Applications des ZKP : ZK Rollups et cryptomonnaies confidentielles

Ethereum traite environ 15 TPS. Visa : environ 1700 TPS. Pour passer à l'échelle, les ZK Rollups regroupent des milliers de transactions hors chaîne, calculent une preuve SNARK de leur validité et publient la preuve sur la chaîne. Les validateurs vérifient uniquement la preuve (1 ms) au lieu de chaque transaction.

Les utilisateurs soumettent leurs transactions à un séquenceur. Le séquenceur regroupe les transactions, les exécute hors chaîne, calcule une preuve de transition d'état (un SNARK/STARK prouvant que la nouvelle racine d'état est correcte), puis publie la preuve et les données d'appel compressées sur la couche L1 d'Ethereum.

zkSync Era (Matter Labs) est un ZK Rollup compatible avec EVM qui utilise un SNARK personnalisé (Boojum, fondé sur STARK). Les développeurs déploient des contrats Solidity qui sont compilés en code binaire zkEVM. Débit : plus de 2000 TPS avec des garanties de sécurité de niveau Ethereum.

StarkNet utilise les STARK (par l'intermédiaire du prouveur Stark) et le langage Cairo. Aucune configuration de confiance. Les programmes sont compilés en code binaire Cairo, prouvés avec des STARK, puis vérifiés sur Ethereum. Utilisé par dYdX (v3), Immutable X (jetons non fongibles) et Sorare (ligues de sport virtuel).

Polygon zkEVM utilise des preuves fondées sur PLONK pour émuler exactement EVM. Tout contrat intelligent Ethereum fonctionne sans modification. Le prouveur produit une preuve PLONK pour chaque lot de transactions, vérifiable sur la couche L1 d'Ethereum au moyen d'une seule transaction.

Zcash (ZEC) utilise des SNARK Groth16 (protocole Sapling) pour permettre des transactions protégées : l'expéditeur, le destinataire et le montant sont tous masqués. Le SNARK prouve que la transaction est valide (absence de double dépense, équilibre des montants) sans révéler aucun champ privé.

Une note Zcash protégée engage (valeur, destinataire, aléa) au moyen d'un hachage de Pedersen. Le SNARK prouve : (1) que vous connaissez la préimage de l'engagement (vous possédez la note), (2) que la note n'a pas été dépensée (elle figure dans l'ensemble des nullificateurs), (3) que les montants de sortie sont égaux aux montants d'entrée.

Monero utilise des signatures en anneau et des engagements de Pedersen (RingCT) — aucun SNARK, toutes les transactions sont protégées par défaut. Zcash : fondé sur les SNARK, avec coexistence d'adresses transparentes et protégées. Monero : cryptographie plus simple et paramètres de confidentialité par défaut plus stricts ; Zcash : garanties cryptographiques plus fortes.

Preuves d'identité ZK : prouver que vous avez plus de 18 ans sans révéler votre date de naissance ; prouver que vous êtes citoyen sans révéler votre numéro de passeport ; prouver que vous êtes un investisseur agréé sans révéler votre patrimoine net. Implémentations : Polygon ID, Semaphore (signalement anonyme).

ZK-ML : prouver qu'une inférence de réseau neuronal a été calculée correctement sur des données d'entrée privées. Utilisé pour : le diagnostic médical (prouver que le modèle a été exécuté sur vos données sans les partager), l'évaluation du risque de crédit (prouver que le modèle a produit un résultat sans révéler les données d'entrée). Encore au stade de la recherche pour les grands modèles.

Les preuves ZK permettent de déléguer un calcul vérifiable : un fournisseur de services infonuagiques prouve qu'il a exécuté correctement un calcul, et le client le vérifie en quelques millisecondes sans réexécuter le calcul. Cela est utile pour l'inférence d'IA, l'analyse de données et les ponts sans tiers de confiance.

Que publie un ZK Rollup sur la couche L1 d'Ethereum pour prouver la validité des transactions ?

Les ZK Rollups (zkSync, StarkNet, Polygon zkEVM) utilisent des SNARK/STARK pour assurer le passage à l'échelle de la couche L2. Zcash utilise Groth16 pour les transactions protégées. Les ZKP s'étendent à l'identité, à l'inférence automatique et au calcul externalisé vérifiable. Ensuite : chiffrement homomorphe.