonctionnelles et d'autres envisagées prochainement. Les principaux cas d'utilisation des ZKP incluent :

Vérification électronique de l'identité

Grâce aux preuves à connaissance nulle, les identités des utilisateurs peuvent être confirmées sans divulguer d'informations confidentielles. Cette technologie est utile dans des domaines tels que le vote en ligne, où l'identité des utilisateurs doit être validée sans compromettre leur anonymat.

Transactions protégeant les données personnelles

Les preuves à connaissance nulle figurent parmi les technologies les plus prisées en cryptomonnaie, permettant des transactions axées sur la confidentialité. Un exemple notable est la DApp MantaPay de Manta Network qui s'appuie sur les ZKP pour faciliter des transactions sécurisées et privées sur leur DEX, protégeant l'identité des utilisateurs et les détails des transactions. Elle permet aux utilisateurs de transacter sur la plateforme de manière anonyme tout en restant totalement sécurisés.

Transactions « shielded »

Zcash utilise des preuves à connaissance nulle pour rendre possibles ses transactions « shielded », qui masquent les adresses des expéditeurs et des destinataires ainsi que les montants sur la blockchain publique pour accroître la confidentialité.

Vérification de la propriété de tokens

Les preuves à connaissance nulle peuvent être utilisées pour tokeniser des actifs et authentifier leur possession. Par exemple, la tokenisation d'un bien immobilier peut permettre à n'importe quelle partie d'établir sa propriété sans rendre publiques d'autres données.

Respect des régulations mondiales

Dans certains pays, la collecte et la diffusion d'informations financières sont strictement régulées, ce qui représente un défi pour les plateformes décentralisées. Pour se conformer aux lois applicables, les preuves à connaissance nulle peuvent être employées pour fournir aux régulateurs les données appropriées tout en les conservant confidentielles pour le reste des acteurs.

Cette technologie peut réduire l'écart entre les plateformes décentralisées et les institutions financières traditionnelles, permettant à la DeFi de répondre aux différentes régulations locales.

Que vont apporter les ZKP à la blockchain ?

Les preuves à connaissance nulle devraient favoriser de nouvelles avancées technologiques dans les années à venir. Il vaut la peine de surveiller diverses innovations liées aux Zero-Knowledge Proof, telles que :

Transactions privées inter-chaînes

À mesure que la blockchain et la DeFi deviennent plus vastes et complexes, le besoin de connecter de manière sécurisée différents réseaux blockchain augmente. Les couches de confidentialité inter-chaînes répondent à ce besoin en permettant des transactions protégées entre réseaux blockchain.

ZKP avancés

Un autre domaine à surveiller est l'utilisation croissante des zk-STARKs (zero-knowledge scalable transparent argument of knowledge), une nouvelle catégorie de preuves à connaissance nulle qui est considérée comme plus efficace et plus sûre que les zk-SNARKs. Les zk-STARKs ont également l'avantage d'être plus rapides à vérifier et de ne pas nécessiter de configuration de confiance.

Boîtes à outils facilitant l'utilisation

La complexité de la technologie des preuves à connaissance nulle peut rendre difficile son intégration pour des personnes ayant des connaissances limitées en cryptographie. Pour rendre la technologie plus accessible, des kits d'outils ZKP conviviaux fournissent aux développeurs de tous horizons les moyens de l'utiliser efficacement.

Limitations des preuves à connaissance nulle

Les ZKP permettent de confirmer la véracité d'une information sans révéler de détails confidentiels. Cependant, il est essentiel de noter que cette technique n'est pas absolument infaillible. Bien que la probabilité de succès lorsqu'un prouveur ment soit extrêmement faible, les utilisateurs doivent être conscients que les ZKP n'offrent pas une garantie à 100 %.

La complexité des algorithmes pour les preuves à connaissance nulle nécessite des ressources de calcul importantes. Certains ZKP exigent plusieurs interactions entre vérificateurs et prouveurs, ce qui entraîne un besoin de calcul intensif. D'autres reposent sur des algorithmes exceptionnellement gourmands en calcul, ce qui peut potentiellement restreindre l'application des ZKP.

Conclusion

En raison de leur capacité à préserver la confidentialité et d'améliorer la scalabilité, les preuves à connaissance nulle ont récemment attiré beaucoup d'attention. L'utilisation de cette technologie dans la blockchain, les cryptomonnaies et la finance décentralisée apporte une gamme de services innovants qui pourraient grandement profiter aux utilisateurs. En fin de compte, les ZKP pourraient constituer la base d'un écosystème d'applications décentralisées plus sûr, plus privé et plus efficace.