zk snark

Qu’est-ce qu’un ZK-SNARK ?

Un ZK-SNARK est une forme de preuve à divulgation nulle de connaissance qui permet de démontrer la validité d’un calcul sans révéler d’informations sur les données d’entrée elles-mêmes. Ses caractéristiques principales sont : des preuves concises, une vérification rapide et l’absence de multiples échanges interactifs.

Une preuve à divulgation nulle de connaissance peut être comparée à la capacité de « prouver que vous connaissez la combinaison d’un coffre-fort sans jamais dévoiler le code ». Les ZK-SNARK rendent ce principe concret : l’utilisateur génère une preuve compacte hors ligne, et la blockchain peut vérifier la validité du résultat avec un minimum de calculs. Cette technologie est particulièrement précieuse pour la protection de la vie privée et l’augmentation du débit des blockchains.

Comment fonctionnent les ZK-SNARK ?

Le principe fondamental des ZK-SNARK consiste à transformer un calcul à vérifier en un ensemble de règles vérifiables, puis à utiliser des méthodes mathématiques pour générer une preuve très courte. Le vérificateur, à l’aide de paramètres publics, peut alors contrôler rapidement la validité.

• « Succinct » signifie que la preuve est extrêmement compacte et nécessite très peu de calculs pour être vérifiée.
• « Non-interactive » signifie qu’il n’y a pas d’échanges aller-retour : la preuve est soumise une seule fois.
• « Argument of Knowledge » signifie que le prouveur doit réellement posséder le secret (par exemple, une donnée privée) pour produire une preuve valide.

Il existe plusieurs implémentations pratiques (telles que Groth16 ou PLONK), qui représentent différentes approches pour construire ces preuves. Toutes reposent sur les mêmes principes, mais diffèrent en termes de performance et d’applicabilité.

Comment les ZK-SNARK sont-ils utilisés sur les blockchains ?

Le fonctionnement on-chain implique généralement deux acteurs : le prouveur, qui génère la preuve, et le vérificateur (souvent un smart contract), qui contrôle sa validité.

Le processus général se déroule ainsi :

• Le prouveur modélise le calcul cible sous forme de « circuits », à la manière d’une liste de règles à vérifier.
• Le prouveur génère la preuve hors ligne et la soumet, accompagnée des informations publiques nécessaires, sur la blockchain.
• Le contrat utilise une clé de vérification publiée à l’avance pour valider la preuve. Si la vérification réussit, il met à jour l’état ou exécute une transaction.

La vérification étant extrêmement efficace, seule une faible quantité de gas est requise pour la validation on-chain. Cela rend les ZK-SNARK idéaux pour compresser de grands volumes de calcul hors chaîne en une seule preuve courte, allégeant ainsi la charge du réseau principal.

Quels sont les principaux cas d’usage des ZK-SNARK ?

Les ZK-SNARK sont principalement utilisés pour préserver la confidentialité et améliorer la scalabilité. Pour la confidentialité, ils permettent de masquer les montants, les liens entre comptes ou les informations d’identité, tout en prouvant que « les comptes sont équilibrés ».

Exemples clés :

• Transactions privées sur Zcash : Depuis 2016, Zcash utilise les ZK-SNARK pour permettre des transactions où montants et adresses sont masqués, tandis que soldes et validité restent vérifiables publiquement.
• Conformité et preuves : Par exemple, prouver que vous avez « plus de 18 ans » ou que vous détenez « des actifs au-dessus d’un certain seuil » sans révéler votre date de naissance exacte ou le détail de vos avoirs.
• Jeux et vote : Prouver que vos actions ou votes sont légitimes on-chain tout en gardant les détails privés.

Comment les ZK-SNARK sont-ils utilisés sur Ethereum Layer 2 ?

Les solutions ZK Rollup d’Ethereum exploitent les ZK-SNARK pour compresser la validité de milliers de transactions en une seule preuve courte, ensuite soumise au mainnet pour vérification, ce qui réduit considérablement les besoins de calcul et de stockage sur Ethereum.

Un rollup consiste à « exécuter de nombreuses transactions hors chaîne, avec une vérification on-chain de leur validité ». Des réseaux comme Polygon zkEVM et zkSync Era soumettent périodiquement des mises à jour d’état pour des lots de transactions, accompagnées de preuves ZK-SNARK, sur le mainnet Ethereum. Le smart contract principal vérifie rapidement ces preuves et confirme les résultats. Depuis 2023, plusieurs mainnets Layer 2 basés sur ZK ont été lancés ; en 2024, l’écosystème ZK poursuit sa croissance avec des optimisations continues et des améliorations des outils pour développeurs.

En quoi les ZK-SNARK diffèrent-ils des ZK-STARK ?

Les deux sont des systèmes de preuves à divulgation nulle de connaissance, mais chacun présente ses propres compromis. Les preuves ZK-SNARK sont plus courtes et se vérifient plus rapidement, ce qui réduit les coûts en gas. Les ZK-STARK, en revanche, ne nécessitent pas de trusted setup, offrant davantage de transparence et une résistance aux attaques quantiques, mais leurs preuves sont généralement plus volumineuses.

En résumé : si la priorité est un faible coût de vérification on-chain et des outils matures, les projets choisissent souvent les ZK-SNARK. Si l’on souhaite éviter le trusted setup ou viser une sécurité quantique à long terme, les ZK-STARK sont privilégiés. Le choix dépend de facteurs tels que la complexité des circuits, l’écosystème développeur et le statut des audits.

Quels sont les risques et limites des ZK-SNARK ?

Le principal risque réside dans le processus de « trusted setup ». Il s’agit de la génération initiale des paramètres publics : si certains éléments secrets (appelés « toxic waste ») sont conservés, ils pourraient être exploités pour falsifier des preuves. Les projets atténuent ce risque en recourant à des cérémonies multipartites, des processus open source et la destruction des éléments secrets après coup.

Autres limites : la conception de circuits complexe nécessitant une expertise élevée, le temps de calcul et les ressources matérielles importants pour générer les preuves, des risques de sécurité en cas de défauts dans les circuits ou les paramètres, et le fait que la confidentialité n’exonère pas des obligations réglementaires : les exigences légales restent applicables lors de la gestion d’actifs et des contrôles de conformité.

Pour les utilisateurs : privilégiez les contrats et réseaux audités et transparents, diversifiez vos risques entre plateformes et ne placez jamais tous vos fonds d’un coup.

Comment débuter avec les ZK-SNARK ?

Étape 1 : Comprenez le concept. Commencez par des ressources introductives sur les preuves à divulgation nulle de connaissance et les ZK-SNARK, en vous concentrant sur leur concision, rapidité et caractère non interactif.

Étape 2 : Préparez votre portefeuille et un petit montant de fonds. Installez un portefeuille Ethereum reconnu et réservez un peu d’ETH pour les frais de réseau layer 2 et de bridge.

Étape 3 : Choisissez un réseau layer 2 compatible ZK-SNARK. Par exemple, essayez Polygon zkEVM ou zkSync Era ; consultez la documentation officielle et les avertissements sur les risques.

Étape 4 : Effectuez de petites transactions. Transférez une faible somme vers le layer 2, initiez un transfert ou une interaction, puis suivez le statut du lot et la progression de la preuve via un explorateur de blocs ou un tableau de bord officiel.

Étape 5 : Alliez recherche et gestion d’actifs. Sur les marchés ou la rubrique actualités de Gate, recherchez des projets liés aux ZK (privacy coins ou tokens de scaling), lisez les présentations et rapports de recherche, informez-vous sur la direction technique et les audits, puis ajustez la taille de vos positions et vos stop-loss en conséquence.

Avertissement sur les risques : transférer des actifs ou interagir avec de nouveaux contrats comporte des risques financiers ; commencez toujours petit, vérifiez les adresses de contrat et liens officiels, contrôlez les frais, les délais d’attente et les règles de retrait avant d’agir.

Résumé des ZK-SNARK & prochaines étapes

Les ZK-SNARK apportent la « preuve de validité sans divulgation de données » on-chain via des preuves extrêmement courtes et rapidement vérifiables, répondant à la fois aux besoins de confidentialité et de scalabilité. Comprendre leurs trois propriétés fondamentales et le workflow on-chain éclaire leur rôle dans Zcash et sur Ethereum layer 2 ; connaître la comparaison avec les ZK-STARK et les risques liés au trusted setup permet de prendre des décisions techniques et d’investissement plus sûres. Les prochaines étapes incluent la lecture de documentation open source, le suivi de guides développeurs pour les réseaux layer 2, des expérimentations pratiques avec de petits montants, et le suivi des analyses de Gate pour approfondir votre compréhension de l’écosystème ZK en évolution.

FAQ

Quel est le nom complet en anglais de ZK-SNARK ?

ZK-SNARK signifie « Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge ». Ce nom met en avant ses caractéristiques principales : zero knowledge (absence de divulgation d’informations), succinctness (preuves compactes), non-interactivity (pas de multiples échanges), et argument of knowledge (prouver la connaissance d’un secret). En résumé, cela permet de prouver une connaissance sans révéler ce que l’on sait.

Comment expérimenter les applications ZK-SNARK dans l’écosystème Ethereum ?

Les solutions layer 2 d’Ethereum telles que zkSync et StarkNet utilisent largement la technologie ZK-SNARK pour accélérer les transactions. Vous pouvez transférer des actifs sur ces plateformes afin de bénéficier de transactions rapides et à faibles frais. Il est recommandé de s’informer d’abord sur les projets concernés via des plateformes comme Gate, puis d’utiliser des portefeuilles ou applications officiels pour expérimenter les processus de transaction ZK spécifiques.

Pourquoi certains estiment-ils que ZK-SNARK serait moins adapté que ZK-STARK pour une adoption à grande échelle ?

Les ZK-SNARK nécessitent un trusted setup (participation multipartite à la génération des paramètres initiaux), ce qui ajoute de la complexité au déploiement et un risque potentiel. À l’inverse, les ZK-STARK n’exigent pas de trusted setup et offrent une transparence accrue. Cependant, les ZK-SNARK produisent des preuves plus petites et une vérification plus rapide : chaque approche présente ses compromis selon les contextes.

Quels défis fondamentaux de la blockchain les ZK-SNARK permettent-ils de relever ?

Les ZK-SNARK répondent principalement aux enjeux de confidentialité et de scalabilité. Pour la confidentialité, ils permettent de prouver la validité des transactions sans dévoiler leurs détails. Pour la scalabilité, ils compressent plusieurs transactions en une seule preuve compacte, ce qui réduit significativement la quantité de données on-chain. Les blockchains peuvent ainsi traiter davantage de transactions tout en protégeant la vie privée des utilisateurs.

Quelles connaissances préalables sont nécessaires pour s’initier à la technologie ZK-SNARK ?

Idéalement, il est utile d’avoir des notions en cryptographie et en mathématiques (notamment en théorie des nombres et en algèbre abstraite). Cependant, pour une approche pratique, la compréhension des concepts de base de la blockchain et quelques compétences en programmation suffisent. Il est préférable de commencer par une compréhension intuitive des « zero-knowledge proofs », puis d’approfondir progressivement les fondements mathématiques.