Łańcuchy bloków, jak i kryptowaluty, muszą zatwierdzać swoje nowe bloki, używając mechanizmu konsensusu. Można to zrobić na wiele sposobów – używając mechanizmu Proof of Work, czy Proof of Stake, o których pisaliśmy tutaj. Na dzisiejszej lekcji opowiemy Wam o kolejnym – mechanizm konsensusu Proof of Authority (PoA).

Czym jest mechanizm konsensusu Proof of Authority (PoA)?

Mechanizm konsensusu Proof of Authority (PoA) stanowi innowacyjne podejście w technologii blockchain, równoległe do już istniejących mechanizmów, takich jak Proof of Work i Proof of Stake.

W Proof of Work, zarówno komputery sieciowe, jak i koparki, angażują się w rozwiązywanie złożonych zagadek matematycznych, umożliwiając wydobycie nowych jednostek kryptowaluty oraz zatwierdzanie transakcji.

W Proof of Stake, walidatorzy stawiają swoje tokeny jako zabezpieczenie, w zamian za zatwierdzanie nowych bloków i wydobywanie nowych monet w sieci blockchain.

Oba te przykłady reprezentują zdecentralizowane sieci, gdzie każdy użytkownik ma szansę na zostanie walidatorem i zdobycie nowych kryptowalut, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo dla danych, transakcji i sprawnego działania sieci blockchain na skalę globalną.

Natomiast Proof of Authority wprowadza zupełnie innowacyjny sposób walidacji danych. Zamiast polegać na zdecentralizowanych węzłach walidacyjnych, ten system opiera się na węzłach posiadających specjalne poświadczenia bezpieczeństwa od walidatorów. W efekcie, osoby odpowiedzialne za zatwierdzanie nowych bloków danych nie muszą angażować swoich tokenów ani inwestować w kosztowne koparki, które często są bardzo drogie. Zamiast tego ryzykują coś jeszcze cenniejszego – swoją reputację.

Proof of Authority (PoA)

Jak wiadomo, proces dodawania nowych węzłów i bloków do sieci opiera się na osiągnięciu konsensusu wśród walidatorów, co przypomina konsensusy PoS (Proof of Stake) i PoW (Proof of Work) w technologii blockchain. Niemniej istnieje kluczowa różnica w przypadku mechanizmu Proof of Authority (PoA), gdzie walidatorzy są wybierani przez centralny organ, który musiał potwierdzić godność danego węzła.

W mechanizmach konsensusu Proof of Work i Proof of Stake węzły są całkowicie anonimowe i nieposiadające żadnych specjalnych uprawnień, podczas gdy Proof of Authority wprowadza nową dynamikę, wymagając od każdego węzła uwierzytelnienia i identyfikacji.

Widać wyraźnie, że to zupełnie inne podejście do kwestii bezpieczeństwa w sieci blockchain. W przypadku Proof of Authority to centralny organ przyznaje uprawnienia do zatwierdzania nowych bloków z danymi. Nie ma miejsca dla anonimowych walidatorów, którzy dokonują weryfikacji konsensusu. Nie istnieją również zachęty w postaci stakowania kryptowalut w zamian za nagrodę. W mechanizmie Proof of Authority priorytetem jest ciężka praca, skoncentrowana na wyborze zaufanych i tożsamościowo zweryfikowanych walidatorów.

Jak działa?

Aby zrozumieć działanie sieci opartej na mechanizmie Proof of Authority (PoA), należy przypomnieć sobie, że określony węzeł potwierdza autentyczność transakcji, podpisując ją swoim kluczem prywatnym. Ten podpis kryptograficzny stanowi dowód, że dany węzeł zweryfikował daną transakcję. Pozostałe węzły w sieci sprawdzają ten podpis za pomocą klucza publicznego węzła, który pierwszy podpisał transakcję. Poprawność podpisu oznacza zgodność transakcji z protokołem.

Kluczowymi elementami działania mechanizmu Proof of Authority są:

1. Identyfikacja walidatorów w sieci.
2. Ocena autorytetu węzła oraz zaufania na podstawie reputacji.
3. Ścisłe przestrzeganie ustalonych procedur i przepisów.

Na przykładzie platformy VeChain wyjaśniono sposób implementacji mechanizmu Proof of Authority poprzez listę 101 operatorów węzłów masternode authority, wybieranych i nadzorowanych przez komitet odpowiedzialny za funkcjonowanie VeChain. Komitet ten jest powoływany przez społeczność ekosystemu. Operatorzy masternode authority przechodzą przez skomplikowany proces weryfikacji prowadzony przez renomowane firmy audytorskie, takie jak PricewaterhouseCoopers i DNV, i muszą być aktywnymi uczestnikami rozwoju VeChain oraz uznawanymi postaciami w świecie kryptowalut. Operatorzy mogą prowadzić kilka węzłów w celu zwiększenia pojemności sieci walidacyjnej.

Kiedy bloki są dodawane do księgi bloków VeChain, operatorzy przekazują nowe dane do swoich węzłów, a sieć oczekuje na weryfikację od węzłów próbnych. Grupa masternodów jest niewielka, co skutkuje szybkim osiąganiem konsensusu. Nowe bloki w sieci VeChain generowane są około co 10 sekund.

Gdzie jeszcze stosuje się mechanizm?

Proof of Authority (PoA) znajduje zastosowanie także w innych obszarach. Ciekawostką jest, że Gavin Wood, współzałożyciel Ethereum, już w 2015 roku zaproponował ten mechanizm konsensusu. Jego celem było stworzenie sposobu walidacji opartego na walidatorach, który nie wymagałby olbrzymiej mocy obliczeniowej ani innych dużych zasobów.

W odróżnieniu od PoW i PoS, które zapewniają anonimowość użytkowników, PoA wymaga, aby osoby zatwierdzające węzły ujawniły swoją tożsamość, ponieważ są wybierane na podstawie ich wiarygodności.

Mechanizm Proof of Authority znajduje szczególne zastosowanie w prywatnych, mniejszych blockchainach, chociaż w przypadku publicznych sieci nadal ma pole do rozwoju. Oprócz VeChain, platforma Microsoft Azure również korzysta z Proof of Authority przy implementacji Ethereum.

To dowodzi, że PoA to interesujący model konsensusu, który ma szerokie zastosowanie w różnych kontekstach, kładąc nacisk na wiarygodność i identyfikowalność walidatorów.

Zalety i wady mechanizmu Proof of Authority

Mechanizm Proof of Authority (PoA) przynosi szereg korzyści, ale również niesie pewne ograniczenia, które warto rozważyć.

Zalety:

Rentowność: Proces PoA jest wyjątkowo opłacalny, gdyż nie wymaga stawiania stawek (stakingu) ani zakupu kosztownych koparek do wydobycia. Dzięki zaufanym operatorom koszty operacyjne są znacznie niższe. Minimalne zużycie mocy obliczeniowej: Sieć PoA działa na niskim poziomie zużycia mocy obliczeniowej, co sprawia, że cały ekosystem wykorzystujący ten mechanizm jest wydajny i oszczędny energetycznie. Bezpieczeństwo: Mechanizm PoA cechuje się wysokim poziomem bezpieczeństwa dzięki regularnym audytom i kontrolom. Choć wymaga to dodatkowego nakładu pracy, zapewnia to solidną ochronę danych i transakcji.

Wady:

Centralizacja zarządzania: Z powodu centralnego organu zarządzania blockchain wykorzystujący PoA może być mniej zautomatyzowany niż te korzystające z mechanizmów PoS czy PoW. Może to stanowić utrudnienie dla niektórych użytkowników. Brak pełnej decentralizacji: PoA nie jest w pełni zdecentralizowany, co może budzić zastrzeżenia niektórych użytkowników i walidatorów, którzy preferują bardziej demokratyczny model zarządzania. Skalowalność: W porównaniu do Proof of Stake, PoA ma mniejszą skalowalność. Ma ograniczoną zdolność do obsługi dużej liczby transakcji na sekundę (TPS), ponieważ wymaga weryfikacji ze strony zaufanych węzłów.

Proof of Authority kontra Proof of Work

Główną różnicą między Proof of Authority (PoA) a Proof of Work (PoW) jest wykorzystywana moc obliczeniowa. W PoA potrzebna jest znacznie mniejsza ilość mocy obliczeniowej w porównaniu do PoW. Proof of Authority nie wymaga ogromnej sieci komputerów ani znacznego zużycia energii elektrycznej. Co więcej, ma minimalny wpływ na środowisko, w przeciwieństwie do innych mechanizmów konsensusu.

Proof of Authority jest doskonałym rozwiązaniem dla przedsiębiorstw i zastosowań, gdzie pełna decentralizacja nie jest wymagana. Jednakże, jak wcześniej wspomniano, PoA może spotkać się z opozycją ze strony użytkowników i deweloperów ze względu na centralny organ zarządzania.

Warto zaznaczyć, że Proof of Authority nie cieszy się taką popularnością jak Proof of Work. Jest to stosunkowo nowy mechanizm, który stopniowo zyskuje na rozpoznawalności i akceptacji wśród społeczności blockchainowej.

Proof of Authority kontra Proof of Stake

Mechanizm Proof of Authority (PoA) został stworzony przez Gavina Wooda jako odpowiedź na pewne wyzwania związane z mechanizmem Proof of Stake (PoS).

W odróżnieniu od Proof of Stake tożsamość walidatora w mechanizmie konsensusu Proof of Authority jest jawna. Każdy może zobaczyć węzeł operatora i to, czy przypadkiem nie przekazuje on fałszywych wyników. W konsekwencji użytkownicy Proof of Stake, którzy wiedzą, jak negatywnie wpłynąć na węzły, na pewno nie chcieliby przejść na ten konsensus. Mechanizm Proof of Authority wykorzystuje również zdecydowanie mniej walidatorów niż Proof of Stake. Skutkuje to szybszym rozliczeniem transakcji i wykonywaniem inteligentnych kontraktów. Z drugiej strony, tak jak w przypadku Proof of Work, PoA nie jest w pełni zdecentralizowany, więc jest lepiej dostosowany do prywatnych sieci. Proof of Stake jest zalecany do globalnych sieci blockchain.

Podsumowanie

Teraz znasz definicję i zasady działania mechanizmu konsensusu Proof of Authority. Jest to koncepcja, która zapewne będzie kontynuowana i rozwijana w przyszłości, mając potencjał do dalszego udoskonalenia. Obecnie stanowi doskonałe rozwiązanie dla mniejszych, prywatnych blockchainów. Jednak warto śledzić jego ewolucję i dalszy rozwój.

Wymieniaj złotówki na kryprowaluty i odwrotnie bez ograniczeń!