Les preuves de connaissances zéro ont évolué en un protocole bipartite, impliquant un prover et un vérificateur. Le prover peut assurer au vérificateur que certaines informations sont correctes sans les transmettre. Bien que quiconque puisse prouver la possession d’informations en les dévoilant, le véritable défi réside dans la capacité à prouver cette possession sans divulguer aucun détail.
Il est possible de générer une preuve d’une déclaration seulement si l’on détient des informations confidentielles précises concernant cette déclaration. Le vérificateur, même après confirmation de la véracité de la déclaration, ne doit pas être capable de la prouver à des tiers.
Il est étonnant de constater que le concept des preuves de connaissances zéro a vu le jour il y a près de 40 ans. Il a été initialement développé dans une publication écrite par Silvio Micali, Shafi Goldwasser et Charles Rackoff, publiée en 1989.
Cette publication a introduit la hiérarchie des systèmes de preuve interactive et a développé le concept de complexité des connaissances, qui évalue la quantité de connaissance transférée par le prover au vérificateur.
Intégration des preuves dans les machines ZK-Virtual
Une machine virtuelle de connaissances zéro (ZKVM) incorpore des impressions ZK par le biais de processus cryptographiques, garantissant sécurité et confidentialité. Traditionnellement, les ZKVM sont conçues comme des systèmes monolithiques, ce qui implique que l’ensemble du ZKVM est intégré en une seule structure. Ce design entraîne inévitablement des compromis en matière d’optimisation. En raison de cette intégration, les optimisations pour des cas d’utilisation spécifiques nécessitent des modifications de l’ensemble de la structure ZKVM. De même, les améliorations en matière de sécurité doivent également être intégrées dans cette structure.
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Divers composants tels que la génération de preuves, les transitions d’état et la logique d’exécution sont étroitement liés et dépendants. Pour ce qui est de l’exécution, la machine virtuelle gère tous les calculs au sein d’une architecture donnée, allant de l’exécution de contrats intelligents à la vérification de preuves.
Défis liés à la vitesse et à la flexibilité
Comme de nombreuses technologies émergentes, les ZKVM sont au centre de l’innovation dans le domaine de la blockchain et de la cryptographie. Cependant, les développeurs se heurtent à des défis concernant la vitesse et la flexibilité. Dans un ZKVM, la vitesse fait référence à la rapidité avec laquelle le système génère et confirme les preuves de connaissances zéro. Cette vitesse est cruciale dans un environnement distribué et décentralisé, car elle garantit le traitement quasi temps réel des transactions tout en maintenant la convivialité du système.
Étant donné que les preuves de connaissances zéro sont intrinsèquement intensives en calcul, accélérer ces processus sans compromettre l’intégrité et la sécurité pose un défi. Toutefois, des stratégies existent pour améliorer la vitesse, telles que l’utilisation de matériel spécialisé (ASICS, GPU) et l’optimisation des algorithmes. Les ZKVM modulaires, comme le PICO V1.0 récemment lancé par Brevis, apportent des améliorations par rapport à l’approche homogène des ZKVM classiques. PICO développe des ZKVM modulaires, ce qui permet une structure personnalisable ayant atteint certaines des performances les plus rapides au monde (70% -155% plus rapide que la deuxième solution la plus rapide). Une accélération par GPU est prévue dans les mises à jour futures de PICO.
Son architecture modulaire combine des circuits spécialisés de haute performance avec un ZKVM à usage général, permettant ainsi une flexibilité dans les domaines de la preuve, des flux de travail et des systèmes. Alors que les ZKVM traditionnels s’appuient sur des opérations et fonctions pré-écrites (précompilées), les circuits de PICO peuvent répondre à diverses exigences d’application. Les développeurs peuvent choisir d’utiliser des mises en œuvre personnalisées ou des options intégrées pour adapter leurs circuits sur mesure comme précompilés ou coprocesseurs. Ce design contribue à réduire considérablement le temps de production de preuve.
Flexibilité des machines modulaires grâce à des composants indépendants
Les ZKVM traditionnels sont moins flexibles en matière d’évolutivité et de personnalisation, car ces systèmes sont conçus pour des cas d’utilisation spécifiques, ciblant souvent un ensemble défini d’applications ou de langages de contrats intelligents. Les ZKVM modulaires fractionnent le ZKVM en composants ou modules discrets et indépendants. Cette approche modulaire permet une flexibilité accrue, car on peut remplacer différents modules en fonction des besoins spécifiques ou des cas d’utilisation. Les développeurs peuvent sélectionner les meilleures méthodes cryptographiques ou systèmes de preuve adaptés à leur application.
Dans un ZKVM modulaire, différents composants (génération de preuves, vérification) sont découplés et peuvent être mis à jour ou remplacés indépendamment. Cela permet aux développeurs de se concentrer sur l’optimisation ou la mise à niveau de composants spécifiques du système, leur permettant d’améliorer les modules isolément pour répondre aux besoins croissants sans affecter l’ensemble du ZKVM.
Les ZKVM modulaires sont aussi conçus en tenant compte de l’interopérabilité, facilitant ainsi l’intégration de différents systèmes et réseaux de blockchain, ce qui est particulièrement utile dans des environnements multi-chaînes.
Les utilisateurs peuvent assembler et joindre plus aisément diverses machines virtuelles, rendant possibles des DAPP complexes qui peuvent tirer parti de plusieurs machines ou systèmes ZK simultanément.
L’optimisation de l’utilisation des ressources est également primordiale pour l’évolutivité et la durabilité de la technologie. Les développeurs peuvent améliorer l’efficacité en perfectionnant les algorithmes et en appliquant des techniques de compression des données, réduisant ainsi le volume de données à traiter et à transmettre.
Les ZKVM authentiques : un accent sur la confidentialité
Il est également essentiel de souligner que tous les projets ne méritent pas le label ZKVM. Prenons en considération deux protocoles : Aleo et Ola. Aleo met l’accent sur le développement de DAPP privés et évolutifs. Ses instructions sont transformées en bytecode, qui est ensuite exécuté sur son ZKVM.
Aleo utilise des preuves ZK-Snark, garantissant ainsi une protection totale de la vie privée. Bien que des indicateurs de performance précis aient pas encore largement émergé depuis l’année dernière, la plateforme assure son évolutivité grâce à des systèmes de preuve efficaces.
ALEO se coordonne avec d’autres protocoles basés sur ZKVM et est spécifiquement conçu pour des DAPP axés sur la confidentialité, offrant ainsi une solution intégrale.
Quant à OLA, il est conçu pour générer des preuves de validité pour des calculs et les exécute en toute sécurité. Ce protocole vise à atteindre un débit de transaction élevé. Il est interopérable avec plusieurs blockchains L1 et soutient une architecture hybride ZK-Rollup. Cependant, les véritables ZKVM priorisent différemment la confidentialité. OLA se concentre sur la validation des calculs et des transactions, et non sur la garantie de la confidentialité des données, rendant ainsi ce protocole non pas un ZKVM, mais plutôt une plateforme ZK-Rollup qui cherche à réduire les frais de transaction et à augmenter le débit sur les blockchains L1.
Avertissement : Cet article est fourni uniquement à des fins d’information. Il n’est pas destiné à être considéré comme un conseil juridique, fiscal, d’investissement, financier ou autre.
Resume : Les preuves de connaissances zéro (ZK) constituent un élément fondamental de la cryptographie moderne, permettant de prouver la possession d’informations sans les révéler. Les machines virtuelles de connaissances zéro (ZKVM) intègrent ces preuves dans des systèmes modulaires, offrant flexibilité, évolutivité et protection de la vie privée. Alors que des initiatives comme Aleo se concentrent sur les DAPP privés, d’autres, comme Ola, visent l’efficacité transactionnelle sans nécessairement garantir la confidentialité. Le futur des ZKVM s’annonce prometteur, avec des innovations améliorant à la fois la rapidité et l’adaptabilité.
