zk-SNARK : comment il est utilisé dans la crypto-monnaie

Les transactions en crypto-monnaie, bien qu’elles ne soient pas directement liées à l’identité personnelle, peuvent généralement être retracées grâce à leur enregistrement sur une blockchain publique. Pour contourner cette traçabilité, une catégorie spécialisée de crypto-monnaie connue sous le nom de « Privacy Coin » est nécessaire. Les pièces de confidentialité utilisent diverses méthodes pour garantir l'anonymat, une technique notable étant la technologie zk-SNARK.

Cette technologie représente un élément clé de l’écosystème blockchain, symbolisant les blocs interconnectés dans un registre numérique utilisé par les cryptomonnaies telles que Bitcoin ou Ethereum. Il met l'accent sur la sécurité et le cryptage des données, les nœuds connectés jouant un rôle crucial dans le secteur des technologies financières (fintech), créant un réseau numérique complexe et abstrait.

Pour les personnes qui envisagent l’utilisation de pièces de confidentialité, que ce soit pour des transactions personnelles ou comme investissement dans la cryptomonnaie, il est crucial de comprendre la technologie sous-jacente. Les zk-SNARK, bien que complexes, constituent un aspect essentiel de cette technologie. Ce guide vise à démystifier les zk-SNARK, en expliquant son rôle et ses fonctionnalités dans le domaine des pièces de confidentialité.

Qu'est-ce que zk-SNARK ?

Les zk-SNARK, acronyme de Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge, représentent une forme sophistiquée de preuve cryptographique, permettant à un prouveur de vérifier la véracité d'une déclaration sans révéler de détails spécifiques sur la déclaration elle-même. Cette technologie est une pierre angulaire dans le domaine des applications blockchain centrées sur la confidentialité, garantissant la confidentialité des transactions sans compromettre l'intégrité et la vérifiabilité des données.

À la base, les zk-SNARK maintiennent le principe de connaissance nulle, ce qui signifie que le prouveur peut valider une affirmation sans exposer les informations réelles. Ceci est crucial dans des scénarios tels que prouver un solde de compte suffisant pour une transaction sans révéler le montant exact ou vérifier l’identité sans divulguer de données personnelles.

L'aspect « succinct » des zk-SNARK fait référence à la petite taille de la preuve et au processus de vérification rapide, ce qui les rend efficaces et pratiques pour les applications blockchain. Leur nature non interactive simplifie encore le processus, car elle ne nécessite aucune communication continue entre le prouveur et le vérificateur.

Les zk-SNARK font partie intégrante de la confidentialité des crypto-monnaies, en particulier dans les blockchains publiques où les détails des transactions sont généralement transparents. Par exemple, Zcash , une crypto-monnaie axée sur la confidentialité, utilise des zk-SNARK pour valider les transactions tout en masquant les détails des participants tels que les adresses et les valeurs des transactions.

Le développement des zk-SNARK a évolué depuis ses premières mentions dans la recherche universitaire, avec des contributions significatives de personnalités comme Alessandro Chiesa , co-fondateur de Zcash. Cette évolution se reflète dans les applications pratiques des zk-SNARK, qui jouent désormais un rôle essentiel pour garantir la confidentialité et la sécurité des transactions dans l'espace blockchain.

En résumé, les zk-SNARK offrent un outil puissant pour préserver la confidentialité et la sécurité des transactions blockchain, en établissant un équilibre entre la confidentialité et la nécessité de vérification dans les interactions numériques.

Qu’est-ce que zéro connaissance ?

Zéro connaissance est un concept de cryptographie axé sur le partage minimal d'informations lors de la vérification des déclarations. Il s'agit de créer des preuves qui limitent le transfert de données.

Le travail fondamental dans ce domaine a commencé avec l'article des années 1980 « Complexité des connaissances des systèmes de preuve interactifs ». Cet article explore la manière dont les connaissances sont utilisées dans les preuves entre systèmes interactifs, contribuant ainsi à notre compréhension de la gestion des connaissances en informatique.

Cette recherche trouve ses racines dans l'article influent de Stephen Cook de 1971, « The Completeness of Theorem Proving Procedures », qui s'intéressait à la complexité des algorithmes. De même, l'article sur la complexité des connaissances s'est concentré sur la définition des limites de la connaissance dans les preuves.

Concrètement, aucune connaissance ne concerne l’authentification dans la communication logicielle. Lorsque les systèmes interagissent et que l’un doit prouver ses droits à un autre, zéro connaissance offre des méthodes pour le faire en toute sécurité, avec une fuite de données minimale.

Par exemple, dans une approche basique, un système pourrait prouver qu’il connaît un mot de passe en le transmettant directement. Mais les protocoles à connaissance nulle visent à valider de telles affirmations avec un minimum d’informations, évitant ainsi la transmission directe du mot de passe. Ces protocoles s'appuient sur la probabilité pour garantir que l'authentification est probablement exacte.

Les preuves interactives impliquent un dialogue continu entre le prouveur et le vérificateur. Dans les preuves à connaissance nulle, cette interaction est regroupée dans un package unique et sécurisé, permettant une vérification non interactive.

Le concept de preuves non interactives à connaissance nulle a été démontré pour la première fois dans un article de 1988, conduisant à des développements ultérieurs tels que les SNARK (Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge). Ces concepts ont été continuellement affinés depuis leur introduction.

Une application pratique de ces idées est le protocole Pinocchio, proposé en 2013. Il permet une vérification publique des calculs effectués par des sources non fiables. Ces concepts ont évolué vers des systèmes plus complexes, même s’ils restent difficiles à comprendre en raison de leur complexité mathématique et de leur nouveauté.

zk-SNARK est encore un domaine en développement, avec des recherches et une mise en œuvre en cours. Ses applications sont explorées dans divers systèmes, ce qui en fait un domaine d'intérêt important en cryptographie. Examinons plus en détail le fonctionnement de zk-SNARK, en nous concentrant sur ses applications pratiques plutôt que sur les mathématiques complexes qui le sous-tendent.

Comment fonctionnent les zk-SNARK

Dans le domaine de la crypto-monnaie, les zk-SNARK jouent un rôle central dans la validation des transactions tout en préservant la confidentialité. Ces outils cryptographiques permettent à l'expéditeur d'une transaction de démontrer qu'il remplit toutes les conditions nécessaires – comme la possession de fonds suffisants et de la bonne clé privée – sans révéler de détails sensibles comme les adresses ou les montants de la transaction. Ceci est réalisé en codant certaines règles de consensus de la blockchain dans des zk-SNARK.

zk-SNARK vérifie fondamentalement qu'un calcul spécifique a eu lieu, transformant le calcul d'origine en un format mathématique très spécifique grâce à une série de transformations. Par exemple, en prouvant la possession d’un mot de passe, la revendication réelle est transformée en un équivalent fonctionnel, comme l’exécution du mot de passe en texte brut via un algorithme de hachage. Ce processus de transformation est crucial, car il convertit une fonction dans un format qui peut être vérifié efficacement sans révéler les données originales.

Pour produire un zk-SNARK, le prouveur génère des équations polynomiales qui agissent comme des énigmes cryptographiques. Ces équations sont essentielles aux zk-SNARK, créant une méthode sécurisée pour transmettre la vérité sans divulgation. Le caractère aléatoire est crucial dans ce processus, ajoutant un aspect unique à chaque preuve et empêchant la rétro-ingénierie.

Les signatures numériques jouent également un rôle essentiel dans le fonctionnement des zk-SNARK. Le prouveur génère une paire de clés (publique et privée) et utilise la clé privée pour signer une transaction. Cette transaction est ensuite codée dans un zk-SNARK, fournissant la preuve mathématique de sa validité. Lorsque cette preuve, ainsi que la clé publique, sont envoyées au vérificateur, celui-ci peut confirmer la validité de la transaction rapidement et efficacement sans obtenir d'informations supplémentaires à son sujet.

En résumé, les zk-SNARK mélangent des transformations mathématiques complexes, des équations polynomiales et des signatures numériques pour permettre une vérification sécurisée et privée des transactions sur les réseaux blockchain. Cette technologie améliore non seulement la confidentialité des transactions en crypto-monnaie, mais ouvre également de nouvelles possibilités en matière d'informatique sécurisée et sans confiance.

Applications clés des zk-SNARK

Les zk-SNARK jouent un rôle crucial dans l'amélioration de la confidentialité et de la sécurité dans le paysage numérique, avec leur impact ressenti dans divers domaines. Voici un aperçu de certains des domaines clés dans lesquels les zk-SNARK font une différence significative :

Blockchain et contrats intelligents

Dans le monde de la blockchain, les zk-SNARK jouent un rôle déterminant dans la facilitation des transactions privées mais vérifiables sur les grands livres publics. Cette technologie est le joyau caché qui permet des transactions anonymes sur les réseaux blockchain, garantissant à la fois confidentialité et intégrité.

vérification d'identité

Les zk-SNARK ont le potentiel de révolutionner la façon dont nous vérifions l'identité. Ils permettent des scénarios dans lesquels vous pouvez prouver votre âge ou votre nationalité sans avoir à divulguer des détails spécifiques tels que votre date de naissance ou votre numéro de passeport, garantissant ainsi la confidentialité de l'identification personnelle.

Transactions financières sécurisées

Face à la menace croissante de violations de données, les zk-SNARK constituent un bastion de la confidentialité pour les activités financières en ligne. Ils protègent les transactions financières, garantissant que les données financières sensibles restent confidentielles.

Confidentialité des données dans le secteur de la santé

Dans le secteur de la santé, où les dossiers des patients sont vulnérables aux cybermenaces, les zk-SNARK constituent une solution robuste. Ils cryptent les dossiers médicaux, garantissant que ces informations sensibles ne sont accessibles qu'aux patients et à leurs prestataires de soins de santé autorisés.

Ces applications mettent en évidence la nature transformatrice et polyvalente des zk-SNARK dans la protection de la confidentialité et de la sécurité dans une gamme de secteurs, démontrant ainsi leur importance dans la construction d'un monde numérique plus sécurisé.

Quelles pièces utilisent les zk-SNARK ?

La crypto SNARK, communément appelée pièce de confidentialité, utilise la technologie zk-SNARK pour améliorer la confidentialité des utilisateurs dans l'espace de crypto-monnaie. Ce type de cryptomonnaie comprend des exemples bien connus tels que :

Zcash (ZEC)
Bord (XVG)
Monero (XMR)
Tiret (TIRET)
Poutre (POUTRE)
Horizen (ZEN)
Bytecoin (BCN)

L'une des principales préoccupations des zk-SNARK est la vulnérabilité de la clé privée. En cas de compromission, cela peut conduire à la création de preuves frauduleuses, permettant potentiellement la production et l’utilisation abusive de pièces de monnaie contrefaites.

Au-delà de la cryptomonnaie, les zkSNARK trouvent des applications dans divers domaines :

Vérification d'identité : ils permettent de vérifier les informations d'identification des utilisateurs sans avoir besoin de mots de passe ou de documents traditionnels comme les passeports ou les actes de naissance, protégeant ainsi les informations personnelles sensibles.
Systèmes de vote : les zkSNARK peuvent valider l'identité des électeurs tout en préservant l'anonymat, garantissant ainsi la confidentialité des électeurs même si les informations sur le vote sont divulguées.
Compression de données : Cette application est particulièrement fascinante et mérite une exploration plus approfondie.

Un exemple pratique d'utilisation de zkSNARK estFilecoin , un réseau de stockage décentralisé semblable à une Dropbox basée sur la blockchain. Dans cet écosystème, les fournisseurs de stockage (ou « provers ») doivent démontrer un stockage approprié des données en chaîne aux nœuds du réseau (les « vérificateurs »). Ce processus, crucial pour garantir l’intégrité et la sécurité des données, peut être gourmand en ressources.

Filecoin explique que le volume de stockage de données que les fournisseurs doivent valider est important et en constante augmentation. Pour maintenir des opérations efficaces et une évolutivité, le réseau nécessite une solution de vérification rapide et robuste. Les zk-SNARK offrent cette solution en réduisant considérablement le temps et les données nécessaires à la vérification du stockage.

Pour les fournisseurs de stockage sur le réseau Filecoin, les zk-SNARK réduisent le volume de transfert de données nécessaire à la preuve du stockage, réduisant ainsi les coûts opérationnels et améliorant l'efficacité globale du réseau.

Critique des zk-SNARK

Les zk-SNARK, bien que révolutionnaires, comportent leur propre ensemble de défis. Une préoccupation majeure est la vulnérabilité potentielle liée à la clé privée utilisée dans la mise en place du protocole de preuve. Si cette clé devait être compromise, cela pourrait conduire à la création de preuves fausses mais apparemment valides, permettant des activités de contrefaçon, telles que la génération non autorisée de jetons Zcash. Pour atténuer ce risque, Zcash a mis en place un protocole de preuve complexe, impliquant plusieurs parties afin de minimiser les risques de contrefaçon.

Un autre problème qui a été soulevé avec Zcash concerne son modèle économique. À ses débuts, Zcash a introduit ce que l'on appelle une « taxe du fondateur », où 20 % des jetons extraits étaient alloués aux développeurs. Cet aspect a suscité des critiques, certains suggérant qu'il pourrait conduire à la création d'un nombre non divulgué de jetons Zcash, rendant ainsi difficile la détermination du nombre total de jetons en circulation.

En réponse à ces préoccupations, et en particulier à la question de la configuration fiable dans les zk-SNARK, des efforts ont été déployés pour améliorer la technologie. Depuis 2019, une équipe de développement nommée Suterusu travaille sur une variante appelée zK-ConSNARK. Cette innovation prétend éliminer le besoin d’une configuration fiable, renforçant ainsi l’aspect sécurité. Il vise à étendre la protection de la vie privée aux blockchains traditionnelles, comme Bitcoin, et se vante d'avoir le taux d'inflation le plus bas parmi les crypto-monnaies actuelles, ce qui représente un pas en avant significatif dans l'évolution de la technologie zk-SNARK.

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