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Source: chaîne analyse; compilation: Wuzhu, Vision de Bitchain

En 1985, le concept original de la preuve zéro des connaissances (ZKP) est apparu dans un article académique évalué par les pairs intitulé «La complexité des connaissances des systèmes de preuve interactive», marquant une percée en cryptographie.Les chercheurs Shafi Goldwasser, Silvio Micali et Charles Rackoff ont exploré s’il était possible de prouver que les données sont valides sans révéler aucune information autre que les données elle-même.Près de 40 ans plus tard, le ZKP est devenu une composante fondamentale de nombreuses blockchains, soutenant les utilisateurs grâce à une confidentialité et à une sécurité améliorées.

Qu’est-ce que la preuve de connaissances zéro?(ZKP)

Zero Knowledge Proof (ZKP) est une méthode de chiffrement qui permet à plusieurs parties de vérifier l’authenticité d’une déclaration sans révéler des informations en dehors de la déclaration elle-même.De nombreuses blockchains utilisent le ZKP pour améliorer la sécurité des interactions impliquant des données sensibles.Par conséquent, les participants à des blockchains avec ZKP peuvent interagir avec plus de confiance, car il est peu probable que les informations privées soient divulguées ou exploitées par des acteurs malveillants.

Les composants d’une preuve de connaissances zéro

ZKP nécessite au moins deux parties pour participer à chaque interaction: le prover et le validateur.Le prover est chargé de fournir des preuves mathématiques réelles pour convaincre le validateur de la validité de la déclaration.Le validateur doit vérifier ces preuves et l’accepter ou le rejeter.

Il y a généralement plusieurs cycles de communication entre le prover et le vérificateur pour réduire la possibilité que l’une ou l’autre partie spécule ou fournit des informations illégales.

Comment fonctionne la preuve de connaissances zéro?

ZKP fonctionne à l’aide de blocs de construction de base des algorithmes de chiffrement avancés et des concepts mathématiques.Par exemple, ZKP utilise des fonctions de hachage cryptographique pour générer des défis aléatoires pour les validateurs dans le but de renforcer la confiance mutuelle avec les provers.

Les interactions soutenues par ZKP doivent répondre aux conditions suivantes:

Intégrité:Si la déclaration est vraie, un proveron honnête devrait être en mesure de convaincre facilement le validateur.
Solidité:Si la déclaration est fausse, le prover malhonnête ne devrait pas pouvoir tromper le vérificateur.
Zéro Connaissance:Aucune des parties ne peut extraire d’autres informations privées les unes sur les autres;

Examinons un exemple de la façon dont deux utilisateurs peuvent utiliser ZKP pour échanger:

Un (Reoderer) souhaite utiliser la monnaie de confidentialité ZCash pour exécuter la transaction afin qu’aucun observateur de la blockchain cachée ne puisse retirer les détails de la transaction (c’est-à-dire le montant du transfert, l’adresse de transfert, etc.).
B (Vérificateur) veut recevoir Zcash de A mais ne connaît pas leurs détails privés, tels que le total des actifs détenus dans le portefeuille de A.
Une transaction cryptographique et la soumettez à la blockchain.
A Soumettre un ZKP avec une transaction crypto pour prouver que la transaction est valide.
Les nœuds sur la blockchain vérifient ZKP pour garantir que les transactions cryptographiques de A sont en effet valides.
Si ZKP est valide, B l’acceptera.
Zcash transfère du compte de A au compte de B.
Les transactions sont enregistrées en permanence sur la blockchain.

Types d’épreuves de connaissances zéro

ZKP se présente principalement sous deux formes: interactive et non interactive.Le ZKP interactif implique plusieurs cycles de communication de va-et-vient entre le prover et le validateur.Le ZKP non interactif n’implique qu’un seul cycle de communications – le preuveur n’envoie un message au vérificateur, et ils n’ont pas à être en ligne en même temps pour se produire.

Les preuves interactives ne sont pas courantes dans les systèmes basés sur la blockchain car ils sont inefficaces et ne sont souvent pas souhaitables pour exiger que les deux parties soient en ligne en même temps.Par conséquent, utilisez les types suivants de ZKP dans une configuration non interactive:

L’argument de connaissances non interactifs concise zéro (ZK-SNARK) permet aux participants de démontrer la possession de certaines informations sans révéler les détails de ces informations.ZK-Snark est courant sur la blockchain Ethereum et est particulièrement utile pour les contrats intelligents protectrice de confidentialité.ZCash utilise également ZK-Snark pour prouver la validité des transactions protégées, telles que celles qui ne divulguent aucune information, y compris les expéditeurs, les destinataires et les montants de transfert.

Les arguments de connaissances transparentes évolutifs zéro (ZK-stark) fonctionnent de manière similaire à ZK-Snark mais visent à mettre à l’échelle un grand information.En raison des avantages supplémentaires de ZK-Stark tels que la transparence et l’évolutivité, il est compatible avec une variété d’applications de blockchain.

Bulletproof Proof prouve qu’une valeur se situe dans une certaine plage sans révéler la valeur elle-même.En utilisant des concepts mathématiques avancés, les épreuves à l’épreuve des balles peuvent réduire les preuves, réduisant ainsi la taille des transactions et le temps de vérification.Monero utilise une preuve à l’épreuve des balles.

Application et cas d’utilisation des preuves de connaissances zéro

Zero-Knowledge Proof offre un large éventail d’applications dans l’écosystème de la blockchain, des protocoles décentralisés qui améliorent la confidentialité aux solutions de transaction évolutives.Bien que certains de ces cas d’utilisation aient été adoptés par la blockchain, d’autres sont toujours au stade de la spéculation ou aux premiers stades du développement.

Authentification et authentification sécurisée:Les participants Defi peuvent utiliser le ZKP pour prouver qu’ils ont certains attributs, tels que la participation aux activités de gouvernance ou les membres d’un groupe de titulaires de jeton spécifique sans révéler la valeur réelle de ces attributs.De même, les utilisateurs peuvent interagir avec ZKP pour divulguer sélectivement des informations liées à leur identité.

Système de vote sûr:ZKP permet aux participants Defi démontrent leur éligibilité au vote et leur nombre de votes sans révéler leur histoire ou leurs préférences de vote.

Zk-rollupsEst la solution d’extension de couche 2 qui regroupe les données de transaction hors chaîne ou «Rollup» comme preuve cryptographique, puis publie la validité des transactions sur le réseau principal Ethereum sous la forme de CallData.Étant donné que les transactions sont publiées dans Bundles to the MainNet, elles prennent généralement moins de place, réduisant la charge informatique sur Ethereum.Les RK-Rollups populaires incluent Zksync et Loopring.

Plasma ZKest une variante du réseau plasma qui utilise ZKP pour créer des effectifs protégés par la confidentialité sur Ethereum.Au lieu de vérifier toutes les données sur le MainNet, les utilisateurs peuvent vérifier les transactions sur le SideChain, puis publier leur validité sur Ethereum à l’aide de ZKP.

Échange décentralisé (DEX):ZKP peut faciliter les transactions de divers actifs sans révéler l’historique des transactions, la stratégie ou le solde de compte de l’utilisateur.

Transparence de la chaîne d’approvisionnement et vérification de l’intégrité:ZKP peut améliorer la sécurité de la chaîne d’approvisionnement en vérifiant l’authenticité des informations d’identification et des produits du fournisseur sans avoir besoin de divulguer des informations de transaction ou des informations propriétaires sur le processus de production aux parties non autorisées.De plus, ZKP peut aider à vérifier la certification et la conformité aux normes réglementaires de la chaîne d’approvisionnement.

La figure suivante illustre l’ampleur de l’application de la technologie des connaissances zéro dans certains cas d’utilisation.Nous avons vu le montant des fonds envoyés à plusieurs des applications ZKP les plus populaires, notamment ZCASH (une crypto-monnaie de protection de la confidentialité), Tornado Cash (décentralisé, contractes intelligents non gérés), Railgun (Ethereum L2 Privacy Protocol) et Aztec (Ethereum L2 Confidential Convente Contracy Protocol ).Entre janvier 2022 et avril 2024, plus de fonds ont été envoyés à Tornado Cash que les trois autres applications compatibles avec ZKP, près de 5 milliards de dollars.

Défis de l’adoption de la preuve zéro des connaissances

Bien que ZKP devrait rendre les blockchains plus sûrs et plus efficaces, son adoption généralisée est toujours confrontée à de nombreux défis:

La mise en œuvre et le déploiement de ZKP nécessite une compréhension approfondie des principes de chiffrement et des mathématiques avancées – la plupart des développeurs n’ont pas cette expertise.
La génération de ZKPS nécessite souvent une grande quantité de ressources informatiques, ce qui entraîne des délais de traitement des transactions plus lents et une augmentation des frais.
L’interopérabilité des blockchains peut devenir difficile si les participants rencontrent des protocoles incompatibles ou des méthodes de vérification.
La complexité du ZKP et le stockage de données correspondantes peuvent poser des défis de conformité et d’audit réglementaires.

L’avenir de la preuve de connaissances zéro dans la blockchain

Alors que la prise de conscience de l’importance de la vie privée et de la sécurité des plateformes de blockchain continue d’augmenter, les preuves de connaissances zéro sont susceptibles d’être plus largement adoptées.De plus, de nombreux protocoles de la couche 2 sur Ethereum recherchent constamment des moyens d’améliorer l’évolutivité et l’efficacité, et les preuves de connaissances zéro peuvent aider à résoudre ces problèmes.Ces efforts en cours joueront un rôle clé dans la protection des informations sensibles aux utilisateurs et la normalisation des transactions de blockchain pour faciliter l’interopérabilité de la blockchain.