Proof of Authority (PoA) là một cơ chế đồng thuận được cấp quyền sử dụng danh tính làm cọc để cung cấp giao dịch nhanh và thêm các khối thông qua mạng lưới các nhà xác thực uy tín được ủy quyền.

Chứng thực Quyền lực (PoA) là một thuật toán đồng thuận mà đưa ra một lựa chọn thực tế và hiệu quả cho các mạng blockchain, đặc biệt là blockchain riêng. PoA sử dụng các danh tính thực để cho phép xác thực trong một blockchain. Cơ chế PoA dựa trên một số lượng nhỏ các validator khối, cho phép nó trở thành một hệ thống có khả năng mở rộng.

Vận dụng và danh tiếng được đánh giá cao trong cơ chế đồng thuận PoA thay vì tài sản mật mã được cọc trong PoS hoặc tiêu tốn năng lượng và sức mạnh tính toán lớn trong PoW. Cơ chế đồng thuận PoS và PoW sử dụng việc cọc và đào mỏ tương ứng để xác nhận giao dịch và thêm khối vào chuỗi khối. PoA hiệu quả trong các mạng nơi mà các thành viên tin tưởng và biết về nhau.

Ngoài ra, Gavin Wood, cộng sự sáng lập của blockchain lớn thứ hai thế giới, Ethereum, đã đề xuất Proof of Authority vào năm 2015 và từ đó đã trở thành một cơ chế đồng thuận nổi bật. Đề xuất được thúc đẩy bởi hai yếu tố: nhu cầu ngày càng tăng về việc rời xa khỏi Proof of Work (PoW) tốn năng lượng và cần giải quyết các vấn đề cụ thể với Proof of Stake (PoS). Do đó, bài viết này thảo luận về PoA, các nguyên tắc hoạt động của nó, cách nó cải thiện Proof of Work và Proof of Stake, cũng như các lợi ích và hạn chế của nó.

Các chuỗi khối sử dụng chứng thực quyền lực

PoA rất phù hợp cho các mạng với mức độ tin cậy cao giữa các thành viên, như các liên minh blockchain và mạng riêng. Ví dụ bao gồm:

• Hyperledger Besu, một triển khai Ethereum, cung cấp hai tùy chọn PoA, Clique và IBFT 2.0.
• PoA cũng được sử dụng bởi ba trong số Testnets của Ethereum: Kovan, Goerli và Rinkeby.
• PoA là lựa chọn xuất sắc cho một sidechain, một loại blockchain chạy song song và liên kết với một blockchain cha thông qua cầu hai chiều. Một ví dụ tốt là Mạng PoA, một sidechain công khai của Ethereum dựa trên các nhà xác thực được chọn trước mà danh tính của họ có thể xác minh và công khai. Sau đó là VeChainThor, có lẽ là ví dụ nổi tiếng nhất về một mạng công khai sử dụng sự đồng thuận PoA.

Sự khác biệt giữa Blockchain có quyền truy cập và không có quyền truy cập

Blockchain không cần phép là mạng phân quyền, mở cửa cho công chúng, và bất kỳ ai có trang thiết bị cần thiết đều có thể tham gia. Loại blockchain này thường được sử dụng cho các loại tiền điện tử như Bitcoin, Ethereum, Litecoin, Avalanche, v.v. bởi vì chúng sử dụng cơ chế khuyến khích để kích thích người dùng vận hành mạng lưới.

Blockchain được cấp quyền, ngược lại, là tập trung và riêng tư—tất cả các nút phải được xác thực trước, và quyền truy cập vào mạng chỉ được cấp khi có sự cho phép. Ví dụ về loại blockchain này là Hyperledger, Corda và Ripple.

Trong khi các chuỗi khối công cộng không cần sự đồng thuận như Proof of Work và Proof of Stake, các chuỗi khối có sự cho phép yêu cầu việc sử dụng các thuật toán đồng thuận thay thế như Proof of Authority.

Cách Cơ chế Đồng thuận Chứng thực Quyền lực Hoạt động như thế nào

Proof of Authority sử dụng các nhà xác minh được phê duyệt trước, họ đang rủi ro danh tính và uy tín thực tế của họ để đảm bảo tính minh bạch, một quy trình bao gồm việc chọn các nhà xác minh đáng tin cậy như vậy ngẫu nhiên. Nhà xác minh là các nút thành viên có thẩm quyền để xác minh giao dịch và thêm các khối vào chuỗi khối, theo quy trình trong hình dưới đây:

Nguồn: VeriDoc Global

Các nhà xác thực tổ chức giao dịch thành các khối bằng cách sử dụng phần mềm. Vì quy trình là tự động, các nhà xác thực không cần phải liên tục giám sát thiết bị của họ. Điều đó có nghĩa là các nhà xác thực luôn nên giữ thiết bị của họ (trang quản trị) trong tình trạng hoạt động tốt.

Trong cơ chế PoA, mỗi người xác nhận đều sở hữu danh tính riêng biệt và cũng có thể chạy các nút dự phòng cho mỗi danh tính để đảm bảo rằng sự hợp tác đồng thuận được duy trì ngay cả khi một nút gặp sự cố.

Cơ chế đồng thuận PoA hoạt động bằng cách tuân theo các bước dưới đây:

• Các giao dịch được khởi tạo bởi người dùng và hợp đồng thông minh, và chúng được liên tục gửi đến mạng lưới.
• Các yêu cầu giao dịch liên tục được nhận bởi một mạng ngang hàng của các nhà xác minh được chấp thuận để chấp nhận trong khối tiếp theo.
• Một thuật toán chỉ định một nút xác thực là nút chính.
• Nút xác thực chính lắp ráp giao dịch thành một khối, xác nhận tính hợp lệ của nó và ký vào đó.
• Các validator đã được phê duyệt khác trong mạng xác nhận tính hợp lệ của khối của nút chính.
• Khi đạt được sự đồng thuận, một block mới sẽ được thêm vào chuỗi khối.

Lưu ý: Nếu nút chính không thể tạo khối mới trong vòng, các nút trung thực khác sẽ đánh dấu nó là “không hoạt động.” Một nút không hoạt động sẽ được coi là “hoạt động” sau khi tạo ra một khối mới. Ngoài ra, nếu một nút xác thực xử lý giao dịch độc hại hoặc gian lận, nó có thể bị cấm hoặc loại bỏ khỏi danh sách các nút xác thực, gây tổn thương danh tiếng cho người xác thực đang chạy nó. Ngoài ra, người xác thực phải đáp ứng một bộ tiêu chuẩn để được tôn trọng.

Điều khoản và Điều kiện PoA

Các yêu cầu cơ bản sau phải được đáp ứng để thuật toán PoA hoạt động, ngay cả khi cài đặt có thể thay đổi tùy thuộc vào môi trường:

• Xác nhận danh tính: Các danh tính thực sự của các nhà xác thực phải được xác nhận.
• Tiêu chí xét duyệt nghiêm ngặt: Để trở thành một người xác minh, ứng cử viên phải đáp ứng tiêu chí đủ nghiêm ngặt như chuẩn mực đạo đức tốt, không có tiền án tiền sự, đáng tin cậy và cam kết với mạng lưới.
• Quy trình lựa chọn toàn cầu: Quá trình lựa chọn các nhà xác minh phải giống nhau đối với tất cả các người tham gia, những người có thể trở thành nhà xác minh.

PoA vs. PoW

Proof of Work (PoW) là một loại bằng chứng mật mã trong đó một nút (gọi là người chứng minh) phải chứng minh với các nút khác (các bên xác nhận) rằng họ đã tiêu tốn một lượng công năng tính toán cụ thể để giải quyết một khối mã hash. PoW dựa trên các mạng lưới lớn của máy tính do các thợ đào tiền điện tử điều hành, người đóng vai trò xác nhận và theo dõi giao dịch cũng như phát hành tiền mới.

Nhược điểm chính của PoW là sự tiêu thụ năng lượng lớn và khả năng mở rộng hạn chế. Nó cũng phụ thuộc vào thiết bị và phần cứng chuyên biệt, hạn chế sự tham gia. Những nhược điểm này là những lợi thế mà PoA có so với PoW.

PoA vs. PoS

Thuật toán đồng thuận Chứng cứ Chứng thực (PoS) hoạt động bằng cách các nhà xác thực đặt cược tiền của họ để có cơ hội thêm một khối vào chuỗi và xác minh giao dịch. Các nhà xác thực được chọn ngẫu nhiên và dựa trên số lượng tài sản đặt cược thay vì cạnh tranh để thêm một khối giao dịch vào chuỗi khối như các thợ đào trong PoW. PoS đã được ca ngợi là một lựa chọn thay thế ưu việt so với PoW. Nó cung cấp động cơ tài chính cho người tham gia mà không cần các hoạt động tính toán tiêu tốn năng lượng của các máy tính mạnh mẽ. Nó cũng cho phép phân mảnh, giúp mạng blockchain trở nên khá có khả năng mở rộng.

Mặc dù có tất cả những lợi ích này, vẫn có một nhược điểm đáng kể thường bị coi thường. Được cho là càng lớn cổ phần của một người, họ sẽ càng nỗ lực để đảm bảo sự thành công của mạng. Tuy nhiên, giả định này thất bại khi không tính đến việc, trong khi cùng một cổ phần có thể có giá trị bằng nhau về tiền bạc, chúng có thể không được đánh giá bằng nhau bởi người nắm giữ. Ví dụ, bất kể số lượng cổ phần thực tế, một người dùng có 10% của toàn bộ tài sản của họ đặt vào một mạng có khả năng sẽ cam kết nhiều hơn vào sự thành công của mạng đó so với một người dùng có 1% cổ phần của mình.

Đây là nơi mà PoA đã có những cải tiến. Thuật toán PoA dựa trên ý tưởng rằng các thành viên đặt cược danh tính của họ thay vì token. Điều này có nghĩa là các người xác minh là những thực thể nổi tiếng, họ đánh cắp uy tín của mình để xác minh các khối. Sự thay đổi này về mô hình PoS loại bỏ nhu cầu xem xét sự không nhất quán tiềm năng về tiền tệ giữa các người xác minh và đảm bảo rằng tất cả người xác minh đều có động lực bằng nhau để làm việc cho sự thành công của mạng của họ.

Cách PoA Tăng cường chống lại Các Cuộc tấn công Phổ biến trong không gian tiền điện tử

• Tấn công 51%:Một cuộc tấn công 51% trong sự thống nhất PoA đòi hỏi kẻ tấn công phải kiểm soát được 51% số nút mạng. Điều này tương phản với cuộc tấn công 51% cho cơ chế thống nhất PoW, trong đó kẻ tấn công phải có được 51% sức mạnh tính toán của mạng. Kiểm soát các nút trong một mạng blockchain được cấp quyền như PoA khó khăn hơn nhiều so với việc có được sức mạnh tính toán. Kẻ tấn công sẽ phải chiếm đoạt hơn 51% số thực thể được ủy quyền, điều này khó khăn hơn nhiều để thực hiện, đặc biệt khi chúng không có kết nối trực tiếp.
• Distributed Denial of Service (DDoS):Một cuộc tấn công Phủ Định Phân Tán Dịch vụ (DDoS) cố gắng làm ngừng hoạt động một dịch vụ trực tuyến bằng cách làm tràn lên nó bằng lưu lượng từ nhiều nguồn khác nhau. Kẻ tấn công tấn công một nút mạng được chọn với một số giao dịch lớn nhằm can thiệp vào nó và khiến nó trở nên không thể truy cập. Trong sự thống nhất PoA, các nút mạng đã được xác thực trước, và chỉ có các nút với bảo mật đủ mạnh để chống lại cuộc tấn công DDoS mới có thể được cấp quyền tạo khối.

Lợi ích của Proof of Authority (PoA)

Các lợi ích của PoA bao gồm:

• Tốc độ giao dịch cao
• Hiệu suất thời gian và năng lượng
• Có khả năng mở rộng cao
• Lựa chọn tuyệt vời cho blockchain riêng tư hoặc có quyền hạn
• Không cần tài nguyên công năng tính toán cao
• Bảo vệ chống lại cuộc tấn công 51%
• Không cần giao tiếp giữa các nút để đạt được sự đồng thuận
• Khả năng xử lý thông lượng cao hơn

Hạn chế của Proof of Authority (PoA)

PoA không phải là một thuật toán hoàn hảo và cũng có những hạn chế của nó, giống như PoS và PoW.

• Vì các thợ xác minh được phê duyệt trước, cơ chế PoA được coi là tập trung. Mô hình thuật toán đồng thuận này được phát triển chủ yếu để cải thiện hiệu suất của các hệ thống tập trung.
• Người xác minh có thể được nhìn thấy bởi mọi người, điều này có thể cho phép một bên thứ ba can thiệp vào họ.
• Điều này phù hợp hơn cho một blockchain riêng tư hơn là một blockchain công cộng.
• Các người tham gia trở nên ít hứng thú hơn trong quá trình do cơ chế tự động loại bỏ các nhà xác nhận không hoạt động hoặc không cam kết.
• Việc trở thành một người xác minh trên một mạng lưới được phép là một việc khó khăn.

Các ứng dụng của Cơ chế Consensus PoA

Ngày càng có nhiều công ty nhận thức được những lợi ích mà công nghệ blockchain mang lại khi mở rộng. Do đó, các chuỗi khối được cấp quyền như PoA đang trở nên ngày càng phổ biến, đặc biệt là trong các lĩnh vực nơi xác định danh tính, quyền riêng tư, bảo mật và xử lý giao dịch nhanh là yêu cầu quan trọng.

Thuật toán đồng thuận PoA có thể được sử dụng để đạt được khả năng xử lý cao trong một loạt các ngành công nghiệp và lĩnh vực, bao gồm những điều sau:

• Quản trị: PoA có thể được thực hiện trong các tổ chức phi tập trung để hỗ trợ quyết định và các hoạt động bỏ phiếu, tạo điều kiện cho việc quản trị an toàn và minh bạch.
• Quản lý chuỗi cung ứng:PoA có thể được sử dụng để theo dõi hoặc giám sát việc di chuyển hàng hóa và nguồn cung ứng thông qua chuỗi cung ứng, tạo ra một bản ghi không thể thay đổi về nguồn gốc, chất lượng và vị trí của sản phẩm.
• Bảo hiểm:PoA có thể được sử dụng trong ngành bảo hiểm để tự động hóa và tối ưu hóa quy trình đền bù, giúp cho việc thanh toán nhanh hơn và chính xác hơn.
• Xác minh danh tính:PoA có thể được sử dụng để xác thực và xác minh danh tính, chẳng hạn như trong trường hợp của chứng chỉ số hoặc tài liệu xác thực được cấp bởi chính phủ.

Kết luận

Không có cơ chế đồng thuận hoàn hảo nào, tất cả đều có ưu và nhược điểm riêng. Tuy nhiên, trong trường hợp của PoA, nhược điểm chính của nó là sự thiếu mất tính phân quyền khiến nó trở thành một lựa chọn tốt hơn cho một giải pháp tập trung. Hiệu suất và tính tiêu thụ năng lượng của PoA cũng là lựa chọn tốt, nhưng có khả năng rằng các cơ chế đồng thuận mạnh mẽ và phân quyền hơn, như PoW và PoS, sẽ khó có thể thay thế trong dài hạn.