Proof-of-Authority (PoA): Definition und Grundlagen

💡 Proof-of-Authority: Das Wichtigste in Kürze

• Proof-of-Authority (PoA) ist ein Konsensmechanismus in der Blockchain-Technologie.
• Bei Proof-of-Authority (PoA) tragen ausgewählte Autoritäten die Verantwortung für die Transaktionsvalidierung.
• Proof-of-Authority wird häufig in Unternehmensblockchains für sichere und schnelle Transaktionen und in Test- und Entwicklungsumgebungen eingesetzt.
• VeChain, Bitgert und Palm Network sind Beispiele für Projekte, die Proof-of-Authority nutzen.
• Bitvavo und Bitpanda sind die besten Krypto Börsen zum Kauf von PoA-Token.

Was ist Proof-of-Authority? - Definition und Erklärung

Proof-of-Authority ist ein Konsensmechanismus, bei dem eine begrenzte Anzahl von „Autoritäten“ oder „Validatoren“ die Verantwortung für die Transaktionsverarbeitung und Blockerstellung übernehmen. Diese Validatoren sind vertrauenswürdige Entitäten, die aufgrund ihrer Reputation ausgewählt werden.

• Erfinder: Gavin Wood
• Erfindungsjahr: 2017
• Bekannte Beispiele: VeChain

Im Gegensatz zu Proof-of-Work oder Proof-of-Stake erfordert PoA keinen beträchtlichen Energieaufwand. Es ermöglicht zudem eine schnelle und effiziente Blockverarbeitung. PoA ist besonders nützlich in permissioned (zugangsbeschränkten) Blockchain-Netzwerken, wo die Identitäten der Teilnehmer bekannt und vertrauenswürdig sind.

Wie funktioniert Proof-of-Authority?

In diesem Abschnitt werden wir die Funktionsweise des Proof-of-Authority (PoA) genauer betrachten, indem wir uns auf die zentralen Elemente seiner Umsetzung konzentrieren. Die zentralen Elemente von Proof-of-Authority sind folgende:

1. Auswahl der Validatoren
2. Blockerstellung
3. Transaktionsverarbeitung
4. Blockvalidierung
5. Konsensbildung

Auswahl der Validatoren

In einem Proof-of-Authority-Netzwerk ist die Auswahl der Validatoren ein entscheidender Schritt, da diese Entitäten die Verantwortung für die Erstellung und Validierung von Blöcken übernehmen. Die Auswahl basiert auf der Reputation und Vertrauenswürdigkeit der Validatoren, welche durch eine Organisation oder eine Gemeinschaft von Netzwerkteilnehmern vorgenommen werden kann.

Blockerstellung

Die ausgewählten Validatoren sind im Proof-of-Authority-System für die Erstellung neuer Blöcke zuständig. Dies geschieht in einem rotierenden Zeitplan, in dem jedem Validator ermöglicht wird, Blöcke zu erstellen. Diese Rotation sorgt für eine faire Verteilung der Blockerstellungsberechtigungen und fördert die aktive Teilnahme aller Validatoren.

Transaktionsverarbeitung

Die Validatoren verarbeiten und bestätigen die Transaktionen, die in die Blockchain aufgenommen werden sollen. Sie überprüfen die Richtigkeit und Vollständigkeit der Transaktionsdaten, bevor sie in einem neuen Block gebündelt werden. Durch die Verarbeitung und Bestätigung der Transaktionen durch vertrauenswürdige Validatoren wird die Integrität der Transaktionsdaten und die Sicherheit des Netzwerks gewährleistet.

Blockvalidierung

Nach der Erstellung eines Blocks wird dieser von anderen Validatoren im Netzwerk auf Richtigkeit überprüft. Die Validatoren überprüfen die Transaktionen im Block und bestätigen die Richtigkeit der Blockdaten. Sobald ein Konsens erreicht ist, wird der Block zur Blockchain hinzugefügt und als gültiger Block im Netzwerk anerkannt.

Konsensbildung

Die Konsensbildung in einem Proof-of-Authority-Netzwerk ist typischerweise schnell und effizient, da die Validatoren bekannt und vertrauenswürdig sind. Uneinigkeiten oder Konflikte über die Richtigkeit von Transaktionen oder Blöcken werden durch ein vordefiniertes Protokoll gelöst, das im Netzwerk implementiert ist.

Vorteile von Proof-of-Authority

In diesem Abschnitt werfen wir einen genaueren Blick auf die Vorzüge des Proof-of-Authority (PoA) als Konsensmechanismus.

• Effizienz in der Blockerstellung: Schnelle und unkomplizierte Blockerstellung und -validierung, was zu einer verbesserten Transaktionsgeschwindigkeit führt.
• Energieeffizienz: Im Vergleich zu Proof-of-Work benötigt PoA deutlich weniger Energie, was zu geringeren Betriebskosten und einer verbesserten Umweltverträglichkeit führt.
• Schnelle Transaktionsverarbeitung: Durch vertrauenswürdige Validatoren wird eine zügige Verarbeitung und Bestätigung von Transaktionen ermöglicht, was die Netzwerkperformance verbessert.
• Hohe Sicherheit: Die Begrenzung der Validatoren und ihre bekannten Identitäten schützen das Netzwerk vor Blockchain Angriffen wie der 51%-Attacke und erhöhen die Netzwerksicherheit.
• Schnelle Konsensbildung: Die Konsensbildung ist effizient und schnell, da die Validatoren bekannt und vertrauenswürdig sind, was zu einer verbesserten Netzwerkstabilität führt.

Proof-of-Authority vs. andere Konsensmechanismen

Im Vergleich zu anderen etablierten Konsensmechanismen gibt es deutliche Unterschiede im Proof-of-Authority (PoA). In der nachfolgenden Tabelle findest du einen Vergleich zwischen Proof-of-Authority, Proof-of-Work und Proof-of-Stake.

Kritikpunkte an Proof-of-Authority

In diesem Abschnitt werfen wir einen kritischen Blick auf den Proof-of-Authority (PoA) und betrachten einige der häufig diskutierten Kritikpunkte.

• Zentralisierung
• Vertrauensabhängigkeit
• Ausfallrisiko

Zentralisierung bei Proof-of-Authority

Die Kernidee hinter Blockchain-Technologie ist die Dezentralisierung, um eine breite Teilnahme und Kontrolle durch die Gemeinschaft zu ermöglichen. In einem Proof-of-Authority (PoA) Netzwerk jedoch liegt die Kontrolle bei einer begrenzten Anzahl von Validatoren.

Diese Zentralisierung kann zu einer Konzentration von Macht führen und stellt ein Abweichen von der ursprünglichen Vision der Dezentralisierung dar. Zudem kann diese Zentralisierung das Netzwerk anfälliger für Manipulationen und Kontrollverluste machen, wenn die ausgewählten Validatoren nicht im besten Interesse des Netzwerks handeln.

Vertrauensabhängigkeit

Die Vertrauenswürdigkeit und Integrität der Validatoren ist im PoA-System von zentraler Bedeutung. Wenn ein Validator bösartig handelt oder kompromittiert wird, kann dies die Integrität und Sicherheit des gesamten Netzwerks beeinträchtigen. Das Vertrauen in die Validatoren ist daher entscheidend, und ein Verlust dieses Vertrauens kann schwerwiegende Auswirkungen auf die Akzeptanz und den Wert des Netzwerks haben.

Ausfallrisiko

Die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Validatoren ist für die kontinuierliche Blockerstellung und Transaktionsverarbeitung in einem PoA-Netzwerk entscheidend. Wenn ein oder mehrere Validatoren ausfallen oder offline gehen, kann dies zu Verzögerungen in der Blockerstellung und Transaktionsverarbeitung führen.

Anwendungen von Proof-of-Authority

In diesem Abschnitt werden wir die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten des Proof-of-Authority (PoA) betrachten und uns insbesondere auf zwei Bereiche konzentrieren:

• Unternehmensblockchains
• Test- und Entwicklungsumgebungen

Proof-of-Authority in Unternehmensblockchains

Unternehmensblockchains sind ein gutes Anwendungsgebiet für den Proof-of-Authority-Mechanismus. In Umgebungen, in denen eine strenge Kontrolle und Identifikation der Teilnehmer erforderlich sind, bietet PoA eine effiziente Methode zur Validierung von Transaktionen.

Autorisierte Teilnehmer, oft in Form von Abteilungen oder Funktionseinheiten, können durch PoA die Netzwerkintegrität sicherstellen und gleichzeitig den vertraulichen Charakter der Transaktionen bewahren.

• VeChain: Bekanntes Beispiel für PoA in Unternehmensblockchains.
• Microsoft Azure: Nutzt PoA für private Ethereum-Netzwerke.
• JP Morgan: Setzt PoA zur Audit-Erleichterung ein.

Test- und Entwicklungsumgebungen

In Test- und Entwicklungsumgebungen ist es wichtig, dass das Blockchain-Netzwerk stabil, vorhersehbar und leicht zu kontrollieren ist. PoA ist hier ideal, da es eine kontrollierte Umgebung mit bekannten Validatoren bietet. Entwickler können schnell und effizient neue Anwendungen und Smart Contracts testen, ohne sich über die Variabilität oder Unvorhersehbarkeit des Netzwerks Gedanken machen zu müssen.

Proof-of-Authority Kryptowährungen

In diesem Abschnitt werfen wir einen Blick auf einige Projekte, die den Proof-of-Authority (PoA) Konsensmechanismus nutzen, um ihre Netzwerke zu betreiben. Diese Projekte zeigen die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten von PoA und wie er in verschiedenen Branchen eingesetzt wird.

VeChain

VeChain ist ein gutes Beispiel für ein Projekt, das auf Proof-of-Authority setzt, um seine Blockchain-Plattform zu betreiben. VeChain konzentriert sich auf die Verbesserung der Lieferkettenverfolgung und Produktauthentizität.

Diese Partnerschaften ermöglichen es, vertrauenswürdige Daten über den gesamten Lebenszyklus von Produkten hinweg zu verfolgen und zu überwachen.

VeChain zeigt, wie PoA eine praktische Lösung für die Herausforderungen der Lieferkettenverfolgung und Produktauthentizität in verschiedenen Branchen bietet.

Die Zusammenarbeit mit etablierten Unternehmen und Organisationen stärkt das Vertrauen in die Plattform und ermöglicht eine umfassende Überwachung und Rückverfolgung von Waren.

Bitgert

Die Einführung des BRC20-Symbols markiert eine markante Unterscheidung der Bitgert Blockchain von anderen Plattformen. Das BRC20-Symbol repräsentiert einen technischen Standard, der die Schaffung von Smart Contracts auf der Bitgert Blockchain ermöglicht.

In der Bitgert Blockchain findet der Proof-of-Authority (PoA)-Konsensalgorithmus Anwendung. Bei diesem Ansatz fungieren die Validatoren als vertrauenswürdige Mitglieder der Gemeinschaft, die aufgrund ihrer Integrität und fachlichen Expertise bekannt sind.

Palm Network

Das Palm Network stellt eine Ethereum Side-Chain dar, die sich ausschließlich dem Verkauf, Kauf und Handel von NFTs widmet, welche mit realen und digitalen Vermögenswerten in Verbindung stehen.

Um Konsens zu erreichen, greift das Palm Network auf den IBFT 2.0 Proof-of-Authority (PoA) Konsensalgorithmus zurück, wobei die Netzwerk-Validatoren von bedeutenden Akteuren betrieben werden.

Durch einen automatisierten Bridge-Relay-Service werden Zahlungstoken wie DAI sowie NFTs auf Ethereum und dem Palm Network miteinander verbunden. Die Gebühren, die aus dieser Bridge generiert werden, fließen teilweise in den Erwerb von CO₂-Kompensationen.

Fazit: PoA - Eine effiziente Konsenslösung

Der Proof-of-Authority (PoA) hat sich als ein äußerst effizienter Konsensmechanismus erwiesen, der in verschiedenen Anwendungsbereichen seine Stärken ausspielt. Ähnlich wie bei Proof-of-History handelt es sich jedoch um kein etabliertes Konzept. Die Vorteile von PoA lassen sich mit Skalierbarkeit und Energieeffizienz zusammenfassen.

Die Verwendung von PoA bringt jedoch auch einige Kritikpunkte mit sich, insbesondere hinsichtlich der potenziellen Zentralisierung und der Frage des Vertrauens in die ausgewählten Autoritäten. Dennoch hat sich gezeigt, dass PoA in Branchen wie Lieferkettenverfolgung, Identitätsmanagement und Kunstauthentifizierung erfolgreich eingesetzt wird.