La technologie de la Blockchain a évolué de manière spectaculaire depuis ses débuts avec Bitcoin en 2009, passant d'un simple registre de cryptomonnaie à une plateforme polyvalente pour les applications décentralisées. Ses attributs fondamentaux - immuabilité, transparence et décentralisation - ont établi la Blockchain comme un cadre robuste pour des transactions de données sécurisées dans divers secteurs, éliminant le besoin d'intermédiaires traditionnels.

Malgré ces avancées, les préoccupations concernant la confidentialité des données persistent. Bien que la blockchain assure une transmission sécurisée des données via le cryptage, la nécessité de décryptage pour le traitement ouvre des failles de sécurité potentielles. Cette vulnérabilité est particulièrement aiguë dans les domaines où la confidentialité et l'intégrité des données sont primordiales, comme dans les applications décentralisées (dApps) et les systèmes financiers opérant dans le cadre Web3.

Pour atténuer ces risques, des méthodes cryptographiques avancées telles que le Cryptage Entièrement Homomorphique (FHE) et les Preuves de Connaissance Zéro (ZKPs) ont gagné en importance. Ces technologies offrent des moyens révolutionnaires de calculer et de vérifier la confidentialité des données sans révéler les informations sensibles sous-jacentes.

Dans cet article, nous explorons la signification de FHE et ZKP dans l'amélioration de la confidentialité des applications de la blockchain, mettant en évidence leur potentiel pour façonner l'avenir de la confidentialité des données dans la technologie de la blockchain.

Introduction

FHE et ZKP retracent leurs origines il y a plusieurs décennies. Au fil du temps, à la fois FHE et ZKP ont évolué de manière significative, restant cruciaux pour améliorer la confidentialité des données.

Chiffrement entièrement homomorphe (FHE)

FHE est une méthode de chiffrement sophistiquée qui permet d'effectuer des fonctions directement sur des données chiffrées, préservant ainsi leur confidentialité tout au long du processus. Essentiellement, FHE garde les données chiffrées à la fois pendant le stockage et le calcul, traitant le chiffrement comme une "boîte noire" sécurisée où seul le propriétaire de la clé secrète peut révéler la sortie. Initialement conçu en 1978, le concept visait à modifier le matériel informatique pour permettre le traitement sécurisé de données chiffrées. Cependant, ce n'est qu'en 2009, catalysé par les progrès de la puissance de calcul, qu'un schéma FHE viable a émergé. Cette percée est largement attribuée à Craig Gentry, dont travail innovanta marqué une étape importante dans le domaine.

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Termes clés expliqués :

• Entièrement : Indique la capacité d'effectuer une variété d'opérations, telles que l'addition et la multiplication, sur des données chiffrées.
• Homomorphe : Fait référence à la capacité d'effectuer des calculs directement sur des données chiffrées sans les décrypter.
• Chiffrement : Décrit le processus de conversion d'informations en un format sécurisé pour prévenir l'accès non autorisé.

Depuis 2009, des progrès notables ont été réalisés en FHE, un des principaux percéeest arrivé en 2013, ce qui a rationalisé le relinéarisationprocessus et amélioré de manière significative l'efficacité de FHE. Ces développements soulignent la capacité de FHE à effectuer une gamme d'opérations arithmétiques sur des données chiffrées, en préservant la sécurité et l'intégrité des données sans les exposer.

Preuve de connaissance nulle (PCN)

ZKPs ont été introduits dans le document fondateur de 1985 papier“La complexité de la connaissance des systèmes de preuve interactive” par Shafi Goldwasser, Silvio Micali et Charles Rackoff. À l'origine théoriques, les preuves à divulgation nulle de connaissance (ZKP) ont connu une évolution significative en 2012 avec la découverte des zk-SNARKs, un type de ZKP pouvant authentifier virtuellement n'importe quel calcul tout en révélant un minimum d'informations.

Dans un ZKP typique, il y a deux rôles principaux : le prouveur et le vérificateur. Le prouveur vise à confirmer une revendication spécifique, et le rôle du vérificateur est d'évaluer la vérité de la revendication sans apprendre d'informations supplémentaires. Cette approche permet au prouveur de ne divulguer que la preuve nécessaire pour valider l'affirmation, préservant ainsi la confidentialité des données et améliorant la confidentialité.

Les applications pratiques des ZKPs ont explosé avec la montée des technologies de la blockchain et des cryptomonnaies. Ils sont désormais essentiels pour faciliter les transactions privées et renforcer la sécurité des contrats intelligents. L'avènement des zk-SNARKs a catalysé le développement de solutions telles que zCash, zkRollups et zkEVMs, transformant une poursuite universitaire précédente en un écosystème dynamique rempli d'applications réelles. Cette transition met en lumière la pertinence croissante des ZKPs dans la sécurisation des systèmes décentralisés comme Ethereum et la promotion d'une infrastructure numérique robuste centrée sur la confidentialité.

ZK vs FHE

Bien que FHE et ZKP partagent certaines similitudes, ils divergent significativement en termes de fonctionnalité. FHE peut calculer directement sur des données chiffrées sans révéler ni accéder aux données brutes, produisant des résultats précis sans exposer les informations sous-jacentes.

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Voici comment les deux technologies diffèrent :

Calcul de chiffrement

ZKP lutte pour calculer sur des données chiffrées provenant de plusieurs utilisateurs, telles que des jetons ERC-20 privés, sans compromettre la sécurité. En revanche, le FHE excelle dans ce domaine, offrant une plus grande flexibilité et une plus grande composabilité à travers les réseaux blockchain. Cependant, le ZKP nécessite souvent des intégrations sur mesure pour chaque nouveau réseau ou actif.

Scalabilité

Actuellement, ZKP est considéré comme plus évolutif que FHE. Cependant, on s'attend à ce que FHE s'améliore en termes de scalabilité à mesure que les progrès technologiques se poursuivent dans les années à venir.

Calculs complexes

FHE est bien adapté pour effectuer des calculs complexes sur des données cryptées, ce qui le rend idéal pour des applications telles que l'apprentissage automatique, le MPC sécurisé et les calculs entièrement privés. En comparaison, ZKP est généralement utilisé pour des opérations plus simples, telles que la preuve d'une valeur spécifique sans la divulguer.

Applicabilité Universelle

Les preuves de connaissance nulle se distinguent dans des applications particulières telles que la vérification d'identité, l'authentification et la mise à l'échelle. Cependant, FHE peut être utilisé dans un large éventail d'applications, y compris le cloud computing sécurisé, l'IA préservant la confidentialité et le traitement des données confidentielles.

Cette comparaison souligne les avantages et les contraintes distincts de chaque technologie, illustrant leur pertinence pour différents scénarios. Les deux technologies sont essentielles aux applications de la blockchain, mais ZKP a actuellement un bilan plus établi. Malgré cela, il existe un potentiel pour FHE d'évoluer et de devenir éventuellement la solution la plus adaptée pour la préservation de la confidentialité à l'avenir.

Utilisation conjointe de ZKP & FHE

Certaines applications ont expérimenté de manière intrigante la combinaison de ZKPs et de FHE. Notamment, Craig Gentry et ses collègues ont exploré des moyens de réduire les frais de communication en utilisant des techniques d'encryption homomorphique entièrement hybrides. Ces techniques innovantes ont été appliquées dans divers contextes de blockchain et offrent des perspectives d'exploration dans d'autres domaines également.

Les applications potentielles pour les ZKPs et FHE incluent:

• Calcul en nuage sécurisé : FHE crypte les données tandis que les ZKPs vérifient leur exactitude, permettant des calculs sécurisés dans le nuage sans exposer les données d'origine.
• Vote électronique: Cette combinaison assure la confidentialité des votes et confirme le décompte précis des votes.
• Transactions financières : En finance, cette intégration maintient la confidentialité des transactions tout en permettant aux parties de vérifier la justesse des transactions sans révéler d'informations détaillées.
• Diagnostics médicaux : Les données médicales cryptées peuvent être analysées par les prestataires de soins de santé qui peuvent confirmer les diagnostics sans accéder aux informations sensibles des patients.

L'intégration des ZKPs et du FHE promet d'améliorer à la fois l'identité et la sécurité des données au sein des applications, méritant ainsi une exploration et une recherche approfondies.

Projets FHE actuels

Les projets suivants sont dédiés à l'application de la technologie FHE dans le domaine de la Blockchain :

1. ZamaUne entreprise de cryptographie open-source dédiée au développement de solutions FHE pour la blockchain et l'IA.
2. Réseau Secret ：Lancé en 2020, est une plateforme blockchain qui intègre des contrats intelligents préservant la confidentialité.
3. Écran solaireUn compilateur spécifiquement conçu pour FHE et ZKPs.
4. FhenixUne blockchain de couche 2 confidentielle qui exploite la technologie FHE.
5. Réseau d'EspritUne solution de rollup de restaking polyvalente basée sur FHE.
6. PrivaseaUne plateforme d'infrastructure de données qui utilise la technologie FHE, facilitant les calculs sur des données chiffrées.

Conclusion

FHE s'établit rapidement comme un composant fondamental de la cybersécurité, particulièrement évident dans le cloud computing où des géants de l'industrie comme Google et Microsoft l'adoptent pour traiter et stocker les données des clients de manière sécurisée sans compromettre la confidentialité.

Cette technologie promet de remodeler la sécurité des données sur différentes plateformes, annonçant une nouvelle ère de confidentialité inégalée. Pour atteindre cet avenir, des progrès continus à la fois en FHE et en ZKPs seront nécessaires. Des efforts de collaboration entre disciplines - cryptographes, ingénieurs logiciels, spécialistes du matériel et décideurs politiques - sont essentiels pour naviguer dans les paysages réglementaires et favoriser une adoption plus large.

Alors que nous avançons vers une nouvelle ère de souveraineté numérique, où la confidentialité et la sécurité des données sont intégrées de manière transparente, rester informé des derniers développements en matière de FHE et de preuves à divulgation nulle de connaissance (ZKPs) ne peut être surestimé. Se tenir informé nous permettra de naviguer efficacement dans ce paysage en évolution, en exploitant pleinement ces outils cryptographiques avancés.

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