Définition

Les preuves à divulgation nulle de connaissance ou (ZKP pour “Zero Knowledge Proofs”), constituent un procédé cryptographique permettant à une personne de démontrer qu’elle détient une information vérifiable sans jamais révéler cette information elle-même. Elles offrent une manière de prouver qu’une affirmation est vraie tout en préservant la confidentialité des données sur lesquelles repose cette preuve. L’idée fondamentale est qu’il n’est pas nécessaire de connaître l’information pour être convaincu de sa véracité, à condition que le protocole mathématique utilisé soit fiable.

Ce concept, apparu dans les années 1980, a bouleversé la cryptographie moderne. Il permet de construire des systèmes où la confiance ne dépend plus d’un intermédiaire ou d’une autorité, mais d’un calcul vérifiable. Dans le contexte des chaînes de blocs, ces preuves répondent à une question centrale : comment garantir la transparence et la validité d’une transaction sans exposer les informations qu’elle contient.

Principe et fonctionnement

Une preuve à divulgation nulle met en relation deux acteurs : le prouveur, qui détient l’information, et le vérificateur, qui doit être convaincu de sa validité. Le prouveur génère une preuve cryptographique qui atteste qu’il connaît la donnée recherchée, mais cette preuve ne contient aucun élément permettant de retrouver cette donnée. Le vérificateur, de son côté, peut confirmer la validité de la déclaration uniquement à partir de la preuve reçue, sans jamais accéder à l’information elle-même.

Ces échanges reposent sur ce que l’on appelle des fonctions à sens unique. Une fonction à sens unique est une opération mathématique facile à exécuter dans un sens, mais pratiquement impossible à inverser. En d’autres termes, il est simple de calculer un résultat à partir d’une donnée d’entrée, mais extrêmement difficile, voire impossible, de retrouver cette donnée d’origine à partir du résultat obtenu. Cette propriété est essentielle, car elle permet de construire une preuve vérifiable sans que le vérificateur puisse reconstruire l’information initiale. Ainsi, même si la preuve devient publique, elle ne révèle rien sur la donnée confidentielle qui a servi à la générer. Ce principe assure à la fois la validité du résultat et la protection du secret.

L’ensemble du protocole repose donc sur un équilibre entre transparence et confidentialité. Le vérificateur obtient la certitude qu’une affirmation est correcte, mais il ne reçoit aucune donnée sensible. Cette approche a ouvert la voie à de nombreuses applications pratiques dans les systèmes décentralisés et dans la cryptographie appliquée.

Typologie des preuves

Au fil du temps, plusieurs variantes de preuves à divulgation nulle de connaissance ont été développées afin d’améliorer leurs performances et leur sécurité. Certaines sont interactives, c’est-à-dire qu’elles nécessitent plusieurs échanges successifs entre le prouveur et le vérificateur, ce qui diminue le risque de fausses transactions intégrées au réseau principal. D’autres sont non interactives, ce qui signifie qu’une seule preuve suffit à convaincre le vérificateur, sans communication directe entre les deux parties.

Les versions les plus récentes cherchent à rendre ces preuves plus rapides à calculer et plus courtes à vérifier, tout en supprimant la nécessité d’une configuration initiale par une entité de confiance. Ces améliorations ont permis l’intégration des ZKP dans des systèmes de grande échelle, où elles jouent désormais un rôle structurant pour la confidentialité et la vérification des transactions.

Applications dans la chaîne de blocs

Les preuves à divulgation nulle occupent une place centrale dans l’évolution des chaînes de blocs modernes. Elles permettent de vérifier des transactions sans en divulguer les détails, assurant ainsi la conformité du registre tout en protégeant les utilisateurs. Dans un réseau public où toutes les opérations sont visibles, ce mécanisme réintroduit une forme de discrétion indispensable à de nombreux usages économiques.

Elles jouent également un rôle clé dans l’amélioration de la performance des chaînes de blocs. En regroupant un grand nombre de transactions dans une seule preuve, elles réduisent la charge de calcul sur le réseau et augmentent la capacité de traitement sans compromettre la sécurité. Ce principe de regroupement, souvent utilisé dans les solutions dites de deuxième couche, rend les échanges plus rapides et plus économiques tout en préservant la fiabilité du système.

Le cas d’Ethereum illustre de manière concrète la mise en œuvre de ces principes. Face à la congestion du réseau et à la hausse des coûts de transaction, Ethereum a progressivement intégré les preuves à divulgation nulle de connaissance au sein de ces solutions dites de deuxième couche (Layer-2). Ces protocoles, appelés des zk-rollups (Zero-Knowledge Rollups), permettent de traiter un grand nombre de transactions en dehors de la chaîne principale, puis de publier uniquement le résultat de ces échanges sur cette dernière. Grâce à ce mécanisme, la vérification de la validité des transactions repose sur une seule preuve, la seule inscrite sur la chaîne principale (ici Ethereum), ce qui réduit considérablement la charge computationnelle et les frais associés au réseau de première couche (Layer-1). De plus, cela permet aux zk-rollups de bénéficier dans le même temps de la même sécurité que la couche de base d’Ethereum, puisque la preuve qui est déposée sur le réseau principal garantit la validité de l’ensemble des opérations ayant été effectué hors chaîne, sur les zk-rollups.

Les ZKP offrent donc enfin des perspectives nouvelles pour la gestion de l’identité numérique. Un individu peut ainsi prouver qu’il remplit une condition donnée, par exemple être majeur ou disposer d’un solde suffisant, sans pour autant à avoir à révéler ces informations personnelles. Ce type d’application illustre comment la cryptographie peut servir la protection de la vie privée tout en maintenant la vérifiabilité des interactions.

Conclusion

Les preuves à divulgation nulle de connaissance représentent une avancée décisive dans la manière d’établir la confiance dans les environnements numériques. Elles permettent de démontrer la validité d’une information sans la révéler, offrant une solution au dilemme qui oppose transparence et confidentialité. Dans l’univers des chaînes de blocs, elles s’imposent comme une infrastructure essentielle, à la fois pour renforcer la sécurité, préserver la confidentialité et améliorer l’efficacité des systèmes décentralisés.