作者 | Julia Magas
來源 | 白話區(qū)塊鏈(ID：hellobtc)
共識機制被譽為“區(qū)塊鏈的靈魂”。一提起共識機制，很多人會立馬想到 PoW、PoS、DPoS 等主流的共識機制。
其實，還有一類共識機制，目前正在大規(guī)模地落地應用。它比其他“主流”的共識機制更快，可擴展性更強，并且也不需要浪費大量的能源來挖礦。它就是 PoA(Proof of Authority，權威證明)共識機制。
零售行業(yè)的市場領導者沃爾瑪(Walmart)，世界領先的飛機部件和集成系統(tǒng)制造商 GE 航空(GE Aviation)，正在使用 PoA 來跟蹤供應鏈，而互聯(lián)網巨頭、區(qū)塊鏈“頭號大廠鐵粉”微軟公司(Microsoft)已創(chuàng)建了完整的基于 PoA 的企業(yè)產品線。
盡管如此，這種創(chuàng)新的共識機制還是存在一些與加密貨幣的基本原則相抵觸的問題，比如去中心化和匿名性。今天，我們就來深入了解下 PoA 權威證明機制，以及它的運用場景。
01
PoA 與其他共識算法的不同之處
PoA 共識算法與 PoW 共識算法不同，它完全不需要挖礦。在基于 PoA 共識算法的區(qū)塊鏈網絡中，所有的交易和區(qū)塊均由驗證人(Validator)處理。因此，相比于 PoW，PoA 無需花費大量資源來維護網絡的性能，從而使此類平臺的維護成本極低。
在 PoS、DPoS 共識算法中，用戶擁有的 Token 數(shù)量越多，他們成為節(jié)點、負責出塊的可能性就越大。而在 PoA 中，負責處理交易和驗證區(qū)塊的驗證人，必須經過一系列的審查，必須要保證自身的可靠性。所以，PoA 的驗證人非常關注自己的聲譽，聲譽是一項非常重要的資產，一般情況下驗證人也會公開自己的身份。
下面，我們用一個簡單的類比來說明下各類共識機制。
在一個自然形成的村落中，村民之間的各種交易、村里的公共基礎設施開支等賬目，由誰來記賬呢?可以有很多種方式方法。
1、如果是由村長或是村支書一個人來記賬，就屬于傳統(tǒng)的中心化記賬系統(tǒng)。這種記賬方法高效，但缺點也很明顯，那就是全村人必須要完全信任負責記賬的村長或村支書。如果村長或村支書作惡，篡改賬本，將會給整個村莊帶來損失。
2、如果將賬本完全公開，村民人手一份，但記賬權由全村的村民抽簽決定，每人抽一支，抽到記賬權的村民負責下一個月的記賬并享受一定的經濟回報，這就是 PoW 共識機制。誰家的人丁多，抽的簽就多，抽到記賬權的概率就大，這和 PoW 中誰投入的礦機多控制的算力大，誰挖出區(qū)塊的概率也就越大，有相似之處。這種記賬方法，整體上比較公平，但缺點是每隔一段時間(比如一個月)就要舉辦抽簽大會，費時費力。
3、如果將賬本公開，人手一份，但記賬權由村民通過投票決定，誰獲得的票數(shù)多，誰來記賬，或者投票選出 21 名代表來負責記賬。這就是區(qū)塊鏈中的 PoS/DPoS 共識機制。這種記賬方法效率相對較高，也考慮了一定的公平性，但缺點是容易形成拉幫結派、拉票現(xiàn)象。
4、如果將賬本公開，人手一份，但記賬權交由村里那些德高望重的長者來負責。負責記賬的長者，有年齡限制，比如必須要 45 歲以上，60 歲以下，必須要德高望重，名聲好，過去沒有什么重大的污點事跡，值得村民信任等等。這就是區(qū)塊鏈中的 PoA 共識機制，這些負責記賬的長者就是驗證人(Validator)。
從上面的類比中，我們可以看到，要成為 PoA 共識機制的區(qū)塊鏈網絡中的驗證人(Validator)，要具備很多條件，有一定的準入門檻。
所以，采用 PoA 共識機制的大部分是有準入門檻的聯(lián)盟鏈和私有鏈。
02
PoA 共識機制的優(yōu)點和缺點
即便是現(xiàn)在，還可以看到很多人為 PoW、PoS、DPoS 等共識算法孰優(yōu)孰劣爭得面紅耳赤、不可開交。其實，共識算法并沒有那么明顯的優(yōu)劣之分，只有是否合適之分，適合應用場景的共識算法就是好的共識算法。
PoA 共識機制中，節(jié)點可以無限多，但驗證人數(shù)量是有限的。節(jié)點主要是同步區(qū)塊鏈賬本信息，而驗證人則負責驗證交易、打包出塊。由于驗證人數(shù)量有限，PoA 共識機制的區(qū)塊鏈在效率、可擴展性上就遠遠超過像比特幣、以太坊這些主流的、去中心化程度高的公鏈。
由于存在準入門檻，PoA 共識機制在安全性上也有一定的保證。常見的安全問題，比如雙花，也就是一份錢使用多次，在 PoA 共識機制中能非常容易地避免掉，因為所有的交易都是驗證人進行驗證的。舉個例子，假設張三發(fā)起了雙花，同一筆錢既轉給了李四，又轉給了王五，驗證人在收到交易確認時，可以按照時間順序，直接把后一筆轉給王五的轉賬去掉，去確認轉給李四的交易，從而避免張三發(fā)起的雙花取得成功。
但如果驗證人自己作惡，自己發(fā)動對網絡的攻擊或者篡改賬本，就很容易對整個區(qū)塊鏈網絡造成傷害。對此，很多采用 PoA 共識機制的區(qū)塊鏈會采用多重簽名機制來避免單個驗證人作惡，或者讓驗證人來自不同的區(qū)域、不同的利益集體，從而避免作惡。
03
PoA 共識機制的應用落地
PoA 共識機制的一大應用場景是物流，它涉及產品供應鏈跟蹤以及商品、組件的驗證。PoA 算法的透明性和速度使物流操作員可以實時跟蹤任何產品，以最大程度地提高交付效率。
世界領先的飛機部件和集成系統(tǒng)制造商 GE 航空(GE Aviation)，就使用了 Microsoft Azure 提供的區(qū)塊鏈，利用 PoA 來改善零件的跟蹤和維修。GE 航空數(shù)字集團的區(qū)塊鏈負責人 David Havera 說：
“在此之前，我們不得不手動提取歷史記錄，記錄零件的制造地點和維修人員，這花費了數(shù)月甚至數(shù)年的時間。現(xiàn)在，我們只需掃描一部分，就可以實時掌握相關的動態(tài)。”
零售巨頭沃爾瑪也已經將 MediLedger 納入其跟蹤系統(tǒng)，以提高供應鏈管理效率。MediLedger 項目使用的是以太坊區(qū)塊鏈的企業(yè)版，通過 PoA 共識算法來跟蹤藥品的來源。今年 6 月 25 日，沃爾瑪在報告中稱，到 2020 年，通過區(qū)塊鏈技術對產品進行的跟蹤將涵蓋 40% 以上的蔬菜銷售額和 12.5% 的海鮮產品銷售額。
此外，聯(lián)合國世界糧食計劃署還使用了 Parity Ethereum 網絡來跟蹤交貨和余額結算，從而消除第三方金融服務提供商。
以太坊區(qū)塊鏈上的著名去中心化穩(wěn)定幣平臺——MakerDAO，就與采用了 PoA 共識算法的 POA Network 項目合作，推出了美元穩(wěn)定幣 DAI 的映射版本——xDai 和對應的 xDai 區(qū)塊鏈。
xDai 區(qū)塊鏈屬于以太坊區(qū)塊鏈的一個側鏈，也采用了 PoA 共識機制，平均 5 秒出塊。xDai 區(qū)塊鏈解決了 DApp 的費用無法與美元進行錨定的問題，因為使用以太坊上的一些 DApp，用戶需要支付 ETH 或特定的 ERC-20 Token，而 ETH 和 ERC-20 Token 的價格波動大。有了 xDai 區(qū)塊鏈，DApp 可以運行在 xDai 區(qū)塊鏈上，使用穩(wěn)定幣 xDai 作為結算工具。
04
小結
盡管基于 PoA 的區(qū)塊鏈放棄了去中心化的原則，但各種案例表明，該算法可以在面向企業(yè)的環(huán)境中成為一個很好的工具。
來自 Ethereum Express 的 Miller 評論道：
“由于大多數(shù)區(qū)塊鏈網絡的分散性質，權益證明共識算法(PoS)并不總是適用于某些企業(yè)和公司。相比之下，基于 PoA 的系統(tǒng)可能是代表私有區(qū)塊鏈的最佳解決方案，因為該算法的性能明顯更高。”
來自微軟的 Kaushik 持相同觀點，并補充說將 PoA 集成到其流程中的公司“具有兼容性，同時仍保持有效的多方協(xié)作的優(yōu)勢，雖然這會失去一定程度的權力下放。”
