Le chiffrement pleinement homomorphe (FHE) permet aux applications d'effectuer des calculs sur des données chiffrées sans les déchiffrer au préalable. Le résultat reste chiffré, ce qui rend le FHE utile lorsque des données sensibles doivent rester privées pendant tout le traitement.

Les preuves à divulgation nulle de connaissance (ZK) répondent à un autre objectif. Elles permettent à une partie de prouver qu'une affirmation ou qu'un calcul est correct sans révéler les données privées sous-jacentes. Les preuves ZK servent couramment aux identifiants privés, à la vérification des rollups, aux preuves de solvabilité et à d'autres cas où la vérification importe davantage que le maintien de l'ensemble du calcul sous chiffrement.

La différence essentielle tient à ce que le FHE protège les données pendant leur traitement, alors que les preuves ZK vérifient un résultat sans exposer les entrées privées. Certains systèmes blockchain axés sur la confidentialité combinent les deux technologies, car elles résolvent des parties différentes d'un même problème.

Qu'est-ce que le chiffrement pleinement homomorphe (FHE) ?

Le chiffrement pleinement homomorphe (FHE) est une méthode cryptographique qui permet d'effectuer des calculs directement sur des données chiffrées. Les données restent chiffrées pendant leur traitement, et le résultat final peut ensuite être déchiffré pour donner la même sortie que celle qui aurait été produite à partir du texte en clair d'origine.

Dans les applications blockchain, le FHE peut prendre en charge des soldes chiffrés, des votes privés ou un état applicatif confidentiel sans exposer les valeurs sous-jacentes aux validateurs ni aux autres participants. Le système doit néanmoins définir des règles claires pour la gestion des clés, l'autorité de déchiffrement et l'accès aux résultats finaux.

Que sont les preuves à divulgation nulle de connaissance (ZK) ?

Les preuves à divulgation nulle de connaissance (ZK) permettent à une partie de prouver qu'une affirmation ou qu'un calcul est valide sans révéler les informations privées utilisées pour produire la preuve. Un prouveur crée la preuve, tandis qu'un vérificateur la contrôle au regard de règles prédéfinies.

Les preuves ZK peuvent servir aux vérifications d'identité privées, à la validation de transactions, à la validité des rollups et aux preuves de réserves ou de solvabilité. La confidentialité dépend de la conception de l'application, car certaines entrées, sorties ou détails de transaction peuvent rester publics.

FHE vs preuves ZK : quelles sont les principales différences ?

Le FHE et les preuves ZK résolvent des parties différentes du calcul confidentiel. Les considérer comme interchangeables laisse forcément en suspens soit la confidentialité, soit l'exactitude.

DimensionChiffrement pleinement homomorphe (FHE)Preuves à divulgation nulle de connaissance (ZK)
Objectif principalCalculer directement sur des données qui restent chiffrées de bout en boutProuver qu'une affirmation est valide sans exposer son témoin
SortieProduit des résultats chiffrés qui exigent un chemin de déchiffrement autoriséProduit une preuve compacte et une sélection de sorties publiques
Modèle de calculLes évaluateurs transforment le texte chiffré au moyen des opérations chiffrées prises en chargeLes prouveurs encodent le calcul dans des circuits ou des machines virtuelles
VérificationUn déchiffrement correct révèle le résultat en clair calculéLe vérificateur contrôle la preuve sans répéter l'intégralité du calcul
Coût de performanceLes opérations sur le texte chiffré et le bootstrapping créent une surcharge d'exécution considérableLa génération de preuve est lourde, mais la vérification peut rester compacte
Dépendance aux clésLa gouvernance des clés de déchiffrement devient un choix de conception système critiqueLe paramétrage de confiance ou les hypothèses de preuve dépendent du schéma retenu

En quoi le FHE et les preuves ZK fonctionnent-ils différemment ?

- FHE : les données restent chiffrées pendant que les calculs sont effectués sur elles. Les applications peuvent mettre à jour des soldes chiffrés, des votes ou d'autres états privés sans exposer les valeurs sous-jacentes. Le système doit toujours définir des règles pour les clés de déchiffrement, les accès autorisés et la récupération en cas de perte ou de compromission des clés.

- Preuves ZK : un prouveur démontre que des entrées privées satisfont un ensemble de règles sans révéler ces entrées. Le vérificateur contrôle la preuve obtenue au lieu de répéter l'intégralité du calcul. La preuve ne confirme que les règles encodées dans le système : une logique de circuit erronée peut donc produire une preuve valide pour une condition incorrecte.

Quels sont les projets FHE et ZK courants ?

Projets FHE courants

1. Zama: développe des outils FHE et une infrastructure blockchain pour les contrats intelligents confidentiels et les applications onchain chiffrées.

2. Fhenix : construit une infrastructure blockchain qui utilise le FHE pour permettre l'exécution chiffrée de contrats intelligents.

3. Inco : se concentre sur le calcul confidentiel pour les applications blockchain, avec un état chiffré fondé sur le FHE.

Projets ZK courants

1. zkSync: utilise des preuves à divulgation nulle de connaissance pour mettre à l'échelle Ethereum en vérifiant des lots de transactions hors chaîne.

2. Starknet: utilise des preuves STARK pour vérifier les calculs et mettre à l'échelle l'exécution des contrats intelligents sur Ethereum.

3. Aztec: se concentre sur des applications blockchain préservant la confidentialité grâce à la technologie des preuves à divulgation nulle de connaissance.

Quels risques ou compromis le FHE et les preuves ZK impliquent-ils ?

- Risques du FHE : le calcul chiffré est nettement plus gourmand en ressources qu'un calcul classique. La taille des textes chiffrés, un traitement plus lent, la gestion des clés et l'autorité de déchiffrement peuvent accroître les coûts et la complexité.

- Risques des preuves ZK : la génération de preuves exige des circuits et des logiciels spécialisés. Des bugs dans les circuits, les compilateurs, les contrats de vérification ou les processus de configuration peuvent affecter la confidentialité ou l'exactitude, tandis que les métadonnées publiques peuvent encore révéler des informations.

Les deux technologies dépendent largement d'une mise en œuvre et d'une conception applicative correctes, et non de la seule cryptographie.

Quelle technologie de confidentialité convient aux applications blockchain ?

- FHE : mieux adapté aux applications qui doivent traiter en continu des données privées, comme les soldes confidentiels, les enchères privées et les votes chiffrés.

- Preuves ZK : mieux adaptées pour prouver qu'une condition ou qu'un calcul est valide sans révéler les informations sous-jacentes, par exemple pour les contrôles d'identité, la vérification des rollups, les preuves de solvabilité ou les vérifications privées d'éligibilité.

- Combiner les deux : certains systèmes associent FHE et preuves ZK afin que les données restent chiffrées pendant le calcul, tandis que les preuves vérifient que les entrées et le traitement respectent les règles requises.

Concepts associés

1. Qu'est-ce qu'un ZK Rollup ?

2. Qu'est-ce qu'une clé privée ?

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Pour aller plus loin

1. Qu'est-ce que Succinct (PROVE), le réseau ZKP décentralisé, et comment le trader sur BingX ?

2. Qu'est-ce qu'AZTEC, zkRollup de confidentialité de couche 2 sur Ethereum, et comment l'acheter ?

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