Quelles sont les technologies de protection de la vie privée dans la blockchain et comment les réaliser?

La blockchain utilise des preuves de connaissances zéro, un chiffrement homomorphe, des signatures de ring, des transactions confidentielles et des réseaux de mixage pour améliorer la confidentialité, chacun offrant à différents niveaux de sécurité et d'efficacité en fonction de la mise en œuvre.

Mar 03, 2025 at 02:42 pm

Quelles sont les technologies de protection de la vie privée dans la blockchain et comment les réaliser?

Points clés:

• Épreuves de connaissances zéro (ZKPS): permettez aux utilisateurs de prouver la validité d'une déclaration sans révéler aucune donnée sous-jacente. Différents types de ZKPS offrent différents niveaux d'efficacité et de complexité.
• Encryption homomorphe: permet de les calculer sur des données chiffrées sans décryptage, en préservant la confidentialité des données pendant le traitement. Différents schémas offrent différentes fonctionnalités et caractéristiques de performance.
• Signatures annulaires: permettez à un utilisateur de signer une transaction de manière anonyme dans le cadre d'un groupe, masquant l'identité du véritable signataire. La sécurité et l'évolutivité des signatures annulaires varient en fonction de la mise en œuvre.
• Transactions confidentielles: Techniques utilisées pour masquer les montants de transaction et les adresses impliquées, améliorant la confidentialité des réseaux de blockchain. Les implémentations spécifiques diffèrent dans leurs approches de l'équilibre entre la confidentialité et la sécurité.
• Mélangez les réseaux: achemine les transactions via plusieurs nœuds pour obscurcir l'origine et la destination, ce qui rend difficile la trace du flux de fonds. La complexité et la sécurité des réseaux de mix sont des considérations de conception importantes.

---

1. Épreuves de connaissances zéro (ZKPS)

Les preuves de connaissances zéro sont des techniques cryptographiques permettant à une partie (le prover) de prouver à une autre partie (le vérificateur) qu'une déclaration est vraie sans révéler aucune information au-delà de la vérité de la déclaration elle-même. Imaginez vouloir prouver que vous connaissez la solution à un puzzle complexe sans révéler la solution. Les ZKP rendent cela possible. Dans le contexte de la blockchain, cela signifie prouver la propriété des fonds ou la vérification de la validité d'une transaction sans divulguer les détails spécifiques de la transaction ou de l'identité de l'utilisateur.

Il existe plusieurs types de ZKP, chacun avec ses forces et ses faiblesses:

• ZK-Snarks (arguments non interactifs succincts de connaissances succincts): ceux-ci sont très efficaces et ne nécessitent qu'une seule interaction entre le prover et le vérificateur. Cependant, ils sont complexes à mettre en œuvre et nécessitent une configuration de confiance, un processus qui peut introduire des vulnérabilités s'ils ne sont pas soigneusement gérés. La configuration de confiance génère des paramètres utilisés pour toutes les preuves ultérieures. Le compromis de ces paramètres compromettrait la sécurité de l'ensemble du système. La succisse des NK-Snarks signifie que les preuves sont petites et rapides à vérifier, ce qui les rend adaptées à une utilisation dans des environnements liés aux ressources comme les appareils mobiles. Cependant, la complexité des mathématiques sous-jacentes les rend difficiles à mettre en œuvre correctement.
• ZK-Starks (arguments transparents évolutifs de connaissances zéro): ceux-ci sont similaires à ZK-Snarks mais éliminent la nécessité d'une configuration de confiance. Il s'agit d'un avantage significatif en termes de sécurité, car il supprime un point de défaillance potentiel. Cependant, les étoiles ZK génèrent généralement des preuves plus grandes que les NK-Snarks, ce qui a un impact potentiellement sur les performances et l'évolutivité. La nature transparente des starks ZK améliore la confiance et l'auditable, mais cela se fait au prix d'une taille de preuve accrue et d'un temps de vérification par rapport aux NK-Snarks. Le compromis entre la sécurité, l'évolutivité et la taille de la preuve est une considération cruciale lors du choix entre les Sk-Snarks et les étapes ZK.
• Bulletproofs: Il s'agit d'un développement plus récent offrant un équilibre entre l'efficacité des NK-Snarks et la transparence des étoiles ZK. Ils obtiennent de meilleures performances que ZK-Starks tout en conservant un niveau de sécurité relativement élevé. Les balles sont particulièrement utiles pour les preuves de portée, qui sont cruciales pour prouver qu'une valeur se situe dans une plage spécifique sans révéler la valeur réelle. La complexité réduite des balles par rapport aux SK-Snarks et ZK Starks les rend plus faciles à mettre en œuvre et à auditer. Le compromis implique des tailles de preuve légèrement plus importantes par rapport aux NK-Snarks, mais l'amélioration de l'efficacité et de la transparence l'emporte souvent sur ce désavantage.

Le choix du schéma ZKP dépend fortement de l'application spécifique et des priorités de sécurité, d'efficacité et de transparence.

---

2. Encryption homomorphe

Le cryptage homomorphe permet de effectuer des calculs sur des données cryptées sans nécessiter de décryptage. Ceci est crucial pour le calcul préservant la confidentialité, car il permet de traiter les données sensibles sans jamais révéler les informations sous-jacentes. Dans le contexte de la blockchain, cela pourrait signifier effectuer des calculs sur les quantités de transaction ou d'autres données sans révéler les valeurs réelles.

Il existe différents types de cryptage homomorphe:

• Encryption partiellement homomorphe (PHE): ne permet qu'un ensemble limité d'opérations sur les données cryptées. Par exemple, certains schémas PHE ne permettent que l'addition ou la multiplication, mais pas les deux. Cette limitation restreint son applicabilité, car de nombreux calculs nécessitent une combinaison d'opérations. La fonctionnalité limitée de Phe nécessite souvent une conception et une optimisation minutieuses pour s'adapter au calcul spécifique.
• Encryption quelque peu homorphe (SHE): permet un nombre limité d'opérations sur les données cryptées avant que le texte chiffré ne devienne trop grand pour gérer efficacement. Cela signifie que le nombre d'opérations pouvant être effectués sur des données cryptés est limitée. L'efficacité de SHE se dégrade à mesure que le nombre d'opérations augmente, ce qui le rend moins adapté aux calculs complexes. Le choix du bon schéma SHE dépend fortement des besoins de calcul spécifiques et du compromis entre l'efficacité de calcul et le nombre d'opérations autorisées.
• Cryptage entièrement homorphe (FHE): permet un nombre arbitraire d'opérations sur des données cryptées. C'est le Saint Graal du cryptage homomorphe, car il supprime les limites de Phe et elle. Cependant, les schémas FHE sont coûteux en calcul et nettement plus lents que les autres opérations cryptographiques. Le coût de calcul élevé du FHE le rend souvent peu pratique pour de nombreuses applications, en particulier dans les environnements liés aux ressources. La recherche continue d'améliorer l'efficacité de la FHE, mais elle reste une solution intensive en calcul.

Le choix du schéma de chiffrement homomorphe est déterminé par les besoins de calcul et les compromis de performance acceptables. La complexité et les frais généraux de calcul sont des considérations importantes.

---

3. Signatures annulaires

Les signatures annulaires permettent à un utilisateur de signer une transaction de manière anonyme dans le cadre d'un groupe. La signature prouve que la transaction a été signée par un membre du groupe, mais elle ne révèle pas quel membre l'a signé. Dans un contexte de blockchain, cela améliore la confidentialité en masquant l'identité de l'expéditeur. La sécurité d'une signature de ring repose sur la difficulté de distinguer le signataire des autres membres de l'anneau.

La sécurité et l'évolutivité des signatures annulaires dépendent de l'implémentation spécifique. Les anneaux plus importants offrent un plus grand anonymat, mais ils augmentent également le coût de vérification de la vérification. Le choix de la taille de la bague appropriée consiste à équilibrer l'anonymat et les performances. Les primitives cryptographiques utilisées dans le schéma de signature du ring jouent également un rôle crucial dans sa sécurité et son efficacité. Des schémas de signature annulaire efficaces et sécurisés sont activement recherchés pour améliorer les performances et le niveau d'anonymat.

---

4. Transactions confidentielles

Les transactions confidentielles visent à masquer les montants de la transaction et les adresses impliquées. Ceci est réalisé en utilisant des techniques cryptographiques comme les engagements de Pedersen et les épreuves de portée. Les engagements de Pedersen permettent aux utilisateurs de s'engager dans une valeur sans le révéler, tandis que les preuves de plage prouvent qu'une valeur se situe dans une plage spécifique sans révéler la valeur réelle.

Différentes implémentations de blockchain ont des approches différentes des transactions confidentielles. Certains utilisent des techniques compatibles avec les mécanismes de consensus existants, tandis que d'autres nécessitent des modifications du protocole de base. L'équilibre entre la confidentialité et la sécurité est une considération de conception critique. Les schémas trop complexes peuvent augmenter les délais de traitement des transactions et réduire l'évolutivité. Le choix des primitives cryptographiques et la conception du protocole de transaction confidentiel ont un impact sur la sécurité et l'efficacité globales du système.

---

5. Mélanger les réseaux

Mélangez les réseaux d'itinéraire les transactions via plusieurs nœuds pour obscurcir l'origine et la destination. Chaque nœud du réseau reçoit un lot de transactions, les réorganise et les transmet au nœud suivant. Ce processus rend difficile la trace de la circulation des fonds. La sécurité d'un réseau de mélange dépend des propriétés d'anonymat des nœuds individuels et de la topologie globale du réseau.

La complexité et la sécurité des réseaux de mix sont des considérations de conception importantes. Les réseaux de mixage robustes nécessitent une sélection minutieuse de primitives cryptographiques et d'architecture de réseau. Les frais généraux de communication et la latence associés aux transactions de routage via plusieurs nœuds peuvent avoir un impact sur les performances. L'équilibrage de l'anonymat et de l'efficacité est un défi clé dans la conception de réseaux de mix efficaces et évolutifs. De plus, le potentiel d'attaques de Sybil, où une seule entité contrôle plusieurs nœuds dans le réseau, doit être soigneusement abordé.

---

FAQ:

Q: Quels sont les compromis entre les différentes technologies améliorant la confidentialité?

R: Chaque technologie présente des compromis. Les ZKPS offrent une forte confidentialité mais peuvent être coûteux en calcul en fonction du schéma. Le cryptage homomorphe permet le calcul sur les données cryptés mais peut être considérablement plus lent que le calcul traditionnel. Les signatures annexes fournissent l'anonymat mais augmentent la complexité de vérification avec des anneaux plus grands. Les transactions confidentielles équilibrent la confidentialité et l'efficacité, mais peuvent nécessiter des modifications du protocole. Les réseaux de mixage améliorent l'anonymat mais introduisent la latence et la complexité. Le choix optimal dépend des besoins et des priorités spécifiques de l'application.

Q: Quelle est la sécurité de ces technologies contre les attaques?

R: La sécurité de chaque technologie dépend de la mise en œuvre spécifique et des hypothèses cryptographiques sous-jacentes. Les ZKPs correctement mis en œuvre, les schémas de chiffrement homomorphes et d'autres techniques offrent une forte sécurité contre diverses attaques. Cependant, des vulnérabilités peuvent exister dans des systèmes mal mis en œuvre ou si les hypothèses cryptographiques sous-jacentes sont rompues. La recherche continue et l'audit sont cruciales pour assurer la sécurité continue de ces technologies.

Q: Ces technologies sont-elles adaptées à toutes les applications de blockchain?

R: Non, l'aptitude de chaque technologie dépend des exigences spécifiques de l'application. Certaines applications peuvent prioriser un débit élevé sur une forte confidentialité, tandis que d'autres peuvent nécessiter l'anonymat le plus fort possible. Le choix de la technologie doit être tiré par une considération attentive des besoins de la demande et des compromis impliqués. Des applications simples pourraient ne pas bénéficier des frais généraux de technologies complexes améliorant la confidentialité.

Q: Quelles sont les orientations futures de la recherche dans la confidentialité de la blockchain?

R: La recherche continue sur l'amélioration de l'efficacité et de la sécurité des technologies existantes et de l'exploration de nouvelles approches. Cela comprend les avancées dans les ZKP, le chiffrement homomorphe et d'autres techniques d'amélioration de la confidentialité. La recherche se concentre également sur l'intégration de ces technologies de manière plus transparente dans les protocoles de blockchain existants et la résolution des défis d'évolutivité associés aux calculs préservant la confidentialité. Le développement de nouvelles primitives cryptographiques plus efficaces et plus efficaces est un domaine clé. En outre, la recherche explore l'intersection de la confidentialité de la blockchain et d'autres technologies émergentes comme l'apprentissage fédéré et le calcul multipartite sécurisé.