Comparaison des différents schémas de preuve : comprendre les avantages et inconvénients des systèmes de preuve ZK
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Comparaison des différents schémas de preuve : comprendre les avantages et inconvénients des systèmes de preuve ZK
Dans un système de preuve à connaissance nulle, trois entités participent : le configurateur, le prouveur et le vérificateur.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Hill.bit
Traduction : TechFlow
Le concept de preuve à connaissance nulle est bien connu, mais quand on entre dans les détails techniques, beaucoup de gens restent perplexes.
La « connaissance nulle » et la « preuve » sont en réalité deux termes distincts. Les schémas de preuve constituent une composante fondamentale des hypothèses de sécurité des protocoles à connaissance nulle. Dans cet article, Hill.bit explique plusieurs types de schémas de preuve ainsi que leurs avantages et inconvénients, afin d’aider davantage de personnes à mieux comprendre les systèmes de preuve ZK.
Dans un système de preuve à connaissance nulle, trois entités participent : le configurateur, le prouveur et le vérificateur. Différents schémas de preuve influencent leurs comportements de diverses manières, affectant ainsi l'efficacité, la sécurité et les performances globales du système.
La phase de configuration génère les paramètres nécessaires et les clés publiques requis par le système ZK. Le schéma de preuve influence la complexité, le calcul, la communication de cette phase, ainsi que le fait qu'elle soit fiable ou non. Le prouveur génère une preuve attestant qu'il connaît une entrée secrète sans révéler celle-ci. Le schéma de preuve affecte le temps de calcul, les besoins en mémoire et la taille de la preuve, influant par conséquent sur les besoins en communication et stockage. Le vérificateur examine la validité de la preuve. Le schéma de preuve impacte le temps de vérification, les exigences en mémoire, ainsi que le nombre et la complexité des requêtes envoyées au prouveur. Il existe trois types principaux de schémas de preuve.
PCPs linéaires + codage linéaire uniquement :
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Utilise des Preuves Vérifiables Probabilistes Linéaires (PCPs) et des opérations linéaires ;
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Offre de fortes propriétés de connaissance nulle ;
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Produit les preuves les plus courtes ;
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Nécessite une configuration fiable ;
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Les améliorations antérieures se concentraient principalement sur la réduction du temps du prouveur.
Les PCPs linéaires sont un système de preuve où le vérificateur vérifie la validité d'une assertion en interrogeant seulement quelques parties de la preuve. Le terme « linéaire » signifie que les requêtes du vérificateur sont des fonctions linéaires de la preuve.
Le codage linéaire uniquement est une technique cryptographique permettant de masquer l'information, tout en autorisant uniquement des opérations linéaires sur les données cachées. Cela garantit la confidentialité des données tout en permettant certains calculs.
IOPs polynomiaux + schémas d’engagement polynomial :
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Exploite des structures algébriques ;
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Est généralement plus efficace que les systèmes basés sur les PCPs linéaires ;
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Prend en charge une configuration universelle/non fiable ;
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Permet des circuits personnalisés ;
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Les améliorations précédentes visaient surtout à accroître l'efficacité du vérificateur.
Les Preuves Interactives Oracle Polynomiales (IOPs) sont un système de preuve dans lequel le prouveur et le vérificateur échangent des messages sur plusieurs tours. Le prouveur génère des oracles (des engagements sur des polynômes) et les transmet au vérificateur.
Le vérificateur interroge l'oracle en certains points, et le prouveur répond par l'évaluation correspondante du polynôme. Un schéma d'engagement polynomial permet de s'engager sur un polynôme sans révéler d'informations sur ce dernier.
L'amélioration d'efficacité par rapport aux PCPs linéaires + codage linéaire uniquement provient de :
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Une meilleure exploitation des structures algébriques ;
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Une génération et vérification de preuves plus efficaces ;
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Une compression des représentations polynomiales ;
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Des techniques de vérification par lots.
Cependant, les IOPs polynomiaux + schémas d’engagement polynomial présentent les inconvénients suivants :
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Conception et mise en œuvre plus complexes ;
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Hypothèses cryptographiques spécifiques à une application donnée ;
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Compromis différents en matière de performance, par exemple concernant la parallélisation.
Schémas de pliage :
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Permettent la composition récursive des preuves ;
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Permettent des preuves imbriquées pour améliorer l'efficacité et l'évolutivité ;
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Prouveur rapide et facilement parallélisable ;
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Les améliorations antérieures se concentraient principalement sur la construction de SNARKs récursifs.
La composition récursive des preuves peut réduire les besoins en calcul et en mémoire du vérificateur, ce qui est particulièrement utile dans des applications comme la blockchain. L'agrégation des preuves peut réduire la taille finale de la preuve et le temps de vérification, mais produire une telle preuve peut être plus exigeant en ressources de calcul pour le prouveur. Par rapport aux IOPs polynomiaux + schémas d’engagement polynomial, l'amélioration d'efficacité des schémas de pliage provient de :
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La composition récursive des preuves ;
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L'agrégation des preuves ;
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Une évolutivité améliorée ;
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Un temps de vérification plus rapide.
Les inconvénients potentiels des schémas de pliage incluent :
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Conception et mise en œuvre plus complexes ;
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Hypothèses cryptographiques spécialisées ;
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Augmentation du temps de calcul et des besoins en mémoire pour le prouveur ;
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Applicabilité pouvant varier selon les cas d'utilisation.
En résumé, les PCPs linéaires + codage linéaire uniquement offrent de fortes propriétés de connaissance nulle et produisent les preuves les plus courtes, mais ils nécessitent une configuration fiable et présentent certaines limitations en termes d'efficacité comparés aux autres catégories. Les IOPs polynomiaux + schémas d’engagement polynomial apportent une amélioration significative en efficacité grâce à des processus de génération et de vérification plus rapides, mais leur conception et mise en œuvre peuvent être plus complexes.
Les schémas de pliage excellent en matière d'efficacité et d'évolutivité grâce à la composition récursive des preuves, ce qui est particulièrement utile dans les applications blockchain. Toutefois, ils peuvent augmenter le temps de calcul et la mémoire requis par le prouveur, et leur applicabilité peut varier selon les cas d'utilisation.
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