Ethereum — это мощная блокчейн-платформа, которая поддерживает разработку смарт-контрактов и децентрализованных приложений (dApps). Чтобы обеспечить безопасность сети и достоверность транзакций, Ethereum использует различные механизмы консенсуса. Среди них авторитетное доказательство (Proof of Authority, PoA) — относительно новая консенсусная модель, используемая в основном для повышения эффективности сети. В этой статье мы углубимся в принцип PoA. работы, отличный недостаток и сценарии их применения.

1. Что такое ПД?

PoA — это механизм достижения консенсуса путем доверия сертифицированным узлам. В этой модели только авторизованные узлы (называемые «авторитетными узлами») могут создавать новые блоки и проверять транзакции. Это отличается от других механизмов консенсуса, таких как Proof of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS), которые обычно позволяют любому узлу конкурировать.

2. Как работает PoA

1. Сертификация узла：существоватьPoAв модели,Узлы, участвующие в сети, должны быть аутентифицированы. Эти узлы обычно управляются доверенными лицами или организациями.,и авторитетный. Каждый авторитетный узел в сети отвечает за поддержание стабильности сети.
2. генерация блоков：Авторитетные узлы регулярно генерируют новые блоки.。существоватьпроцесс генерациисередина,Другие авторитетные узлы проверят и подпишут блок. Этот процесс гарантирует достоверность новых блоков.
3. Процесс проверки：Когда авторитетный узел создает новый блок,Другие узлы проверят валидность блока.,И подтверждено цифровой подписью. Если собрано достаточное количество подписей,Блок будет считаться действительным,и быть добавлен в блокчейн.

3. Преимущества PoA

• Эффективность：PoAМеханизм консенсуса позволяет быстро обрабатывать транзакции.,время генерации блока короткое,Подходит для сценариев приложений, требующих высокой пропускной способности.,Например, финансовые услуги или управление цепочками поставок.
• Низкое энергопотребление：и требуют большого количества вычислительных ресурсовPoWмеханизм по сравнению с,PoA значительно снижает потребление энергии. Поскольку он не опирается на сложные математические задачи,PoA имеет преимущества в области защиты окружающей среды.
• простота：Аутентификация узлов делает процесс консенсуса более простым.。Доверительные отношения между авторитетными узлами упрощают эксплуатацию сети.。

4. Недостатки PoA

• Риск централизации：Поскольку в консенсусе участвует лишь ограниченное количество авторитетных узлов,Сеть может столкнуться с риском централизации. Эта централизация уменьшит децентрализованный характер блокчейна.,Может привести к уязвимости сети.
• проблемы с доверием：Пользователи должны доверять целостности авторитетных узлов.。Если эти узлы подверглись атаке или ведут себя злонамеренно,Вся сеть безопасности окажется под угрозой.
• Проблемы масштабируемости：ХотяPoAсуществоватьнебольшая сетьсерединахорошо работать,Но по мере увеличения количества узлов,Могут возникнуть проблемы с масштабируемостью,влияют на общую производительность.

5. Сценарии применения PoA

• Частная сеть и сеть альянсов：PoAОсобенно подходит для частных сетейи Сеть Альянса,Потому что в этой среде часто участвуют доверенные лица. Например,Предприятия могут использовать PoA для управления цепочками поставок.,Обеспечить прозрачность и безопасность сделок.
• Тестовая сеть：Эфириумнекоторые из Тестовая Сеть (например, Kovan) использует механизм PoA для повышения эффективности тестирования. Это позволяет разработчикам быстро проверять функциональность смарт-контрактов и приложений.

6. Пример реализации

В механизме Proof of Authority (PoA) Ethereum Clique и Aura являются двумя основными протоколами реализации, каждый из которых имеет уникальные характеристики и сценарии применения. Ниже приводится краткое введение в эти два протокола.

6.1 Clique

Принцип работы

• Выбор узла：Clique Примите «авторитетный выбор». Механизм «узла» позволяет узлам сети голосовать за авторитетные узлы. Только эти избранные узлы могут генерировать новые блоки.
• вращение временного интервала：Каждый авторитетный узелсуществовать Отвечает за генерацию блоков в течение указанного периода времени.。Когда настала очередь узла,Если он не генерирует блок в течение периода времени,Другие узлы могут обрабатываться в соответствии с правилами (например, пропуск узла).
• Быстрое подтверждение：существовать Clique середина,скорость блока генерации высокая,Возможность достижения более высокой пропускной способности транзакций,Подходит для приложений с высокими требованиями к скорости.

преимущество

• Эффективность：Благодаря механизму вращения с фиксированным временем,Clique Блоки могут генерироваться быстро, а скорость подтверждения транзакций может быть улучшена.
• безопасность：Механизм выборов гарантирует участие только проверенных узлов.,Уменьшает вероятность злонамеренных атак.

недостаток

• Риск централизации：Если количество авторитетных узлов ограничено,Может привести к централизации сети,Тем самым снижая характеристики децентрализации.
• Доверие выбора узла：Процесс выборов основан на доверии к узлам,Если возникла проблема с выбранным узлом,Авария, которая затрагивает всю сеть.

6.2 Aura

Принцип работы

• Механизм временных меток：Aura Временные метки используются для определения порядка и генерации блоков. Этот механизм гарантирует, что блоки добавляются в блокчейн в хронологическом порядке.
• Фиксированная генерация блоков ВОЗ：существовать Aura Авторитетные узлы генерируют блоки в определенном порядке, и каждый узел отвечает за генерацию блоков в течение определенного периода времени.
• Проверка действительности блока：Другие узлысуществовать При получении вновь сгенерированного блока,Будет проверено подписью и отметкой времени.,Обеспечить легитимность блока.

преимущество

• предсказуемость：Поскольку каждый узел имеет фиксированный порядок генерации,Aura Обеспечивает более высокую стабильность и конкурентность.
• Уменьшить конфликт：Механизм временных меток уменьшает конфликты, вызванные одновременной генерацией блоков несколькими узлами, обеспечивая бесперебойную работу сети.

недостаток

• Ограничение скорости：Хотя Aura Конфликты можно эффективно уменьшить, но фиксированный порядок может повлиять на скорость сборки в случае сбоя узла или задержки.
• Риск централизации：Похоже на: Clique,Aura Он также может столкнуться с проблемами централизации из-за ограничения количества авторитетных узлов.

Механизм консенсуса Ethereum Proof of Authority (PoA) обеспечивает эффективное и энергосберегающее решение для конкретных сценариев. Несмотря на некоторые проблемы с точки зрения централизации и доверия, механизм PoA хорошо работает в частных цепочках, цепочках консорциумов и тестовых сетях. Учитывая постоянное развитие технологии блокчейна, перспективы применения PoA по-прежнему широки и заслуживают дальнейшего изучения.