Un aperçu des cas d'utilisation de la preuve à connaissance nulle dans Web3 : au-delà de l'extensibilité, quels autres aspects méritent notre attention ?
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Un aperçu des cas d'utilisation de la preuve à connaissance nulle dans Web3 : au-delà de l'extensibilité, quels autres aspects méritent notre attention ?
Un aperçu des perspectives d'application des preuves à divulgation nulle dans le domaine de la cryptographie.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesEn 2022, grâce aux progrès des ZK-Rollups dans l'écosystème Ethereum, la preuve à connaissance nulle (Zero-Knowledge Proof) est devenue le mot-clé phare de l'année pour Web3. Certains prédisent même que ce sera le moteur du prochain marché haussier, allant jusqu'à affirmer que son importance pour Web3 équivaut à celle de l'introduction de la blockchain par Bitcoin ou des contrats intelligents par Ethereum.
Pourquoi la preuve à connaissance nulle possède-t-elle un potentiel aussi prometteur ? Pour comprendre cela, il faut revenir sur l’évolution de Web3. Ce dernier vise à transférer la propriété du réseau à ses utilisateurs via des réseaux décentralisés. Pourtant, actuellement, Web3 n’apporte qu’une simple valorisation centrée sur l’utilisateur, et reste encore loin de sa vision complète. La sécurité et la confidentialité constituent justement l’un des défis majeurs à relever.
Web3 affirme que les utilisateurs interagissent directement avec un réseau décentralisé afin d’éviter les inconvénients des réseaux centralisés Web2 tels que les fuites de données, la privatisation des informations ou encore la concentration du pouvoir. Autrement dit, si vous exécutez un nœud complet, vous bénéficiez d'une sécurité cryptographique totale et mathématiquement garantie. Toutefois, exécuter un tel nœud requiert du matériel coûteux et une connexion continue à une blockchain volumineuse pouvant atteindre 100 Go.
Il est clair que les clients cryptographiques actuels ne peuvent pas satisfaire cette exigence. Ainsi, Web3 dépend encore largement de médiateurs centralisés de confiance qui connectent les utilisateurs au réseau décentralisé, ce qui va à l’encontre même de la vision originelle de Web3.Comment alors assurer la confidentialité et la sécurité de manière décentralisée au sein d’un réseau décentralisé ? C’est précisément là que la technologie de preuve à connaissance nulle apporte une solution élégante. Au-delà de la sécurité réseau, ses cas d'utilisation sont nombreux. Voici quelques exemples d'applications de cette technologie dans le domaine de la cryptographie.
Qu'est-ce qu'une preuve à connaissance nulle ?
Avant d’examiner ses applications dans Web3, examinons rapidement le principe de la preuve à connaissance nulle. Il s’agit d’une méthode cryptographique permettant à une personne (le prouveur) de démontrer à une autre (le vérificateur) qu’une affirmation est vraie, sans divulguer aucune information supplémentaire.
Une preuve à connaissance nulle doit respecter trois critères essentiels :
Complétude : Si l'affirmation est vraie et que les deux parties suivent correctement le protocole, le vérificateur sera convaincu sans besoin d’informations additionnelles.
Solidité : Si l'affirmation est fausse, aucun prouveur malhonnête ne peut convaincre le vérificateur. Cette méthode repose sur la théorie des probabilités pour éviter toute erreur.
- Connaissance nulle : Le vérificateur n’apprend strictement rien d’autre que la véracité de l’affirmation.
Il existe deux types principaux de preuves à connaissance nulle :
Les preuves interactives exigent que le prouveur accomplisse une série de tâches ou d’opérations pour convaincre le vérificateur qu’il détient une information spécifique. Ces tâches impliquent souvent des calculs fondés sur les probabilités mathématiques.
Dans les preuves non interactives, le prouveur et le vérificateur n’ont pas besoin d’interagir en temps réel ; la validation se fait ultérieurement. Ce type particulier de preuve nécessite des algorithmes ou procédures de calcul supplémentaires.
Cas d'utilisation de la preuve à connaissance nulle dans Web3
Bien que la technologie de preuve à connaissance nulle ait été inventée dès 1980, elle n’a pas pu être largement adoptée en raison de sa complexité technique.En quoi la preuve à connaissance nulle peut-elle concrètement contribuer à l’évolution de Web3 ? Examinons-en quelques cas d'usage.
Calcul hors chaîne
Avec le déploiement croissant d’applications sur Ethereum, la lenteur du traitement des transactions et le manque de scalabilité du réseau sont devenus des obstacles majeurs. Construire un réseau Layer2 en transférant les calculs hors chaîne est devenu une solution clé. Les ZK-Rollups, comme Starkware ou zkSync, font partie des projets de scaling reconnus par la communauté Ethereum.
La scalabilité est l’application la plus courante de la preuve à connaissance nulle dans Web3. Des solutions combinant scalabilité et confidentialité émergent également, comme les blockchains publiques privées Layer2 telles qu’Aztec ou StarkNet. Les développeurs intéressés peuvent approfondir le sujet dans « Petit tour d’horizon de la confidentialité sur Layer2 : état des lieux et perspectives futures ».
Ponts inter-chaînes
Avec l’expansion des écosystèmes de blockchains, la domination exclusive d’Ethereum semble improbable, rendant ainsi les besoins d’interopérabilité de plus en plus pressants. Or, la sécurité des ponts inter-chaînes traditionnels est difficile à garantir. De nombreux projets commencent donc à utiliser la preuve à connaissance nulle pour assurer l’interopérabilité,y compris Wormhole, Polymer et ZKBridge, qui développent des protocoles inter-chaînes sans hypothèse de confiance basés sur cette technologie, résolvant ainsi le problème d’incompatibilité causé par l’impossibilité d’exécuter les clients légers IBC sur Ethereum. La preuve à connaissance nulle renforcera considérablement la sécurité des ponts cryptographiques, améliorant ainsi la fiabilité des opérations inter-chaînes.
Jeux sur chaîne
Prenons l’exemple du jeu « Dark Forest », inspiré du roman Le Problème à trois corps de Liu Cixin. Ce jeu stratégique repose sur le concept de dissimulation d’information ou d’asymétrie d’information. L’univers de Dark Forest est infini, peuplé de milliers de joueurs adverses, robots, scripts et joueurs pilotés par des contrats intelligents. Pourtant, chaque joueur ne peut accéder qu’à une petite portion de la carte cosmique après y avoir pénétré — c’est précisément ce mécanisme qui donne toute son âme au jeu.Comment dissimuler certaines informations sur une blockchain où tout est public et transparent ? C’est exactement ce que permet la preuve à connaissance nulle : masquer les données sensibles ou celles devant rester cachées jusqu’à un certain déclencheur.
Sécurité des actifs
La technologie blockchain garantit non seulement que nos actifs nous appartiennent exclusivement (custody non gardé), mais aussi qu'ils sont distribués sur plusieurs nœuds, réduisant ainsi les risques liés aux actifs.La preuve à connaissance nulle contribue également à renforcer davantage le niveau de sécurité de Web3. En remplaçant les approches probabilistes par une validation mathématique rigoureuse, elle utilise des preuves d’efficacité pour réduire les risques potentiels. Ces preuves garantissent l’exactitude des informations. Plus précisément :
L'utilisateur est le seul capable de déchiffrer les données chiffrées ; si le prouveur est frauduleux, la racine finale obtenue sera différente, et le vérificateur rejettera la preuve ;
Même si tous les vérificateurs et prouveurs collaborent malicieusement, l’état du compte peut être restauré et corrigé grâce à la disponibilité des données blockchain ;
Lors de l'utilisation de preuves à connaissance nulle, des mécanismes supplémentaires de vérification et de renforcement sont généralement mis en œuvre.
Authentification des utilisateurs
La preuve à connaissance nulle permet de confirmer l’identité cryptographique d’un individu. Elle autorise l’utilisateur à s’authentifier auprès d’un système sans révéler ses informations personnelles complètes. Par exemple, lors de la connexion à un compte, vous devez normalement entrer un nom d’utilisateur et un mot de passe. Mais avec la preuve à connaissance nulle,vous fournissez simplement une preuve ZK, et la plateforme ne pourra jamais retrouver votre mot de passe réel, réalisant ainsi une authentification sécurisée sans exposition des données sensibles.
Partage de documents
Sur internet, nous faisons souvent face à des besoins de partage de données, mais ce processus expose à des risques comme la perte ou l’interception d’informations. En combinant la preuve à connaissance nulle avec la technologie blockchain, les données peuvent être fragmentées et chiffrées,assurant non seulement la sécurité du transfert, mais donnant aussi à l’utilisateur le contrôle sur certains blocs et les informations qu’ils contiennent, permettant ainsi d’accorder l’accès à certains utilisateurs tout en bloquant les utilisateurs non autorisés.
Protection du stockage
Le stockage décentralisé, l'un des trois piliers de Web3, joue un rôle crucial dans le développement du secteur. La preuve à connaissance nulle renforce davantage la sécurité du stockage en permettant la mise en place de protocoles algorithmiques qui chiffrent les unités de stockage et leurs protocoles internes, allant jusqu’à protéger les canaux d’accès par chiffrement,portant ainsi la sécurité du cloud Web3 à un niveau supérieur.
La technologie de preuve à connaissance nulle a encore un long chemin à parcourir
Au-delà des cas de scalabilité et de confidentialité, les applications de la preuve à connaissance nulle sont vastes, et son rôle dans Web3 devient de plus en plus clair. De nombreux projets ont déjà commencé à l’intégrer dans leurs développements pratiques. Selon Messari, les projets axés sur l’extension — domaines où la preuve à connaissance nulle est la plus utilisée — connaîtront une phase cruciale en 2023, avec des lancements successifs de réseaux principaux tels que Scroll ou Polygon zkEVM. L'article « Début d’année effréné dans la course au scaling : panorama des projets L2 récemment lancés en testnet » présente également les derniers projets de preuve à connaissance nulle ayant lancé leur testnet.
Cependant, il faut reconnaître que, malgré ses perspectives prometteuses et ses multiples applications dans Web3, les performances des preuves restent insuffisantes. De nombreuses équipes travaillent actuellement sur l’accélération matérielle, mais celle-ci ne prend en charge qu’une partie du processus de génération de preuves valides. Des optimisations restent nécessaires au niveau des algorithmes, des logiciels et d’autres composantes.
Par conséquent, l’utilisation efficace de la preuve à connaissance nulle se limitera probablement à des applications à petite échelle cette année, et une adoption massive semble encore lointaine. Après l’essor de DeFi, la preuve à connaissance nulle devra encore parcourir un long chemin avant de devenir le moteur du prochain marché haussier. Nous espérons que davantage de développeurs Web3, conscients de son potentiel, oseront relever les défis techniques afin de faire avancer la technologie et ses applications.Le prochain article de la série « Prévisions des tendances du secteur cryptographique en 2023 » portera sur les nouvelles technologies et évolutions dans le domaine de la sécurité cryptographique. Restez informés !
En 2022, grâce aux progrès des ZK-Rollups dans l'écosystème Ethereum, la preuve à connaissance nulle (Zero-Knowledge Proof) est devenue le mot-clé phare de l'année pour Web3. Certains prédisent même que ce sera le moteur du prochain marché haussier, allant jusqu'à affirmer que son importance pour Web3 équivaut à celle de l'introduction de la blockchain par Bitcoin ou des contrats intelligents par Ethereum.
Pourquoi la preuve à connaissance nulle possède-t-elle un potentiel aussi prometteur ? Pour comprendre cela, il faut revenir sur l’évolution de Web3. Ce dernier vise à transférer la propriété du réseau à ses utilisateurs via des réseaux décentralisés. Pourtant, actuellement, Web3 n’apporte qu’une simple valorisation centrée sur l’utilisateur, et reste encore loin de sa vision complète. La sécurité et la confidentialité constituent justement l’un des défis majeurs à relever.
Web3 affirme que les utilisateurs interagissent directement avec un réseau décentralisé afin d’éviter les inconvénients des réseaux centralisés Web2 tels que les fuites de données, la privatisation des informations ou encore la concentration du pouvoir. Autrement dit, si vous exécutez un nœud complet, vous bénéficiez d'une sécurité cryptographique totale et mathématiquement garantie. Toutefois, exécuter un tel nœud requiert du matériel coûteux et une connexion continue à une blockchain volumineuse pouvant atteindre 100 Go.
Il est clair que les clients cryptographiques actuels ne peuvent pas satisfaire cette exigence. Ainsi, Web3 dépend encore largement de médiateurs centralisés de confiance qui connectent les utilisateurs au réseau décentralisé, ce qui va à l’encontre même de la vision originelle de Web3.Comment alors assurer la confidentialité et la sécurité de manière décentralisée au sein d’un réseau décentralisé ? C’est précisément là que la technologie de preuve à connaissance nulle apporte une solution élégante. Au-delà de la sécurité réseau, ses cas d'utilisation sont nombreux. Voici quelques exemples d'applications de cette technologie dans le domaine de la cryptographie.
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