[논문 리뷰] Feasibility of Proof of Authority as a Consensus Protocol Model

Shashank Joshi|arXiv (Cornell University)|2021. 08. 30.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 5인용 수 35

한 줄 요약

논문은 합의 모델로서 권위 증명(PoA)의 실행 가능성을 분석하고 PoW 및 PoS와 비교하며 PoA의 장점, 한계, 그리고 비공개/허가된 블록체인에서 PoA에 적합한 사용 사례를 논의한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 확장성 및 효율성 문제로 인해 PoW와 PoS의 대안으로 PoA를 탐구하도록 동기를 부여한다.
• 평판 기반 검증 및 sealers를 포함한 PoA의 핵심 원칙과 구조를 살펴본다.
• 탈중앙화, 처리량 및 보안의 트레이드오프를 밝히기 위해 PoA와 PoW 및 PoS를 비교한다.
• PoA에 적합한 응용 맥락을 식별한다(비공개/허가된 블록체인, 공증 기반 애플리케이션 등).

제안 방법

• PoA 메커니즘을 sealers라고 불리는 고정된 검증자 집합을 가진 허가형 합의로 설명한다.
• 평판, 생존성, 허용도, 단조성, 가시성, 그리고 선택 과정이 PoA 보안 및 작동에 어떤 영향을 미치는지 논의한다.
• 처리량, 확장성 및 자원 사용에 중점을 두고 PoW 및 PoS와의 질적 비교를 제공한다.
• 비잔틴 장애 허용성 및 잠재적 공격(Sybil, cloning)을 포함한 보안 함의를 개략한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 권위 증명(PoA)이 무엇이며 합의 프로토콜로서 어떻게 작동하는가?
• RQ2 PoA가 처리량, 확장성 및 자원 사용 측면에서 PoW 및 PoS와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 다양한 블록체인 맥락에서 PoA의 주요 장점과 한계는 무엇인가?
• RQ4 어떤 애플리케이션 또는 네트워크 모델에서 PoA가 가장 적합한가(예: 비공개/허가된 블록체인, 공증 기반 애플리케이션 등)?

주요 결과

• PoA는 제한된 수의 검증자(sealers)를 갖는 평판 기반의 허가형 합의이다.
• PoA는 PoW 및 PoS보다 더 높은 처리량과 확장성을 자원 소비가 적은 형태로 제공한다.
• PoA는 안정적인 거래 수수료를 유지할 수 있으며 DApps 및 비공개 네트워크에 적합하다.
• PoA는 탈중앙화를 희생하고 신원 가시성 및 잠재적 검열 위험을 초래한다.
• PoA는 Sybil 및 복제 공격에 취약하며 강력한 평판 메커니즘에 의존한다.
• PoA 보안은 생동성(liveliness), 허용도(tolerance), 단조성(monotonicity), 투명한 sealer 선택에 달려 있다.