Proof of Authority (PoA) é um mecanismo de consenso permissão que utiliza identidade como uma aposta para fornecer transações rápidas e adicionar blocos via a rede de validadores autorizados e respeitáveis.

Proof of Authority (PoA) é um algoritmo de consenso que apresenta uma alternativa prática e eficaz para redes blockchain, especialmente blockchains privadas. O PoA usa identidades reais para possibilitar a validação dentro de uma blockchain. O mecanismo PoA é baseado em um pequeno número de validadores de blocos, o que permite que seja um sistema escalável.

Identidade e reputação são valorizadas no mecanismo de consenso PoA, em vez de ativos criptográficos em jogo no PoS ou consumo de energia e enorme poder computacional no PoW. Os mecanismos de consenso PoS e PoW usam respectivamente apostas e mineração para validar transações e adicionar blocos à blockchain. O PoA é eficaz em redes onde os participantes confiam e se conhecem.

Além disso, Gavin Wood, o co-fundador da segunda maior blockchain do mundo, Ethereum, propôs o Proof of Authority em 2015, e desde então se tornou um mecanismo de consenso proeminente. A proposta foi motivada por dois fatores: a crescente necessidade de se afastar do Proof of Work (PoW) intensivo em energia e a necessidade de abordar questões específicas com o Proof of Stake (PoS). Portanto, este artigo discute o PoA, seus princípios de funcionamento, como ele melhora o Proof of Work e o Proof of Stake, e seus benefícios e limitações.

Blockchains que Usam Prova de Autoridade

PoA é adequado para redes com um alto nível de confiança entre os membros, como consórcios blockchain e redes privadas. Exemplos incluem:

• Hyperledger Besu, uma implementação Ethereum, fornece duas opções PoA, Clique e IBFT 2.0.
• PoA também é usado por três dos Testnets do Ethereum: Kovan, Goerli e Rinkeby.
• PoA é uma excelente escolha para uma sidechain, que é um tipo de blockchain que funciona em paralelo e está associado a uma blockchain principal através de uma ponte bidirecional. Um bom exemplo é a Rede PoA, uma sidechain pública do Ethereum baseada em validadores pré-selecionados, cujas identidades são verificáveis e públicas. Em seguida, há o VeChainThor, que é talvez o exemplo mais conhecido de uma rede pública que utiliza o consenso PoA.

Diferença entre Blockchains com Permissão e sem Permissão

Blockchains sem permissão são redes descentralizadas, abertas ao público, e qualquer pessoa com o equipamento necessário pode participar. Esse tipo de blockchain é frequentemente usado para criptomoedas, como Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Avalanche, etc., porque utilizam um mecanismo de incentivo que encoraja os usuários a operar a rede.

Blockchains permissionados, por outro lado, são centralizados e privados—todos os nós devem ser pré-autenticados, e o acesso à rede só é concedido com permissão. Exemplos deste tipo de blockchain são Hyperledger, Corda e Ripple.

Enquanto as blockchains públicas e sem permissão dependem de mecanismos de consenso como Prova de Trabalho e Prova de Participação, as blockchains permissionadas necessitam do uso de algoritmos de consenso alternativos como Prova de Autoridade.

Como o Mecanismo de Consenso de Prova de Autoridade Funciona

Proof of Authority utiliza validadores pré-aprovados que arriscam suas identidades reais e reputações para garantir transparência, um procedimento que inclui a seleção desses validadores confiáveis de forma aleatória. Validadores são nós membros com autoridade para validar transações e adicionar blocos ao blockchain, seguindo o processo na figura abaixo:

Fonte: VeriDoc Global

Os validadores organizam transações em blocos usando o software. Como o processo é automatizado, os validadores não precisam monitorar constantemente seus dispositivos. Isso significa que os validadores devem sempre manter seus dispositivos (sites de administração) em boas condições de funcionamento.

Em um mecanismo PoA, cada validador possui sua própria identidade distinta e também pode executar nós redundantes para cada identidade para garantir que a cooperação de consenso seja mantida mesmo se um nó falhar.

O mecanismo de consenso PoA opera seguindo as etapas abaixo:

• As transações são iniciadas pelos usuários e contratos inteligentes, e são continuamente enviadas para a rede.
• As solicitações de transação são constantemente recebidas por uma rede peer-to-peer de validadores aprovados para aceitação no próximo bloco.
• Um algoritmo designa um nó validador como primário.
• O nó validador principal monta transações em um bloco, confirma sua validade e o assina.
• Os outros validadores aprovados na rede confirmam a validade do bloco do nó primário.
• Uma vez que o consenso é alcançado, um novo bloco é adicionado à blockchain.

Nota: Se o nó primário falhar em gerar um novo bloco durante a rodada, outros nós honestos o marcarão como "inativo". Um nó inativo será considerado "ativo" assim que gerar um novo bloco. Além disso, se um nó validador processar uma transação maliciosa ou fraudulenta, ele pode ser banido ou removido da lista de nós validadores, causando danos à reputação do validador que o está executando. Além disso, os validadores devem atender a um conjunto de padrões para serem respeitáveis.

Termos e Condições PoA

Os seguintes requisitos fundamentais devem ser atendidos para que um algoritmo de PoA funcione, mesmo que as configurações possam mudar dependendo do ambiente:

• Confirmação de Identidade: As identidades reais dos validadores devem ser confirmadas.
• Critérios de elegibilidade rigorosos: Para se tornar um validador, um candidato deve atender a critérios de elegibilidade rigorosos, como bons padrões morais, sem antecedentes criminais, confiabilidade e comprometimento com a rede.
• Processo de Seleção Universal: O processo de seleção dos validadores deve ser o mesmo para todos os participantes, que são potenciais validadores.

PoA vs. PoW

Prova de Trabalho (PoW) é um tipo de prova criptográfica na qual um nó (chamado de provador) deve demonstrar aos outros nós (os verificadores) que eles gastaram uma quantidade específica de poder computacional na resolução de um hash de bloco. PoW é baseado em grandes redes de computadores operadas por mineradores de criptomoedas, que são responsáveis por verificar e rastrear transações, bem como cunhar nova moeda.

As principais desvantagens do PoW são seu enorme consumo de energia e escalabilidade limitada. Também depende de equipamentos e hardware especializados, limitando a participação. Essas desvantagens são as vantagens que o PoA tem sobre o PoW.

PoA vs. PoS

O algoritmo de consenso de Prova de Participação (PoS) funciona com validadores apostando suas moedas para ter a chance de adicionar um bloco à cadeia e validar a transação. Os validadores são escolhidos aleatoriamente e com base no número de ativos apostados, em vez de competir para adicionar um bloco de transações à blockchain, como fazem os mineradores no PoW. O PoS tem sido elogiado como uma alternativa preferível ao PoW. Ele oferece incentivos financeiros aos participantes sem as atividades computacionais intensivas em energia de computadores potentes. Ele também permite o shard, o que torna uma rede blockchain bastante escalável.

Apesar de todos esses benefícios, há uma desvantagem significativa que frequentemente é ignorada. Assume-se que quanto maior a participação de uma pessoa, mais motivada ela está para garantir o sucesso da rede. No entanto, essa suposição falha em considerar o fato de que, embora participações idênticas possam ter o mesmo valor em termos de dinheiro, elas podem não ser igualmente valorizadas por seus detentores. Por exemplo, independentemente do valor real da participação, um usuário que tem 10% de todas as suas posses colocadas em uma rede provavelmente está muito mais comprometido com o sucesso dessa rede do que um usuário que tem 1% de suas participações em jogo.

Foi aqui que o PoA fez melhorias. O algoritmo PoA é baseado no conceito de que os participantes apostam suas identidades em vez de tokens. Isso significa que os validadores são entidades bem conhecidas que arriscam suas reputações para validar os blocos. Essa modificação no modelo PoS elimina a necessidade de considerar possíveis discrepâncias monetárias entre os validadores e garante que todos os validadores estejam igualmente motivados a trabalhar pelo sucesso de sua rede.

Como PoA Fortalece contra Ataques Comuns no Espaço Cripto

• Ataque de 51%:Um ataque de 51% no consenso PoA requer que um atacante ganhe controle de 51% dos nós da rede. Isso contrasta com o ataque de 51% para o mecanismo de consenso PoW, no qual um atacante deve obter 51% do poder computacional da rede. Controlar nós em uma rede de blockchain permissiva como PoA é muito mais difícil do que adquirir poder computacional. Um atacante teria que assumir o controle de 51% das entidades autorizadas, o que é muito mais difícil de realizar, especialmente quando elas não estão diretamente conectadas.
• Distributed Denial of Service (DDoS):Um ataque de negação de serviço distribuído (DDoS) tenta derrubar um serviço online inundando-o com tráfego de várias fontes. O atacante bombardeia um nó de rede direcionado com um grande número de transações na tentativa de interferir nele e torná-lo inacessível. No consenso PoA, os nós da rede são pré-autenticados, e apenas os nós com a segurança necessária para resistir a um ataque DDoS podem receber o poder de gerar blocos.

Benefícios do Proof of Authority (PoA)

Os benefícios do PoA incluem:

• Alta taxa de transação
• Eficiência de tempo e energia
• Altamente escalável
• Ótima escolha de blockchain privado ou permissionado
• Não são necessários recursos de alta potência computacional
• Proteção contra ataques de 51%
• Nenhuma comunicação é necessária entre os nós para chegar a um consenso
• Maior capacidade de throughput

Limitações do Proof of Authority (PoA)

PoA não é um algoritmo perfeito e também tem suas limitações, assim como PoS e PoW.

• Porque os validadores são pré-aprovados, o mecanismo PoA é considerado centralizado. Este modelo de algoritmo de consenso foi desenvolvido principalmente para melhorar a eficiência de sistemas centralizados.
• Os validadores são visíveis para todos, o que poderia permitir que terceiros os manipulassem.
• É mais apropriado para um blockchain privado do que para um blockchain público.
• Os participantes se tornam menos engajados no processo como resultado da eliminação automática de validadores inativos ou não comprometidos pelo mecanismo.
• É difícil se tornar um validador em uma rede permissionada.

Aplicações do Mecanismo de Consenso PoA

Cada vez mais empresas estão se tornando conscientes das vantagens que a tecnologia blockchain oferece à medida que se expande. Consequentemente, blockchains permissionadas como PoA estão se tornando cada vez mais populares, especialmente em campos onde a definição de identidade, privacidade, segurança e processamento de transações rápidas são requisitos cruciais.

O algoritmo de consenso PoA pode ser usado para alcançar alta taxa de transferência em uma ampla gama de indústrias e campos, que incluem o seguinte:

• Governança:PoA pode ser implementado em organizações descentralizadas para facilitar operações de tomada de decisão e votação, possibilitando governança segura e transparente.
• Gestão da Cadeia de Suprimentos:PoA pode ser usado para rastrear ou monitorar o movimento de mercadorias e suprimentos pela cadeia de suprimentos, resultando em um registro à prova de violação da origem, qualidade e localização dos produtos.
• Seguro:PoA pode ser usado na indústria de seguros para automatizar e otimizar o processo de sinistros, permitindo pagamentos mais rápidos e precisos.
• Verificação de Identidade:PoA pode ser usado para autenticar e verificar identidades, como no caso de certificados digitais ou documentos de identificação emitidos pelo governo.

Conclusão

Não existe um mecanismo de consenso perfeito, todos eles têm suas vantagens e desvantagens. No entanto, no caso do PoA, sua principal desvantagem é a ausência de descentralização, o que o torna uma opção melhor para uma solução centralizada. As propriedades de eficiência e consumo de energia do PoA também o tornam uma boa escolha, mas é provável que mecanismos de consenso mais robustos e descentralizados, como PoW e PoS, permaneçam difíceis de substituir a longo prazo.