[論文レビュー] Feasibility of Proof of Authority as a Consensus Protocol Model

Shashank Joshi|arXiv (Cornell University)|Aug 30, 2021

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 5被引用数 35

ひとこと要約

本論文は、PoA（Proof of Authority）をコンセンサスモデルとしての実現可能性を分析し、PoWおよびPoSと比較するとともに、PoAの利点・限界、および私設/許可制ブロックチェーンにおける適切な利用ケースを考察する。

ABSTRACT

Blockchain is a type of decentralized distributed network which acts as an immutable digital ledger. Despite the absence of any central governing authority to validate the blocks in the ledger, it is considered secure and immutable due to the consensus protocol among various nodes of the network. A consensus algorithm is a mechanism that guarantees the reliability of the blockchain and helps all connected nodes or peers to reach common ground regarding the present state of the blockchain network thus an ideal consensus algorithm must be secure, reliable, and fast. There are several different algorithms to reach a consensus among the nodes thus this article seeks to test the practicality of Proof of Authority in the blockchain network as a consensus algorithm and its comparison with current mainstream consensus algorithms.

研究の動機と目的

• スケーラビリティと効率性の問題のため、PoWおよびPoSの代替としてPoAの検討を促す。
• 評判ベースの検証とシーラーを含むPoAの基本原理とアーキテクチャを検討する。
• PoAとPoWおよびPoSを比較し、分散化、スループット、およびセキュリティのトレードオフを明らかにする。
• PoAの適切な適用文脈を特定する（私設／許可制ブロックチェーン、ノータリ基づくアプリなど）。

提案手法

• PoAの機構を、固定された検証者セット（sealers）を持つ許可制コンセンサスとして説明する。
• 評判、活性、許容、単調性、可視性、および選択プロセスがPoAのセキュリティと運用にどう影響するかを論じる。
• PoWおよびPoSへの定性的比較を、スループット、スケーラビリティ、資源利用に焦点を当てて提供する。
• ビザンチン耐性など、予想されるセキュリティ影響と、Sybil攻撃やクローン攻撃などの潜在的攻撃を概説する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PoAとは何か、そしてそれはどのようにコンセンサス・プロトコルとして機能するのか？
• RQ2 PoAはスループット、スケーラビリティ、資源利用の点でPoWおよびPoSとどう比較されるか？
• RQ3 異なるブロックチェーン文脈におけるPoAの主な利点と制限は何か？
• RQ4 PoAが最も適しているのはどのアプリケーションやネットワークモデルか（例：私設／許可制ブロックチェーン、ノータリベースのアプリ）？

主な発見

• PoAは評判ベースの許可制コンセンサスで、検証者（sealers）の限られた集合からなる。
• PoAはPoWおよびPoSよりも高いスループットとスケーラビリティを、より低い資源消費で提供します。
• PoAは安定した取引手数料を維持でき、DAppsと私的ネットワークに適しています。
• PoAは分散化を犠牲にし、アイデンティティの可視性と検閲リスクの可能性を導入します。
• PoAはSybil攻撃およびクローン攻撃に脆弱で、堅牢な評判メカニズムに依存します。
• PoAのセキュリティは活性、耐性、単調性、そして透過的なsealer選択に依存します。