Les preuves à divulgation nulle de connaissance (ZKP), ou Zero-Knowledge Proofs, sont une avancée majeure dans le domaine de la cryptographie. Ces techniques permettent de prouver qu’une information est correcte sans avoir besoin de la révéler. Dans le contexte de la blockchain, les ZKPs sont particulièrement intéressantes car elles permettent de renforcer la sécurité, la vie privée et la scalabilité des systèmes décentralisés. Dans cet article, nous explorerons les applications concrètes des ZKPs dans la blockchain et comment elles transforment la manière dont les données sont gérées et vérifiées.
Qu’est-ce qu’une preuve à divulgation nulle de connaissance (ZKP) ?
Les Zero-Knowledge Proofs sont des protocoles cryptographiques permettant à une partie (le prover) de prouver à une autre partie (le verifier) qu’une déclaration est vraie, sans révéler l’information qui permet de la valider. Autrement dit, cela permet de prouver qu’on connaît une information ou qu’une transaction est valide sans divulguer de détails spécifiques.
Types de ZKP
Les deux principaux types de ZKP sont les suivants :
- zk-SNARKs (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) : ce sont des preuves succinctes qui permettent de prouver qu’une transaction est valide sans nécessiter d’interaction entre le prouveur et le vérificateur. Ces preuves sont compactes et rapides à vérifier.
- zk-STARKs (Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge) : ce sont des preuves plus évoluées qui sont considérées comme plus scalables et transparentes, ne nécessitant pas de confiance dans une partie centrale pour leur création. Les zk-STARKs sont également résistantes aux attaques quantiques.
Applications des ZKPs dans la blockchain
Les ZKPs sont de plus en plus utilisés dans l’écosystème blockchain pour améliorer la sécurité, la confidentialité et l’évolutivité. Voici quelques-unes des applications les plus marquantes.
1. Renforcement de la confidentialité des transactions
L’une des applications les plus connues des ZKPs dans la blockchain concerne la confidentialité des transactions. Les cryptomonnaies comme Zcash et Monero utilisent des variantes des ZKPs pour permettre des transactions anonymes.
Zcash et zk-SNARKs
Zcash, une cryptomonnaie axée sur la confidentialité, utilise des zk-SNARKs pour permettre des transactions totalement anonymes. Dans Zcash, une transaction privée permet de prouver qu’une transaction est valide sans divulguer des informations telles que l’expéditeur, le destinataire ou le montant transféré. Cela offre un niveau de confidentialité supérieur aux cryptomonnaies classiques comme Bitcoin, où toutes les informations sur les transactions sont publiques.
Les ZKPs garantissent que les utilisateurs peuvent prouver qu’ils ont bien de la monnaie pour effectuer une transaction, tout en cachant l’ensemble des détails.
2. Réduction de la charge sur les réseaux blockchain : Les Rollups
Les ZK-Rollups sont une autre application des Zero-Knowledge Proofs dans l’écosystème Ethereum. Les ZK-Rollups permettent d’augmenter la scalabilité d’Ethereum en compressant plusieurs transactions hors chaîne, puis en publiant une preuve succincte sur la chaîne principale. Cette approche permet de traiter un grand nombre de transactions de manière efficace sans surcharger le réseau.
Scalabilité et ZK-Rollups
Dans les ZK-Rollups, les transactions sont traitées en dehors de la blockchain, mais une preuve cryptographique des transactions est ensuite soumise à Ethereum. Cette preuve permet de vérifier la validité des transactions sans avoir besoin de traiter chaque transaction individuellement sur la chaîne. Ainsi, cela permet de réduire les coûts et d’augmenter la vitesse des transactions tout en préservant la sécurité.
3. L’identité numérique et la vérification sans divulgation de données
Les ZKPs jouent un rôle crucial dans la gestion des identités numériques. Dans un monde où la protection de la vie privée est primordiale, les ZKPs permettent aux utilisateurs de prouver leur identité ou des informations spécifiques sans exposer de données personnelles sensibles.
Identité numérique sur la blockchain
Des projets comme Microsoft avec Azure Blockchain Services ou U-Port utilisent des ZKPs pour créer des systèmes d’identité numérique qui permettent aux individus de prouver leur âge, leur citoyenneté ou d’autres attributs sans avoir à révéler l’ensemble des informations. Cela permet de renforcer la confidentialité des utilisateurs tout en facilitant des transactions sécurisées dans des services tels que les banques ou l’accès aux services publics.
4. Validation des transactions dans les systèmes décentralisés
Les ZKPs permettent de vérifier la validité des transactions dans des systèmes décentralisés (comme les smart contracts) sans avoir besoin de connaître tous les détails des transactions. Cela peut s’appliquer à des plateformes de finance décentralisée (DeFi), où des ZKPs peuvent être utilisés pour prouver qu’une transaction ou un contrat est respecté sans révéler de données sensibles sur les parties impliquées.
Smart contracts privés
Dans les applications de finance décentralisée, les ZKPs permettent la création de smart contracts privés où les termes du contrat et les informations financières restent confidentiels. Un exemple est l’utilisation des zk-SNARKs dans des plateformes comme Aztec, qui permet de créer des transactions privées et des contrats intelligents privés sur Ethereum.
5. Vérification de la propriété des actifs numériques
Les ZKPs peuvent également être utilisés pour vérifier la propriété d’actifs numériques sans avoir à divulguer des informations personnelles ou sensibles. Par exemple, un utilisateur peut prouver qu’il possède une NFT (Token Non Fongible) sans avoir à révéler son portefeuille ou d’autres informations personnelles. Cela ouvre la voie à de nouvelles possibilités en matière de propriété numérique et de protection de la vie privée dans le monde des cryptomonnaies et des NFT.
6. Protection contre les attaques Sybil
Les attacks Sybil se produisent lorsqu’une personne crée plusieurs identités fictives pour prendre le contrôle d’un réseau. Les ZKPs peuvent être utilisés pour empêcher de telles attaques dans des systèmes décentralisés. En utilisant des ZKPs, un participant peut prouver qu’il n’est pas un attaquant Sybil en prouvant qu’il possède une certaine quantité d’actifs sans avoir besoin de révéler son identité.
Les défis des ZKPs dans la blockchain
Malgré leurs avantages, les ZKPs présentent des défis techniques et économiques qui freinent leur adoption massive dans les applications blockchain.
1. Complexité et coûts computationnels
La génération de zk-SNARKs ou de zk-STARKs peut être coûteuse en termes de ressources informatiques. La mise en place de ces preuves nécessite souvent des calculs complexes, ce qui peut entraîner une charge élevée, surtout pour des réseaux blockchain déjà surchargés. Bien que les zk-STARKs offrent une scalabilité améliorée, les défis techniques demeurent pour leur adoption à grande échelle.
2. Difficulté de mise en œuvre
Bien que les ZKPs soient très puissantes, leur implémentation dans des systèmes blockchain complexes demande une expertise en cryptographie avancée. L’intégration de ZKPs dans des projets blockchain nécessite des ressources considérables, ce qui peut être un frein à leur adoption dans certains cas.
L’avenir des ZKPs dans la blockchain
Les Zero-Knowledge Proofs offrent des solutions innovantes pour améliorer la confidentialité, la scalabilité et la sécurité dans les systèmes blockchain. Leur capacité à prouver la validité des informations sans divulguer de détails sensibles ouvre de nouvelles possibilités pour des applications plus sécurisées et respectueuses de la vie privée, allant des cryptomonnaies aux smart contracts privés et à la gestion d’identités numériques.
Cependant, des défis techniques et économiques restent à surmonter pour permettre une adoption plus large des ZKPs. Leur intégration dans des réseaux blockchain comme Ethereum via des solutions comme les ZK-Rollups est prometteuse et pourrait bien transformer la manière dont les données sont traitées et vérifiées dans les systèmes décentralisés de demain.
