Que sont zk-STARK?

Le zk-STARK est un type de tests cryptographiques hautement sécurisés qui utilisent les principes de Zero Knowledge Proofs (ZKP) pour créer des données cryptées qui peuvent être facilement vérifiées sans révéler d'informations sensibles sur lesdites données, et le meilleur de tous, avec résistance à l'informatique quantique, garantissant sa sécurité dans un avenir pas si lointain.  

LLes tests (ou protocoles) sans connaissance (ZKP) ont beaucoup évolué depuis leur création, et l'une de ces évolutions est le zk-STARK. Le terme zk-STARK Il est l'acronyme de Arguments transparents évolutifs de la connaissance zéro de la connaissance. C'est un terme qui signifie en espagnol; Test de connaissance zéro avec des arguments évolutifs transparents. Ce concept fait référence à une dérivation des tests bien connus ZK-snarks quels projets aiment Zcash ils utilisent dans leur blockchain, pour fournir un degré élevé de confidentialité et d'anonymat, et que nous avons déjà étudiées précédemment.

Cependant, les zk-STARK sont plus qu'une petite dérivation; ils constituent en fait une amélioration significative par rapport aux zk-SNARK. Et ce n'est pas seulement parce qu'ils sont moins complexes à réaliser, mais parce qu'ils sont plus sécurisés, et même résistants à l'informatique quantique. En bref, ils sont le futur immédiat des preuves à connaissance nulle, surtout si nous voulons être à l'abri de la technologie informatique quantique de plus en plus proche.

Mais comment fonctionne un zk-STARKs? Quels sont ses avantages et ses risques? Quels projets de blockchain envisagent de les utiliser dans un proche avenir? Eh bien, vous le saurez ci-dessous.

zk-STARKS, une amélioration pour quelque chose de déjà surprenant

Comme nous l'avons mentionné au début, zk-STARKs sont une amélioration des tests zk-SNARKs bien connus. Une amélioration nécessaire en raison de l'énorme complexité algorithmique, mathématique et cryptographique que représentent les tests zk-SNARKs. Certes, les zk-SNARK sont d'excellents tests et très sécurisés, mais ils sont très complexes au niveau algorithmique. C'est tellement le cas que même les spécialistes de la cryptographie ont du mal à détecter les erreurs en eux.  

Ce qui précède peut sembler quelque chose d'incroyable, mais c'est la vérité, et cela est devenu clair lorsque Zcash a présenté un erreur très grave dans votre code. L'erreur en question a permis à quiconque de créer des crypto-monnaies à partir de zéro. De cette façon, ce que nous pensions tous était impossible dans les crypto-monnaies, générant des pièces à partir de rien, une petite erreur dans la crypto zk-SNARK de Zcash l'a rendu possible.

Cependant, pour rassurer les développeurs de Zcash, le bogue était si complexe à détecter que seules quelques personnes dans le monde auraient eu les connaissances nécessaires pour détecter et exploiter le bogue. D'une certaine manière, ils ont évité le désastre d'une avalanche de "fausses" pièces simplement parce que la cryptographie est si complexe que peu la comprennent. Mais cette situation est loin d'être idéale et doit être évitée à tout prix, car la "sécurité par l'obscurité" n'est pas une véritable sécurité.   

La complexité extrême est l'ennemi de la sécurité

D'un autre côté, ce fait met également l'accent sur une réalité: zk-SNARKS pourrait devenir le pire ennemi des pièces de confidentialité comme Zcash. Et c'est que, bien qu'il soit difficile de l'admettre, qu'un système de sécurité cryptographique est si complexe à déboguer, n'est pas bon. Heureusement, c'est une réalité qui était déjà connue bien avant cette erreur, et c'est ce qui a conduit au développement des zk-STARK. 

Ci-dessous, nous parlerons plus en détail de l'origine des zk-STARKS et de la manière dont ils peuvent nous offrir plus de sécurité, avec moins de complexité. 

Les débuts d'une crypto puissante mais simple

Pour connaître les débuts des zk-STARK, il faut remonter à l'année 1990, date à laquelle les premiers travaux sur ces tests ont commencé. À cette époque, la recherche et le développement préliminaires de la technologie zk-STARKs ont commencé. Cependant, ces systèmes initiaux se sont avérés peu pratiques. 

Ce n'est que Eli Ben Sasson, Iddo bentov, Yinon horesh y Michel Riabzev, ils ont présenté en 2018, leur travail conjoint "Intégrité de calcul évolutive, transparente et post-quantique sécurisée" (en espagnol, intégrité computationnelle sécurisée évolutive, transparente et post-quantique). Le travail présenté est unique en son genre, démontrant une construction cryptographique solide, qui a largement dépassé les tests bien connus de Zcash zk-SNARK. Et le meilleur de tous: ils étaient beaucoup plus faciles à appliquer et plus sûrs que leurs homologues. 

Ils y parviendraient avec une approche beaucoup plus élémentaire sur la façon de créer une preuve de connaissance zéro. Plus précisément, renoncer à la construction d'un espace de travail cryptographique hautement fiable ou «boîte noire». Ce qui semble contraire à tout principe de sécurité cryptographique, a été appliqué dans ce nouveau système. Mais en même temps, cette décision a permis de réduire la complexité du système, le travail nécessaire pour le mener à bien, et n'a pas renoncé à la sécurité, mais au contraire, elle a permis de nouvelles façons d'offrir plus.  

De cette manière et en utilisant cryptographie homomorphe, informatique multipartite sécurisée (MPC) et des tests interactifs, ces chercheurs, ont réussi à concevoir zk-STARK. En termes simples, zk-STARK est l'union d'au moins 50 ans de recherche cryptographique. Une œuvre influencée par des esprits aussi brillants que ceux de Shafrira Goldwasser y Silvio Micali. 

Ainsi, avec cette approche aventureuse, zk-STARK commencerait sa voie pour devenir un digne rival de zk-SNARK, visant à être le système de cryptographie que de nombreuses crypto-monnaies utiliseront à l'avenir, un avenir qui pourrait être dominé par les ordinateurs quantiques. 

Que signifie zk-STARK?

Le terme zk-STARK peut être divisé comme suit: 

1. zk, comme en zéro connaissance et en mettant l'accent sur la préservation de la vie privée, 
2. Évolutif (S - Évolutif), puisque le test est d'une taille relativement "petite" (ou acceptable) et que la vérification prend exponentiellement moins de temps que l'exécution de calculs naïfs (c'est-à-dire qu'elle est presque instantanée, même pour les grands tests)
3. Transparent (T - Transparent)car il n'y a aucune exigence pour une configuration fiable, comme dans les systèmes zk-SNARK.
4. Argument (AR - ARgument), comme dans un schéma de preuve cryptographique sécurisé par le calcul qui atteint l'intégrité et la robustesse d'un langage spécifique.
5. Connaissance (K - Connaissance)car il est basé sur des déclarations liées à des informations publiquement connues. 

Utilisations des systèmes zk-STARK

L'utilisation principale des systèmes de test de connaissances tels que zk-STARK, se concentre sur création de systèmes hautement sécurisés et privés. Des systèmes où il y a une décentralisation totale de l'information, et on ne peut y accéder que sous une série de conditions clairement exprimées. Des conditions qui sont également difficiles à atteindre par des moyens non conventionnels, comme un piratage. 

Cela inclut évidemment des systèmes tels que les crypto-monnaies, où l'utilisation de la cryptographie permet non seulement la sécurité du réseau, mais protège également les utilisateurs du réseau, leur fournit la confidentialité et l'anonymat selon le cas. Et c'est précisément dans ce dernier que, zk-SNARK brille, car comme toutes les preuves de connaissance zéro, elles sont parfaites pour la confidentialité et l'anonymat en ne révélant en aucune façon les informations, mais en même temps en laissant un outil pour valider la transaction de manière non équivoque et déterministe. C'est-à-dire, zk-STARK ne révèle pas les informations qu'il crypte, mais vous pouvez toujours valider sa véracité quoi qu'il arrive. 

Améliorez l'évolutivité des blockchains

Une autre utilisation possible du zk-STARK est conduire l'évolutivité de la blockchain, permettant aux preuves cryptographiques de prendre moins de place. Dans les crypto-monnaies comme Bitcoin, où la taille de bloc est une limitation du nombre de transactions pouvant être traitées par seconde, c'est vital. Avec des preuves cryptographiques plus petites, les transactions prennent également moins d'espace et plus de transactions peuvent tenir dans chaque bloc. L'effet devient plus important lorsqu'il est appliqué à des milliers de transactions, améliorant ainsi l'évolutivité. Cependant, il ne s'agit que d'une partie d'une solution d'évolutivité, car des tests cryptographiques plus petits n'amèneront pas la blockchain à augmenter considérablement ses performances. 

D'autres utilisations possibles de ce type de système seraient, par exemple, système de diffusion en continu entièrement crypté et sécurisé. Avec cela, les systèmes de cryptage actuels basés sur une cryptographie essentiellement symétrique ne seraient pas nécessaires. Les Les systèmes de vote électronique bénéficient également grandement de ces types de systèmes. Ceci grâce au fait qu'ils permettent à l'électeur de voter, cela peut être vérifié, mais nous ne saurons en aucun cas qui l'a voté. 

Comme vous pouvez le voir, le potentiel de zk-STARK n'est pas seulement dans le monde de la blockchain, mais aussi bien au-delà. 

Principales différences entre zk-STARK et zk-SNARK

1. Les zk-SNARK nécessitent une phase de configuration fiable tandis que les zk-STARK utilisent un caractère aléatoire vérifiable publiquement pour créer des systèmes informatiques vérifiables sans confiance.
2. Les Zk-STARK sont plus évolutifs en termes de vitesse de calcul et de taille que les zk-SNARK.
3. Les Zk-SNARK sont vulnérables aux attaques des ordinateurs quantiques en raison de la cryptographie qu'ils utilisent. Les zk-STARK sont actuellement résistants aux ordinateurs quantiques.

D'autres aspects importants peuvent être vus dans le tableau comparatif suivant, où nous pouvons voir les différents domaines dans lesquels zk-STARK se démarque par rapport aux autres tests ZKP connus.

zk-STARK et ses applications aujourd'hui

Vous avez sûrement trouvé tout ce que zk-STARK nous offre surprenant, mais malheureusement, la technologie est si nouvelle (2018) qu'elle n'a pas été largement testée, étudiée et n'est encore appliquée dans aucun système de production réel. Pas même dans le monde des crypto-monnaies. 

Pour le moment, le seul utilitaire connu pour le zk-STARK est développé par Starkware, une société créée par les designers de zk-STARK. L'objectif est de concevoir une couche de test permettant d'utiliser la technologie sur la blockchain, échanges décentralisés beaucoup plus. Cependant, il faudra encore quelques années avant que nous puissions voir la technologie appliquée dans ces espaces. L'avenir de la crypto zk-STARK semble certainement prometteur.