权威证明共识（Proof of Authority)

1. 什么是权威证明？

所谓权威证明（Proof-of-Authority）是一种基于声誉的共识算法，通过基于身份权益（Identity as a Stake）的共识机制，提供更快的  交易速度，此共识算法的引入为区块链网络(尤其是私有链)提供了实用且有效的方案。

权威证明共识算法运用身份的价值，这意味着，被选为区块链的验证者凭借的不是抵押的加密货币而是个人的信誉。权威的人士（事先公认的）用他们的声誉去验证交易和区块，通过把身份和声誉绑定在一起，见证人被激励去验证交易和维护网络安全。作为一个二层网络，通常只有较小额的交易，追求性能而牺牲一些网络安全可以理解，这也是二层网络通常的做法。

这个术语是由以太坊（Ethereum）和Parity Technologies公司的联合创始人Gavin Wood于2017年提出。(备注：POA项目官方更愿意把POA作为自治证明共识Proof of Autonomy的缩写，而不是权威证明Proof of Authority)

2. 原理

2.1 选择权威证明者

    建立权威必须满足三个主要条件：

    1）必须在链上验证身份(并签署法律文件)

    2）资格很难获得, 目前只能是美国公证人

    3）建立权威时，其检查和程序上必须具有完全的一致性

    被选中的验证者身份信息公布在POA NETWORK主页上。

2.2 验证过程

      由若干个验证人(validator)来生成区块记录交易，并获得区块奖励和交易费用。在PoA中，验证者（validator）是整个共识机制的关键。 验证者不需要昂贵的网卡，也不需要足够的资产，但它必须具有已知的，并且获得验证的身份。验证者通过放置这个身份来获得担保网络的权力，从而换取区块奖励。若是验证者在整个过程中有恶意行为，或与其它验证者勾结，那通过链上管理可以移除和替换恶意行为者。现有的法律反欺诈保障会被用于整个网络的参与者免受验证者的恶意行为。

       POA网络启动时有12个验证者（现在有20多个），这些验证者通过智能合约来管理，智能合约也加入了治理模式，验证者可以投票添加或删除验证者甚至是更新治理合约。每个验证者出块的几率均等，每产生一个块可以过得一个 POA 币（侧链的原生代币）以及所有的手续费。

2.3 验证速度

       PoA 网络平均每 5 秒出一个块， 区块大小是 800 万 Gas，Gas price 固定为 1GWei（1POA＝1,000,000,000Gwei）， 因此可以推算 PoA 网络大概比以太坊快３倍，而运行 DApp 的 gas 费用则大大降低，当前一个 POA 的价格不到 0.2 元，历史最高时也只有６元，不像一个以太几千上万的价格。

       PoA 网络出块信息可以在 blockscout 浏览器 查看详情,值得提一下，BlockScout 是 POA Network 的另一个贡献，这是一个功能强大的开源的区块浏览器，支持所有以太坊协议的网络。(Github库：https://github.com/poanetwork/blockscout)

3. POA的桥接技术（TokenBridge）

POA 最大的价值在于其桥接技术，TokenBridge 是一个互操作性协议，它使得以太坊网络和 POA 网络之间可以相互通信（交互）。(备注：TokenBridge 之前为 POA Bridge， 因此很多文档里没有及时跟随更改， TokenBridge 代码库。)

目前桥接技术已经完成的功能有：

1. 允许用户把自己在 POA 网络的原生代币 POA 转移到以太坊网络，在以太坊网络生成对应的 POA20 代币，POA20 是以太坊网络的 ERC 20 代币。
2. 允许把以太坊网络的 ERC 20 代币转移到 POA 网络（或其他链），这些转移并不会重复产生新的币，它会在接收链创建对应的币而在发起链销毁对应的币。
3. 不同网络之间的 ERC20 代币相互转移，有了这个技术我们就可以把昂贵的链上交易转移价格低廉的侧链，让区块链落地有了更多的可能。

其实，POA 桥接技术不仅仅可以用于以太坊网络和 POA 网络相互通信，也有其他的项目使用 TokenBridge 来进行 token 的转移，如：Sentinel Chain 和 Virtue Poker。

4. Advantages

1. 需要更少的算力，不需要挖矿，节能环保
2. 验证速度快，支持更快的事务。官方宣称5s就能打包1个区块，每天能处理150万笔交易。
3. 整个网络，验证者互相监督，随时可以投票加入新的验证者或者剔除不合格验证者
4. 硬分叉受法律保护，每个Validator均签订法律协议。即每个Validator对自己验证的交易负有一定的法律责任。
5. 高度可扩展性和高度兼容性，POA Network兼容以太坊上所有的DAPP，任何基于以太坊开发的应用均可移植到POA Network。

5. Disadvantages

1. 公开身份，隐私和匿名性将减少。
2. 验证人只能选择美国人
3. 集中的权威节点

6. PoA项目案例

6.1. PoA Network

项目地址：https://www.poa.network/

POA网络试图构建一个基于以太协议，使用权威证明(Proof-of-authority)的开放公开的网络。该项目主要的核心思想是能够让个体使用POA协议去建立相比于POW协议速度更快，成本更低的的智能合约平台。另一个关键的解决方案是基于以太坊协议的规则建立区块链之间的网桥，使得不同协议种类(比如POW和POA)的区块链之间拥有交互性和连接性。

POA项目是2017年度318笔成功融资的项目中唯一一个在融资前已经代码库开发完备，用超高的工作效率和最快的速度分发完代币的同时发布了自己的主网，区块链浏览器，实现了跨链应用的独立的公有区块链项目。

POA网络便是建立在PoA共识之上的底层区块链。在POA网络中，每个验证者（validator）都必须在美国境内拥有公证许可。人们需要通过POA网络身份DApps进行身份验证，包括住址证明和无犯罪记录证明等。然后进行所谓的启动仪式（initiation ceremony）来获得密钥。通过的验证者便可以担当起保护网络的安全的重任，并获得回报。 POA网络作为一个底层链，其上的每一个新的专用链都可以使用相同的验证器，或者拥有自己的一套验证器以及其他任何类型的可验证许可证。

6.2. 以太坊测试网（Kovan）

https://kovan-testnet.github.io/website/

6.3. MakerDAO的xDai

https://xdai.io/

xDai是使用的PoA的一个例子。POA网络是第一个推出区块链的网络，在区块链中，该链的本地货币相对于美元是稳定的。xDai Chain是一个以太坊兼容的侧链，其中Dai是网络的原生货币，它将POA网络的互操作性知识和技术与MakerDAO的Dai相结合。

xDai Chain是由POA网络创建的一种利用xDai的新开发的网络。xDai是Dai在新网络上的代表，是它的本地货币。这意味着所有的交易和GAS成本都是在xDai完成的。

在xDai Chain上，当地的代币是xDai。交易费用以Dai为单位固定，与美元汇率基本一致。这个新的区块链将利用POA网络的技术，因为POA可以确保它快速、可伸缩和成本高效地运行。

通过5秒的块生成时间，事务速度可以达到60 tx/s。否则，由于每笔交易的GAS成本低至1 Gwei， xDai Chain上的500笔交易的成本将不到1美分。

6.4. ZINC

http://zinc.docking.org/

 

7. 参考资料：

https://www.zhihu.com/question/267204915/answer/331072562

https://info.binance.com/cn/currencies/poa-network

https://www.zhihu.com/question/267204915

https://blog.csdn.net/lindaxchina/article/details/83823707

https://www.hibtc.org/42519.html

https://learnblockchain.cn/2019/07/19/poa-network/