Обзор применения механизма консенсуса Proof of Athority

В современных условиях хозяйствования одним из действенных механизмов долгосрочного устойчивого обеспечения повышения финансовоэкономической эффективности краудсорсинга является обеспечение соответствия содержания последней ряду взаимосвязанных принципов. Принципы представляют собой некоторые базовые требования, комплексное соответствие которым формирует условия для устойчивого повышения уровня экономической и социальной результативности системы менеджмента краудсорсинговой деятельностью. При этом следует отметить, что вопрос о содержании базовых принципов управления краудсорсингом недостаточно системно рассмотрен в специальной литературе.

Proof-of-authority (PoA) — это механизм консенсуса, используемый в технологии блокчейн для проверки транзакций и создания новых блоков. Это разновидность алгоритма Proof of Stake (PoS), но вместо того, чтобы размещать криптовалюту, узлы должны подтвердить свои полномочия для участия в сети [1].

В системе консенсуса PoA для проверки транзакций и создания новых блoкoв выбирается набор доверенных валидаторов (также известных как «органы власти»). Этими валидаторами обычно являются известные организации, такие как учреждения или частные лица, предварительно одобренные сетевым администратором.

Чтобы участвовать в качестве валидатора, узлы должны подтвердить свои полномочия в сети, продемонстрировав, что они имеют определенный уровень репутации или доли в сети. Это доказательство полномочий может быть установлено с помощью различных средств, таких как предоставление документов, удостоверяющих личность, внесение депозита или наличие истории заслуживающего доверия поведения.

После того, как валидаторы выбраны, они по очереди создают новые блоки и проверяют транзакции. Поскольку валидаторы известны и им доверяют, процесс консенсуса быстрее и эффективнее, чем другие механизмы консенсуса, требующие больше вычислительных ресурсов для проверки транзакций.

Одним из потенциальных недостатков PoA является то, что он более централизован, чем другие механизмы консенсуса, поскольку валидаторы выбираются центральным органом. Однако он также более безопасен и менее подвержен атакам, поскольку валидаторы имеют репутацию, которую нужно поддерживать, и их можно легко идентифицировать в случае злонамеренного поведения.

Условия подтверждения консенсуса

Чтобы быть выбранным в качестве валидатора, пользователь должен соответствовать трем основным требованиям:

• 1.    Валидатор должен быть заслуживающим доверия, иметь хорошие моральные стандарты и не иметь судимостей.

• 2.    Личность валидатора должна быть официально подтверждена в сети с возможностью перепроверки информации в открытом доступе. Таким образом, настоящие личности валидаторов подтверждаются.

• 3.    Кандидат в валидаторы должен быть готов вкладывать деньги и заботится о своей репутации. Строгий процесс отбора снижает вероятность выбора сомнительных валидаторов и поощряет долгосрочные обязательства.

В консенсусе Proof of Authority (PoA) механизм репутации используется для установления доверия между валидаторами сети. Механизм репутации 45

важен, потому что он гарантирует, что только заслуживающие доверия узлы могут участвовать в процессе консенсуса, что помогает предотвратить злонамеренное поведение и поддерживать безопасность и стабильность сети.

Механизм репутации помогает гарантировать, что валидаторы несут ответственность за свои действия в сети. Валидатор с хорошей репутацией больше следит за репутацией, так как если валидатор будет вести себя злонамеренно, их репутация будет запятнана, и они могут быть удалены из сети. Валидаторы с более слабой репутацией меньше теряют и могут с большей вероятностью прибегать к злонамеренному поведению, поэтому они тщательно контролируются, а их действия тщательно изучаются.

В целом, механизм репутации в консенсусе PoA помогает установить доверие между валидаторами сети и поддерживать безопасность и стабильность сети. Гарантируя, что только заслуживающие доверия узлы могут участвовать в процессе консенсуса, консенсус PoA обеспечивает безопасный и эффективный способ проверки транзакций в сети блокчейна.

Proof-of-authority, имеет низкое энергопотребление, но ограниченное количество участников в отличие от механизма proof-of-work, который обычно называют «майнингом», здесь нет технической конкуренции между валидаторами. этот механизм консенсуса почти не требует вычислительной мощности и, следовательно, почти не требует электричества для своей работы.

Поскольку PоA требует лишь ограниченного числа участников, сеть может позволить себе более частое обновление блокчейна за счет сокращения времени между каждым блоком (blocktime) и обработки большего количества транзакций (blocksize) с комиссией за обработку, близкой к нулю (transaction fee).

«подтверждение полномочий почти не требует вычислительной мощности и, следовательно, почти не требует электричества для своей работы»

Блокчейн, основанный на poa, может обойтись без использования собственного актива, такого как биткойн или эфир. Более того, статус проверяющего узла не блокирует какой-либо конкретный капитал, как, например, в случае proof-of-stake.

Преимущества и недостатки применения консенсуса PoA в государственном секторе

Консенсус Proof of Authority (PoA) имеет несколько преимуществ, которые делают его подходящим для использования на государственном уровне:

Эффективность:  PoA является более эффективным механизмом консенсуса по сравнению с другими механизмами консенсуса, такими как Proof 46

of Work (PoW) и Proof of Stake (PoS). Поскольку PoA требует меньше вычислительной мощности для проверки транзакций, он быстрее и эффективнее, что важно для случаев использования, требующих высокой пропускной способности и низкой задержки.

Безопасность: PoA является более безопасным механизмом консенсуса по сравнению с PoW и PoS, поскольку валидаторы являются известными и доверенными лицами, предварительно одобренными сетевым администратором. Это снижает риск вредоносных атак на сеть и обеспечивает безопасную работу сети.

Управление: PoA обеспечивает более централизованную структуру управления, чем другие механизмы консенсуса. Это может быть преимуществом в определенных случаях использования, например на уровне штата, где может потребоваться централизованный орган для наблюдения за сетью и обеспечения соблюдения правил и политик.

Масштабируемость: PoA является более масштабируемым по сравнению с другими механизмами консенсуса, поскольку он лучше справляется с большими объемами транзакций без ущерба для производительности. Это делает его хорошо подходящим для вариантов использования, требующих высокой масштабируемости, таких как управление цепочками поставок или системы голосования.

В целом, PoA обеспечивает быстрый, безопасный и эффективный механизм консенсуса, который хорошо подходит для вариантов использования на государственном уровне. Его масштабируемость, безопасность и функции управления делают его привлекательным выбором для государственных организаций, которым нужен безопасный и эффективный способ управления транзакциями и данными.

Недостатки применения консенсуса Proof of Authority:

Централизация: как и в любой системе PoA, выбор доверенных валидаторов или органов власти для участия в сети может привести к централизации. В контексте государственного уровня это может привести к концентрации власти в руках нескольких лиц или организаций, потенциально ограничивая разнообразие точек зрения и создавая потенциальные конфликты интересов.

Отсутствие прозрачности. Централизованный характер систем PoA также может привести к отсутствию прозрачности в процессе принятия решений. Это может затруднить понимание гражданами того, как принимаются решения и кто несет за них ответственность, что может подорвать доверие к системе.

Риски безопасности: системы PoA полагаются на небольшое количество доверенных валидаторов или органов власти для проверки транзакций и создания новых блоков. Это может создать угрозу безопасности, поскольку сеть более уязвима для атак злоумышленника, который получает контроль над одним или несколькими валидаторами.

Зависимость от органов власти: системы PoA полагаются на валидаторов для обеспечения безопасности и стабильности сети. Это может создать зависимость от этих органов, делая сеть уязвимой для сбоев, если один или несколько валидаторов становятся недоступными или не отвечают.

Мы видим, что PоA имеет большой набор преимуществ, в основном с точки зрения стоимости и масштабируемости, но имеет и существенную слабость: сильную централизацию в руках небольшого числа участников.

Варианты использования proof-of-authority

На уровне государства консенсус PoA может использоваться различными способами, например:

Государственные учреждения: государственные учреждения могут использовать консенсус PoA для проверки транзакций в своих частных сетях блокчейнов. Это может помочь обеспечить целостность и подлинность данных и записей.

Управление цепочками поставок: государственные органы, ответственные за управление цепочками поставок, могут использовать консенсус PoA для отслеживания товаров от их происхождения до места назначения. Это может помочь предотвратить мошенничество и гарантировать, что продукты не будут подделаны.

Здравоохранение: Консенсус PoA можно использовать в здравоохранении для безопасного хранения и обмена данными пациентов. Это может помочь обеспечить защиту конфиденциальной информации и предоставить пациентам больший контроль над своими медицинскими записями.

Голосование: Консенсус PoA также может использоваться в процессе голосования, чтобы гарантировать, что только правомерные избиратели могут отдать свой голос. Это может помочь предотвратить фальсификацию избирателей и повысить прозрачность и доверие к избирательному процессу.

В целом, использование консенсуса PoA может помочь повысить прозрачность, безопасность и эффективность в различных отраслях и секторах государства.

Правительство РФ изучает возможность использования технологии блокчейн для повышения прозрачности и эффективности государственных операций, включая такие области, как закупки, голосование и предоставление государственных услуг. Также сообщалось, что российская государственная энергетическая компания «Россети» использует частный блокчейн с консенсусом PoA для отслеживания потребления электроэнергии [2].

Кроме того, правительство РФ рассматривает возможность использования технологии блокчейна при разработке национальной цифровой валюты, что, вероятно, потребует использования механизма консенсуса, такого как PoA.

Применение технологии Proof of Authority в западных странах

Proof of Authority (PoA) — это относительно новый механизм консенсуса, и его использование в США и Европе еще не получило широкого распространения. Однако есть несколько примеров использования PoA в различных приложениях в этих регионах.

Например, в Соединенных Штатах город Денвер использует блокчейн PoA для регистрации голосов на местных выборах [3]. Система предназначена для повышения прозрачности и безопасности процесса голосования, и ожидается, что в будущем она будет распространена на другие города.

В Европе PoA используется в различных блокчейн-приложениях, включая управление цепочками поставок, управление данными здравоохранения и торговлю энергией. Например, голландская блокчейн-компания Energy Web Foundation разработала блокчейн-платформу на основе PoA для энергетического сектора, которая позволяет отслеживать сертификаты возобновляемой энергии и торговать ими [4].

Кроме того, в Европе было разработано несколько сетей блокчейнов, использующих PoA, включая Kovan, тестовую сеть для Ethereum, которая использует PoA, и сеть POA, платформу для создания децентрализованных приложений, использующих механизм консенсуса PoA.

Proof-of-authority часто предпочитают частные или консорциумные блокчейны: игроки в банковском секторе, такие как jp morgan с jpmcoin, используют эту технологию для облегчения аудита движения своих средств, в основном для целей бухгалтерского учета, с меньшими затратами [5].

«подтверждение полномочий часто предпочитают частные или консорциумные блокчейны»

Хотя легко представить, что ни один банк не будет доверять jpmcoin за свои собственные средства и предпочтет разработать внутреннее решение, ему 49

потребуется клиринговая сеть для связи этих внутренних инструментов и реестр, который координирует все эти несовместимые решения.

Использование публичного блокчейна, такого как биткойн, эфириум или, как некоторые хотели бы, ripple, кажется немыслимым, учитывая состояние рынка и непокорный менталитет банковского сектора. Чтобы объединить участников, которые по своей природе не доверяют друг другу, наиболее надежным решением остается блокчейн-консорциум, основанный на proof-of-authority.

Устойчивость цензуры proof-of-authority

Проверяющие узлы блокчейна poa имеют полную власть принимать решения о новых блоках. Это означает, например, что у них есть возможность остановить определенные транзакции, что может привести к конфликту интересов и даже поставить под угрозу безопасность сети. В условиях, когда эти узлы контролируются акторами, которые не доверяют друг другу, а иногда и имеют конфликты интересов, постоянный контроль и мониторинг законности операций обеспечивает стабильность системы.

Если, например, узел-валидатор bnp-paribas пожелал добавить на свой баланс один миллион евро без каких-либо особых оснований, то узлы, находящиеся под контролем других акторов, имеют возможность отклонить любой блок, содержащий эту транзакцию.

Таким образом, каждому валидатору блока рекомендуется выполнять свою роль «честным» образом из-за постоянного мониторинга других участников. По тем же причинам каждый валидатор внимательно следит за действиями других валидаторов.

Пример банковского сектора выбран не случайно: это отрасль, в которой участвует небольшое количество участников, которых очень легко идентифицировать и которые, естественно, не желают сотрудничать, но извлекают из этого выгоду.

В этой по существу централизованной отрасли эти субъекты, действующие в рамках строгих договорных и правовых рамок, могут многое потерять в случае злонамеренных действий. Proof-of-authority отвечает конкретным потребностям в рамках этой определенной структуры, и это решение, по-видимому, является эволюцией в сторону эффективности, не требуя революции в использовании или смены парадигмы.

Для ограниченных сумм, в контексте, когда безопасность менее важна, или просто для некоторых централизованных целей возможна вторичная сеть на основе подтверждения полномочий.

Это называется боковыми цепями или дополнительными цепочками блоков, предназначенными для управления множеством «небольших» транзакций, регулярно записываемых «в пакетном режиме» в основной цепочке блоков. В ethereum это роль сети poa, сайдчейна, основанного на proof-of-authority.

Таким образом, блокчейн, основанный на технологии консенсуса proof-of-authority, является централизованным решением, но эффективным и потребляющим меньше энергии. В некоторых отраслях управления государством этот инструмент, вероятно, понадобится раньше, благодаря его эффективности, аудиту и координации даже в ситуации, когда трудно установить доверие между участниками.

В заключение технология Proof of Authority (PoA) предлагает убедительное решение для сетей блокчейнов, которым требуется быстрый, эффективный и безопасный механизм консенсуса. PoA особенно хорошо подходит для сценариев использования, требующих высокой масштабируемости, низкой задержки и централизованной структуры управления. Его механизм репутации гарантирует, что только доверенные узлы могут участвовать в процессе консенсуса, что помогает предотвратить злонамеренное поведение и поддерживать безопасность и стабильность сети. Хотя PoA имеет некоторые ограничения, такие как возможность централизации и риск сговора между валидаторами, его преимущества делают его привлекательным выбором для многих вариантов использования. Поскольку технология блокчейна продолжает развиваться, вполне вероятно, что мы увидим более широкое внедрение PoA и других механизмов консенсуса, предлагающих аналогичные преимущества.

В более широком плане более надежные и децентрализованные механизмы, в основном proof-of-work, по-прежнему сложно заменить. Poa останется полезным инструментом для применения до тех пор, пока публичные блокчейн-технологии не улучшат производительность и масштабируемость.