Séparer les fonctions de la blockchain : comment la structure du réseau de la preuve à divulgation nulle de connaissance garantit la confidentialité et l'efficacité

La preuve à divulgation zéro (Zero Knowledge Proof) se distingue par une structure réseau innovante conçue autour de quatre couches indépendantes mais interconnectées. Contrairement aux blockchains traditionnelles qui regroupent consensus, exécution et stockage en un seul système—créant des goulets d’étranglement et des problèmes de scalabilité—ZKP compartimente délibérément ces fonctions. Cette approche architecturale permet au réseau de préserver la confidentialité, de vérifier les calculs d’IA et de traiter les données tout en protégeant les informations sensibles tout au long du processus.

Repenser l’architecture blockchain : pourquoi la séparation des couches est importante

La conception conventionnelle de la blockchain empile toutes les opérations les unes sur les autres. Cela crée de la congestion, limite le débit et complique les solutions de mise à l’échelle. La preuve à divulgation zéro adopte une approche différente en isolant quatre fonctions principales dans des couches dédiées :

• Couche de consensus – Valide l’activité du réseau en utilisant un mécanisme hybride de preuve d’intelligence (PoI) et de preuve d’espace (PoSp)
• Couche de sécurité – Maintient la confidentialité via des protocoles cryptographiques avancés, y compris les preuves à divulgation zéro
• Couche de stockage – Gère les données en chaîne et hors chaîne via des systèmes distribués
• Environnement d’exécution – Exécute des contrats intelligents et des tâches intensives en calcul en utilisant EVM et WASM

Cette structure modulaire permet à chaque composant de fonctionner indépendamment tout en restant synchronisé via des protocoles coordonnés. La séparation empêche la mise à niveau d’une couche de déstabiliser les autres.

Couche 1 : Mécanisme de consensus – Validation par preuve d’intelligence et d’espace

La couche de consensus sécurise le réseau en confirmant les transactions via une formule pondérée combinant preuve d’intelligence (PoI) et preuve d’espace (PoSp). En utilisant les protocoles BABE et GRANDPA de Substrate :

• BABE gère la production de blocs, sélectionnant les validateurs par un VRF (Fonction de Random Vérifiable) aléatoire
• GRANDPA finalise les blocs avec une certitude quasi instantanée, généralement en 1–2 secondes

Le système de notation des validateurs calcule :

Poids du Validateur = (α × Score PoI) + (β × Score PoSp) + (γ × Stake)

Les intervalles de blocs fonctionnent à un rythme par défaut de six secondes, ajustable entre trois et douze secondes selon les conditions du réseau. Le système organise les validateurs en époques d’environ 2 400 blocs (environ quatre heures). Les récompenses sont distribuées en fonction de la performance sur les trois dimensions de notation.

Couche 2 : Confidentialité et vérification – Preuves cryptographiques sans exposition

La couche de sécurité implémente la technologie de preuve à divulgation zéro pour vérifier les calculs et transactions sans révéler les données sous-jacentes. Deux principaux systèmes de preuve fonctionnent en parallèle :

• zk-SNARKs – Preuves compactes (288 octets) avec vérification rapide (~2 ms), nécessitant une phase de configuration de confiance
• zk-STARKs – Preuves plus volumineuses (~100 Ko) avec une vérification plus lente (~40 ms), mais sans besoin de configuration de confiance

Des outils cryptographiques supplémentaires renforcent la sécurité :

• La computation multipartite permet une calcul distribuée entre des parties non fiables
• Le chiffrement homomorphe permet des opérations sur des données chiffrées sans déchiffrement
• Les signatures ECDSA et EdDSA assurent l’authentification dans divers scénarios

Le flux de génération de preuve suit quatre étapes séquentielles : Définition du circuit → Génération du témoin → Création de la preuve → Vérification. La génération parallèle de preuves permet au réseau de gérer la vérification des tâches d’IA en temps réel sans créer de goulets d’étranglement.

Couche 3 : Gestion des données – Efficacité en chaîne et persistance hors chaîne

La couche de stockage adopte une approche hybride pour différentes caractéristiques de données :

Stockage en chaîne utilise des Patricia Tries, permettant des accès rapides en environ 1 milliseconde par opération. Cette structure optimise les lectures et écritures fréquentes tout en maintenant l’intégrité cryptographique.

Stockage hors chaîne exploite IPFS pour l’adressage distribué de contenu et Filecoin pour la persistance à long terme, incitée par des récompenses en tokens. Les arbres de Merkle vérifient l’intégrité des données à travers des nœuds distribués.

La récupération de données hors chaîne atteint environ 100 Mo par seconde à travers 1 000 nœuds participants. La mécanique de score PoSp évalue la contribution de stockage :

PoSp Score = $1 Capacité de stockage × Pourcentage de disponibilité$300 / Stockage total du réseau

Les participants avec une capacité et une fiabilité plus élevées reçoivent proportionnellement plus de récompenses issues de l’inflation du réseau.

Couche 4 : Environnement de calcul – Contrats intelligents et exécution de tâches IA

L’environnement d’exécution fonctionne via deux machines virtuelles répondant à différents profils de calcul :

• EVM offre une compatibilité avec les applications basées sur Ethereum et facilite la migration des contrats intelligents existants
• WASM gère les opérations intensives en calcul, notamment l’inférence de modèles IA et les tâches algorithmiques lourdes

Les wrappers ZK établissent la connexion essentielle entre cette couche et la couche de sécurité, garantissant que tous les calculs exécutés génèrent des preuves à divulgation zéro correspondantes pour vérification sans exposition des données.

La gestion d’état utilise des Patricia Tries avec une latence de lecture/écriture d’environ 1 milliseconde. Le réseau traite actuellement entre 100 et 300 transactions par seconde en conditions normales, avec une capacité de montée en charge théorique jusqu’à 2 000 TPS avec des configurations optimisées.

Synchronisation du réseau et communication inter-couches

Les transactions traversent la structure du réseau dans un flux séquentiel :

Consensus → Sécurité → Exécution → Stockage

Ce pipeline maintient la synchronisation dans une fenêtre de 2 à 6 secondes, assurant la cohérence entre validateurs distribués. Chaque couche fonctionne avec une indépendance suffisante pour que les améliorations ou la maintenance d’une composante ne se répercutent pas sur les autres. Cette compartimentation permet des mises à jour continues du protocole sans interruption du réseau.

Efficacité énergétique et métriques de performance

La preuve à divulgation zéro consomme environ 90 % d’énergie en moins que les systèmes de preuve de travail, principalement grâce à l’utilisation de dispositifs de stockage à faible consommation plutôt que de matériel minier spécialisé :

• Finalité de bloc : 1–2 secondes
• Intervalle de bloc standard : 3–12 secondes (ajustable$17M
• Débit de base : 100–300 TPS
• Débit maximal scalable : 2 000 TPS
• Latence de vérification zk-SNARK : ~2 millisecondes
• Consommation d’énergie : ~10× inférieure à celle des chaînes PoW

Proof Pods : Nœuds matériels dans la structure du réseau

Les Proof Pods fonctionnent comme des nœuds matériels intégrés directement dans les quatre couches de la structure réseau. Chaque Pod :

• Participe à la validation du consensus
• Génère des preuves à divulgation zéro
• Stocke et récupère des données
• Exécute des tâches de calcul IA

Les récompenses économiques augmentent avec le niveau de capacité du nœud :

• Pod de niveau 1 : environ )par jour en récompenses
• Pod de niveau 300 : jusqu’à par jour en récompenses

Ce design lie directement la valeur du token aux ressources de calcul déployées plutôt qu’à la simple spéculation.

Approches de développement contrastées

Les projets blockchain typiques suivent cette séquence :

1. Levée de fonds en tokens
2. Développement de l’infrastructure
3. La valeur dérivée de la spéculation et du potentiel d’adoption

La preuve à divulgation zéro inverse cette séquence :

1. Développement de l’infrastructure matérielle dans les Pods déployés
2. Lancement du réseau avec des systèmes opérationnels
3. La valeur liée à la capacité de calcul mesurable et à l’utilité

Le réseau traite déjà des transactions et maintient des données sur des nœuds distribués, représentant une infrastructure fonctionnelle plutôt que des promesses de développement futur.

Applications pratiques au-delà de la théorie

L’architecture à quatre couches permet plusieurs cas d’usage concrets :

• Confidentialité des modèles IA – Entraîner des modèles d’apprentissage automatique sur des jeux de données sensibles sans exposer les données brutes
• Marchés de données confidentielles – Acheteurs et vendeurs transigent sans révéler les détails des transactions ou le contenu des jeux de données
• Dossiers de santé – Les patients autorisent un accès spécifique aux données tout en maintenant une confidentialité complète
• Confidentialité des transactions financières – Les règlements ont lieu avec une vérification complète mais sans exposer les montants ou les parties

L’avantage architectural

La structure du réseau de preuve à divulgation zéro sépare délibérément les fonctions de consensus, de sécurité, de stockage et d’exécution en couches modulaires qui fonctionnent avec une grande indépendance tout en maintenant la coordination. Cette conception permet la préservation de la vie privée, une scalabilité efficace et la vérification des calculs IA. L’infrastructure existe aujourd’hui sous forme de matériel opérationnel plutôt que de potentiel théorique, ancrant la valeur du réseau dans des ressources tangibles et la capacité de calcul.