Proof of Authority (PoA): Definition und Funktionsweise

Leitfaden: Einführung in Web3
Constantin Sponagel
Constantin Sponagel

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Je besser der Ruf eines Teilnehmers, desto eher wird er ausgewählt. Nach diesem Schema funktioniert der Algorithmus Proof of Authority und wählt so vertrauenswürdige Teilnehmende für die Blockchain aus. In diesem Beitrag erklären wir Ihnen, was Proof of Authority ist und wie dieser Algorithmus funktioniert und eingesetzt wird.

Proof of Authority (PoA) wird von Mann an Laptop angewendet

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Was ist Proof of Authority?

Proof of Authority (PoA) ist ein Konsensalgorithmus, der speziell für Blockchains entwickelt wurde, um eine Reihe von Problemen von Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) zu lösen. Anstatt auf Mining oder den Einsatz von Kryptowährungen zu setzen, werden bei Proof of Authority ausgewählte Knoten im Voraus bestimmt, um neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen.

Diese Knoten werden auch als „Authorities“ bezeichnet. Diese Autoritäten sind in der Regel vertrauenswürdige Personen, die die Validierung der Transaktionen übernehmen.

Wie funktioniert Proof of Authority?

PoA ist dem Proof of Stake-Algorithmus ähnlich. Doch anstelle von Geld werden bestimmte ausgewählte Autoritäten eingebracht. Diese ausgewählte Gruppe wird vorab auf ihre Integrität überprüft und durchläuft einen strengen Auswahlprozess.

Im Gegensatz zu PoS erfordert Proof of Authority keinen großen finanziellen Aufwand, sondern setzt auf den guten Ruf und die Vertrauenswürdigkeit der Teilnehmenden. In den meisten Fällen sind nur wenige Autoritäten für das Hinzufügen neuer Blöcke zur bestehenden Blockchain verantwortlich. Dadurch wird nur wenig Rechenleistung für die Validierung von Transaktionen benötigt.

Im Gegensatz zu anderen Konsensalgorithmen erfordert PoA keine Kommunikation zwischen den Autoritäten, um zu einem Konsens zu kommen. Das Netzwerk bleibt kontinuierlich und funktionsfähig, auch wenn nur eine begrenzte Anzahl von Autoritäten zur Verfügung steht. Durch diese Eigenschaften bietet Proof of Authority eine hohe Skalierbarkeit, eine effiziente Transaktionsverarbeitung und eine einfache Netzwerkkontinuität, was besonders für private Netzwerke ergiebig ist.

Was ist der Unterschied zwischen PoA und anderen Konsensmechanismen?

Im Vergleich zu anderen Konsensalgorithmen – wie Proof of Work oder Proof of Stake – ist Proof of Authority weniger dezentralisiert, da nur wenige Autoritäten für die Validierung zuständig sind.

Dies kann in bestimmten Situationen von Vorteil sein, insbesondere in privaten Blockchain-Umgebungen, in denen Skalierbarkeit und Transaktionsgeschwindigkeit wichtiger sind als die vollständige Dezentralisierung. Durch die Verwendung von Proof of Authority können Blockchains effizienter betrieben werden, was eine verbesserte Benutzererfahrung ermöglicht.

Proof of Authority: Wer setzt auf diesen Konsensalgorithmus?

PoA wird, wie andere Konsensalgorithmen auch, von verschiedenen Anwendern und Anwenderinnen genutzt: von privaten und öffentlichen Blockchain-Nutzenden.

Proof of Authority in privaten Blockchains

PoA wird von privaten Blockchains, wie beispielsweise Krankenhäusern oder Versicherungsbüros, genutzt. Jede Einrichtung verfügt über einen eigenen Server, der als Autorität fungiert und Transaktionen validiert.

Der Vorteil ist, dass die Kontrolle über die Daten auf der Blockchain bei der jeweiligen Einrichtung bleibt. Gleichzeitig ist ein schneller Zugriff auf die hinterlegten Informationen möglich. Private Blockchains bieten ebenfalls den positiven Aspekt, dass sie an die spezifischen Anforderungen der Betreiber und Betreiberinnen angepasst werden können und die Daten vor dem Zugriff von außen geschützt sind.

Proof of Authority in öffentlichen Blockchains

Zu diesen Blockchains gehören VeChain und das PAO-Netzwerk. Diese Blockchains haben ihre eigenen Auswahlkriterien für Autoritäten. Die Integrität dieser Autoritäten ist für das gesamte Netzwerk von großer Bedeutung.

Auch für öffentliche Blockchains ermöglicht Proof of Authority eine höhere Transaktionsgeschwindigkeit und Skalierbarkeit im Vergleich zu anderen Konsensalgorithmen.

Plattformen, die auf Proof of Authority setzen

Neben den zuvor genannten Anwendungsbereichen gibt es weitere Blockchain-Plattformen, die PoA einsetzen. Dazu zählen Ethereum Rinkeby Testnet, Parity.io und seit kurzem auch Microsoft Azure. Daneben wird Proof of Authority in abgewandelter Form für Projekte wie Hyperledger Fabric und Ripple verwendet.

Vor- und Nachteile von Proof of Authority

PoA bringt nicht nur eine Reihe von Vorzügen mit sich. Der Konsensalgorithmus birgt auch einige Nachteile. Lernen Sie im Folgenden sowohl die Vorteile als auch die Nachteile kennen.

Die Vorteile von Proof of Authority

Haben Sie darüber nachgedacht, PoA einzusetzen? Falls Sie nach guten Argumenten für den Einsatz suchen, sollten Sie einen Blick auf die folgenden Vorteile werfen.

  • Im Gegensatz zu anderen Konsensalgorithmen verbraucht PoA deutlich weniger Energie. Die niedrigere Rechenleistung und die ebenfalls niedrige Anzahl von Autoritäten, die Blöcke hinzufügen können, führen zu einem deutlich geringeren Energiebedarf. Proof of Authority ist damit deutlich umweltfreundlicher als andere Algorithmen.
  • Für Proof of Authority wird keine teure Hardware benötigt. Die Rechenleistung ist gering und die Autoritäten müssen nicht in teure Mining-Ausrüstung investieren. Das bedeutet auch, dass hohe Kosten und ein hoher Energieverbrauch für Mining-Farmen, wie sie für Proof of Work benötigt werden, entfallen.
  • Die Transaktionsgeschwindigkeit ist bei PoA sehr hoch. Aufgrund der festgelegten Blockgenerierungssequenz und den vorhersagbaren Zeitintervallen zwischen den Blöcken, können Transaktionen schnell und einfach validiert werden.
  • Mit Proof of Authority sind Sie in der Lage, das Zeitintervall zwischen den Blöcken vorherzusehen. Denn im Gegensatz zu anderen Algorithmen, bei denen dieses Intervall variiert, bleibt dieser beim PoA konstant. Das erleichtert Ihnen die Planung und die Vorhersage von Transaktionen. Außerdem vermeiden Sie mögliche Probleme, die durch unregelmäßige Blockzeiten entstehen können.

Die Nachteile von Proof of Authority

Bevor Sie jedoch PoA einsetzen, sollten Sie sich darüber bewusst sein, dass dieser Konsensalgorithmus auch ein paar Schwächen hat. Wenn Sie diese kennen, können Sie diesen Algorithmus besser einschätzen und einsetzen.

  • Die wenigen Autoritäten im Proof of Authority-Modell machen dieses anfälliger für Angriffe. Aufgrund der wenigen Autoritäten ist es für eine Gruppe einfacher, sich zusammenzuschließen und das jeweilige Netzwerk zu übernehmen. Der Zentralismus dieses Algorithmus kann das Netzwerk anfälliger für Angriffe machen und die Sicherheit der Blockchain beeinflussen.
  • Blockchains, die Proof of Authority nutzen, sind weniger weitläufig, da sie über eine geringere Zahl von Autoritäten, die für die Validierung verantwortlich sind, verfügen. Im Vergleich dazu besitzen andere Konsensalgorithmen deutlich mehr Teilnehmende. Auf diese Weise können andere Algorithmen leichter eine dezentrale Struktur abbilden. Die geringe Dezentralisierung bei PoA kann das Vertrauen der Nutzer beeinflussen und das Netzwerk anfälliger für Angriffe machen.
  • Beim Proof of Authority-Algorithmus sind die Identitäten der Autoritäten bekannt. Dieser Umstand birgt Sicherheits- und Datenschutzrisiken. Da die Identitäten bekannt sind, können sie Opfer gezielter Angriffe werden. Damit ist auch die Integrität des Netzwerks und die Sicherheit der Teilnehmenden gefährdet.

Fazit: Proof of Authority ist nicht nur für private Blockchains ergiebig

Proof of Authority (PoA) bietet viele Vorteile wie geringe Ressourcenanforderungen, hohe Transaktionsraten und vorhersehbare Zeitintervalle zwischen den einzelnen Blöcken. Damit ist Proof of Authority nicht nur für private, sondern auch für öffentliche Blockchains interessant. Letztendlich hängt Ihre Wahl des für Sie passenden Konsensalgorithmus von Ihren spezifischen Anforderungen und Zielen Ihrer Blockchain-Anwendung ab.

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Titelbild: MoMo Productions / iStock / Getty Images Plus

Themen: Web 3.0

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