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Proof of Authority (PoA)

A Prova de Autoridade (PoA) é um mecanismo de consenso no qual um pequeno grupo de validadores pré-aprovados e com identidade verificada recebe o direito exclusivo de produzir blocos e validar transações em uma rede blockchain. Diferentemente da Prova de Trabalho (que depende de poder computacional) ou da Prova de Participação (que depende de participação econômica), a PoA deriva sua segurança da reputação e identidade de seus validadores – sua identidade no mundo real e sua posição profissional servem como garantia.

O PoA foi proposto inicialmente por Gavin Wood, cofundador do Ethereum , como uma alternativa prática para redes onde a descentralização máxima é menos importante do que o desempenho, a confiabilidade e a responsabilidade reconhecida dos validadores. A principal ideia é que, quando os validadores são entidades conhecidas cujas reputações estão em jogo, o sistema pode atingir alta taxa de transferência e baixa latência sem a sobrecarga das competições de mineração ou staking.

Este modelo de consenso encontrou suas principais aplicações em blockchains empresariais, redes de teste e redes híbridas onde os participantes são conhecidos e parcialmente confiáveis. VeChain, diversas redes de teste atuais e antigas do Ethereum, e blockchains de consórcio privado utilizaram o PoA. O Proof of Staked Authority (PoSA) da BNB Chain representa um híbrido popular que combina a confiança baseada em identidade do PoA com as eleições baseadas em participação do DPoS.

Origem e história

2014: As primeiras implementações de blockchain privada (como Hyperledger e R3 Corda) usam consenso baseado em confiança sem nomeá-lo formalmente.

2015: Em novembro, Gavin Wood publica um documento no GitHub intitulado "PoA Private Chains", articulando pela primeira vez o conceito de consenso baseado em identidade para redes Ethereum não públicas – a primeira proposta formal conhecida do que viria a ser a Prova de Autoridade.

2017: Após um ataque de negação de serviço (DoS) à rede de testes Ropsten em fevereiro, a comunidade de desenvolvedores do Ethereum formaliza e implementa o PoA em larga escala. A rede de testes Kovan é lançada utilizando o mecanismo Aura (integrado ao Parity), tornando-se uma das primeiras redes de testes públicas do Ethereum a usar o PoA e substituindo a Ropsten, vulnerável a spam, para muitos desenvolvedores. A EIP-225 (“Clique: Protocolo de Consenso de Prova de Autoridade”) também é proposta neste ano, fornecendo ao PoA uma especificação formal dentro do Geth (Go-Ethereum).

2018: A VeChain lança sua rede principal com Prova de Autoridade (PoA), utilizando 101 masternodes de autoridade operados por empresas e instituições reconhecidas.

2019: A testnet Görli é lançada em janeiro com o PoA (motor Clicke), tornando-se a primeira testnet multiplataforma do Ethereum – o que significa que funcionava em todos os principais clientes Ethereum, em vez de estar vinculada a uma única implementação.

2020: A BNB Smart Chain é lançada com Proof of Staked Authority (PoSA), combinando PoA com elementos DPoS – tornando-se a rede influenciada por PoA mais utilizada em termos de volume de transações.

2021: A Palm Network é lançada com PoA para aplicações NFT, com o apoio da ConsenSys e apresentando nós validadores conhecidos. A testnet Sepolia também é lançada este ano, inicialmente como uma testnet menor e permissionada, destinada a desenvolvedores de aplicações.

2022: A VeChain apresenta o PoA 2.0 com dispositivos de finalidade e produção de blocos baseada em comitês, resolvendo as limitações do projeto original do PoA.

2023: Em setembro, a testnet Holesky é lançada (uma rede de prova de participação, não de aquisição de contas) para assumir o papel da Görli nos testes de infraestrutura de staking e validação. Em novembro, a Fundação Ethereum anuncia a descontinuação planejada da Görli após a atualização Dencun, incentivando os desenvolvedores a migrarem para a Sepolia (para testes de aplicativos) ou para a Holesky (para testes de staking e infraestrutura).

2024: Görli é substancialmente desativada entre janeiro e abril, com Sepolia estabelecida como a principal testnet recomendada para desenvolvedores de aplicativos Ethereum – e, por ser baseada em PoA, ampliando o papel do PoA como a espinha dorsal da infraestrutura de testes do Ethereum.

2025: O próprio Holesky é descontinuado em setembro, sendo substituído pelo Hoodi (lançado em março) como a nova rede de testes de prova de participação (proof-of-stake) para testes de validadores e de protocolo – ilustrando que a infraestrutura de redes de testes do Ethereum (PoA e outras) continua a evoluir de forma contínua, diferentemente do papel mais estável do PoA em blockchains corporativas como a VeChain.

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Em termos simples

Pense na procuração como um sistema notarial. Somente notários licenciados e verificados (validadores) podem certificar documentos (blocos). Sua licença profissional e reputação estão em jogo, por isso são motivados a agir com honestidade.

É como um clube privado para membros, com uma política de entrada rigorosa. Não se pode simplesmente entrar – os validadores devem passar por verificação de identidade e atender a critérios específicos. Uma vez lá dentro, as operações são rápidas e organizadas porque todos são conhecidos e responsáveis.

Imagine um conselho de administração corporativo. Um pequeno grupo de indivíduos identificados (validadores) toma decisões (produz blocos) para a organização (rede). Eles foram escolhidos por suas qualificações e podem ser destituídos em caso de má conduta.

É semelhante à forma como um consórcio de bancos processa transferências interbancárias. Os bancos participantes (validadores) são entidades conhecidas com reputações reais em jogo. Eles não precisam competir nem comprovar riqueza – sua identidade fornece a confiança.

Imagine uma rede de vigilância comunitária com voluntários cadastrados. Somente membros identificados e verificados podem reportar incidentes (validar os quarteirões). Seus nomes e endereços reais estão registrados, portanto, eles são responsabilizados por falsos relatos.

Importante: O PoA é inerentemente centralizado – ele depende da confiança em um pequeno grupo de entidades conhecidas. Isso o torna inadequado para aplicações que exigem resistência à censura ou ausência de confiança. O PoA é mais adequado para aplicações corporativas, redes de teste e ambientes onde os participantes são conhecidos e regulamentados.

Principais recursos técnicos

Seleção e identidade do validador

  • Os validadores devem passar por um processo de verificação de identidade – sua identidade real é conhecida e registrada.
  • Os critérios de seleção normalmente incluem reputação profissional, capacidade técnica e prestígio organizacional.
  • O número de validadores é fixo ou só muda através de um processo de governança (não por participação no mercado aberto).
  • A identidade do validador serve como garantia de reputação – condutas impróprias prejudicam sua reputação profissional.

Motores de consenso

Dois mecanismos principais de Prova de Aquisição (PoA) têm sido usados ​​no ecossistema Ethereum:

Aura (Rodada de Autoridade):

  • Utilizado historicamente na testnet Kovan e em blockchains baseadas em Parity.
  • Os validadores se revezam na produção de blocos em uma ordem fixa de rodízio.
  • O tempo de bloco é determinístico e configurável (ex.: 4 segundos).
  • Simples e previsível, mas vulnerável à censura por um único validador durante sua vez.

Clique:

  • Formalmente especificado no EIP-225, usado em Görli, Sepolia e muitas redes privadas Ethereum.
  • Os validadores assinam os blocos em um padrão de rodízio ponderado.
  • Inclui assinatura por turno e fora de turno – o validador designado para cada bloco tem prioridade, mas outros podem assinar se o validador principal estiver indisponível.
  • Integrado ao Geth (Go-Ethereum), tornando-o um dos mecanismos PoA mais amplamente utilizados historicamente.

Processo de Produção de Blocos

  • Um conjunto predefinido de validadores é registrado no bloco gênese da rede.
  • Os validadores recebem slots de produção de blocos em um esquema de rodízio ou ponderado.
  • O validador designado para cada slot cria um bloco, assina-o com sua chave privada e o transmite.
  • Outros validadores verificam a assinatura em relação ao conjunto de validadores conhecidos.
  • Se o validador designado estiver offline, o próximo validador elegível produzirá o bloco após um tempo limite.
  • Os blocos são aceitos se assinados por uma autoridade válida – não é necessário minerar ou fazer staking.

VeChain PoA 2.0

O mecanismo PoA atualizado do VeChain adiciona diversas inovações:

  • Produção de blocos baseada em comitês: um comitê de nós de autoridade selecionado aleatoriamente valida cada bloco.
  • Dispositivo de finalidade: Os blocos alcançam finalidade por meio de um processo de votação no estilo BFT entre os membros do comitê.
  • Finalidade passiva de blocos: Blocos confirmados não podem ser revertidos, eliminando o risco de reorganizações da cadeia.
  • Nós de autoridade ativos e passivos: Alguns nós produzem blocos ativamente, enquanto outros verificam e votam na finalidade.

Vantagens desvantagens

VantagensDesvantagens
Taxa de transferência extremamente alta – A ausência de competição entre mineração e staking permite uma alta taxa de transferência de transações, embora os números exatos variem bastante conforme a implementação.Centralizado – Um pequeno grupo de entidades conhecidas controla a rede.
Finalidade quase instantânea – Os blocos são confirmados em segundos, com risco reduzido de reorganização dependendo da implementação.Não resistente à censura – Validadores podem conspirar para censurar transações.
Tempos de bloco previsíveis – O escalonamento round-robin produz blocos em intervalos regulares.Requer confiança – Os usuários devem confiar que os validadores agirão com honestidade.
Requisitos mínimos de hardware – Os validadores não precisam de equipamentos de mineração especializados.Participação pública limitada – Os usuários não podem se tornar validadores sem aprovação.
Eficiência energética – Sem quebra-cabeças computacionais ou competição de apostas.Risco de ponto único de falha – Comprometer um pequeno número de validadores pode comprometer a rede.
Implementação simples – Menos componentes do que PoW ou PoS.Concentração regulatória – Governos podem pressionar validadores conhecidos a cumprirem ordens de censura.
Responsabilização baseada na identidade – Os validadores são conhecidos e podem ser responsabilizados legalmente.A garantia reputacional é subjetiva – o PoA puro não apresenta perdas econômicas quantificáveis ​​(ao contrário de sistemas híbridos como o PoSA, que incorporam staking/slashing).
Ideal para empresas – Validadores reconhecidos atendem aos requisitos regulatórios e de conformidade.Não é adequado para casos de uso públicos e sem permissão – Contradiz o princípio de confiança descentralizada da blockchain.

Gestão de Risco

Segurança de Rede

  • Segurança das chaves de validação: as redes PoA são tão seguras quanto as chaves privadas de seus validadores – a violação da maioria das chaves significa controle total da rede.
  • Diversidade de validadores: Garanta que os validadores usem hardware, software, provedores de hospedagem e localizações geográficas diferentes para evitar falhas correlacionadas.
  • Monitoramento e alertas: Implemente monitoramento em tempo real para o tempo de atividade do validador, taxas de produção de blocos e comportamentos anômalos.
  • Rotação de chaves: Rotacione regularmente as chaves de validação e implemente esquemas de múltiplas assinaturas para o gerenciamento de chaves.

Riscos de Governança

  • Captura de validadores: Impedir que uma única entidade controle um número excessivo de vagas de validadores por meio de regras de governança e auditorias regulares.
  • Seleção transparente: Documentar e publicar os critérios de seleção dos validadores e manter relatórios de prestação de contas públicos.
  • Procedimentos de emergência: Defina procedimentos claros para remover validadores comprometidos ou maliciosos.
  • Conflito de interesses: Monitore situações em que as organizações validadoras tenham interesses comerciais conflitantes.

Considerações regulatórias

  • Preparação para conformidade: Identidades de validadores conhecidas tornam as redes PoA sujeitas à jurisdição regulatória – planeje para os requisitos de conformidade.
  • Privacidade de dados: Equilibrar os requisitos de transparência com as regulamentações de proteção de dados (RGPD, etc.)
  • Questões transfronteiriças: Validadores em diferentes jurisdições podem enfrentar requisitos regulatórios conflitantes.
  • Obrigações de censura: esteja ciente de que governos podem obrigar validadores identificados a censurar transações específicas.

Relevância cultural

O PoA ocupa uma posição polarizadora na comunidade blockchain:

  • Os puristas da blockchain rejeitam o PoA como fundamentalmente comprometido, pois sacrifica a descentralização e a ausência de confiança – uma crítica comum que considera as blockchains PoA funcionalmente mais próximas de bancos de dados distribuídos do que de blockchains "reais".
  • Os defensores da tecnologia blockchain empresarial adotam o PoA como uma solução pragmática que oferece os benefícios do blockchain (imutabilidade, transparência, auditabilidade) sem custos adicionais desnecessários.
  • A expressão "blockchain permissionada" é frequentemente usada como sinônimo de blockchains PoA, embora sejam conceitos tecnicamente diferentes.
  • O papel de longa data do PoA nas testnets do Ethereum (Kovan historicamente, Görli anteriormente, Sepolia atualmente) significa que quase todos os desenvolvedores do Ethereum usaram o PoA indiretamente.
  • O sucesso da BNB Chain (que utiliza PoSA, influenciado pelo PoA) amenizou algumas críticas, já que os usuários priorizam taxas baixas e transações rápidas em detrimento da pureza da descentralização, mesmo que a própria BNB Chain receba críticas em relação à concentração de validadores.

Exemplos do mundo real

1. Verificação da cadeia de suprimentos VeChain (2018-Presente)

Cenário: A VeChain utiliza PoA para impulsionar a verificação da cadeia de suprimentos para empresas em diversos setores, incluindo varejo, automotivo e serviços de certificação/inspeção.

Implementação: 101 nós mestres de autoridade, operados por organizações verificadas (empresas, universidades, órgãos governamentais), validam as transações. Os produtos são etiquetados com chips NFC ou códigos QR que registram os eventos da cadeia de suprimentos no blockchain. O mecanismo de Prova de Autoridade (PoA) visa fornecer processamento de transações rápido e confiável para grandes volumes de dados da cadeia de suprimentos.

Resultado: A VeChain registrou um grande volume de pontos de dados em casos de uso relacionados à segurança alimentar, autenticação de produtos de luxo e relatórios de sustentabilidade. O modelo PoA oferece a capacidade de processamento e a confiabilidade que as operações da cadeia de suprimentos corporativa exigem, mantendo a auditabilidade do blockchain.

2. Redes de teste Ethereum (Kovan, Görli, Sepolia)

Cenário: O Ethereum precisava de ambientes de teste confiáveis ​​onde os desenvolvedores pudessem implantar e testar contratos inteligentes sem colocar valores reais em risco.

Implementação: As testnets PoA utilizam um conjunto conhecido de validadores (normalmente equipes de clientes Ethereum e provedores de infraestrutura) para produzir blocos de forma confiável. Os desenvolvedores recebem ETH de teste gratuitos de faucets e podem implantar contratos, testar interações e simular as condições da mainnet. À medida que as testnets anteriores foram descontinuadas (Kovan, depois Görli), a Sepolia tornou-se a testnet PoA padrão para desenvolvedores de aplicativos, enquanto testnets não-PoA separadas (Holesky, depois Hoodi) assumiram o staking e os testes em nível de protocolo.

Resultado: As redes de teste PoA foram fundamentais para o desenvolvimento do Ethereum. A grande maioria dos protocolos DeFi, plataformas NFT e dApps são testados em redes PoA antes da implantação na rede principal, sendo valorizados por sua confiabilidade e velocidade em comparação com as redes de teste de prova de trabalho (PoW) anteriores.

3. Cadeia BNB (Prova de Autoridade em Staking) (2020-Presente)

Cenário: A Binance procurou criar uma plataforma de contratos inteligentes de alto desempenho que pudesse servir como uma alternativa de menor custo ao Ethereum.

Implementação: A BNB Chain utiliza um conjunto limitado de validadores selecionados por meio de uma combinação de staking de BNB e governança. O mecanismo PoSA produz blocos rapidamente com taxas geralmente bem abaixo de US$ 1. Os validadores são operados principalmente pela Binance e seus parceiros do ecossistema.

Resultado: A BNB Chain tornou-se um dos maiores ecossistemas DeFi em termos de TVL (Valor Total Lottery), hospedando diversos dApps, incluindo PancakeSwap e Venus, além de inúmeros projetos de jogos. Apesar das preocupações contínuas com a centralização, seu desempenho e baixos custos atraíram uma adoção substancial por parte dos usuários, principalmente em mercados emergentes.

4. Palm Network para NFTs (2021-Presente)

Cenário: A Palm Network foi criada como uma sidechain PoA otimizada especificamente para a criação e negociação de NFTs, com o apoio da ConsenSys.

Implementação: Um pequeno conjunto de validadores conhecidos opera a Palm Network, permitindo transações NFT com baixo consumo de gás. A rede possui uma ponte Ethereum para portabilidade de ativos e foi projetada para ser muito mais eficiente em termos de energia do que o modelo original de prova de trabalho do Ethereum.

Resultado: A Palm abrigou projetos NFT notáveis ​​e colaborações com artistas e instituições culturais. Seu modelo de Prova de Atitudes (PoA) demonstrou que o consenso conhecido e eficiente pode atender a casos de uso da indústria criativa onde os custos de transação e (na época) as preocupações ambientais eram prioridades.

Tabela de comparação

CaracterísticaProva de autoridadeProva de participaçãoProva de TrabalhoDPoS
Modelo de confiançaIdentidade/reputaçãoparticipação econômicaTrabalho computacionalParticipação delegada
validadoresPré-aprovado, identidade verificadaQualquer investidor (sujeito a mínimos)Qualquer mineiroDelegados eleitos
FinalidadeQuase instantâneo a rápidoVariável (segundos a minutos)Probabilístico (normalmente uma hora ou mais para alta precisão)Quase instantâneo a rápido
DescentralizaçãoMuito baixoMédio-altoAltoMédio baixo
Uso de energiaMinimoBaixoMuito altoMuito baixo
Caso de uso primárioEmpresarial, redes de testeBloqueios públicosBitcoin, blockchains com foco em segurançaCorrentes de alto desempenho
Barreira para validarAprovação/identidadeparticipação no capitalHardware de mineraçãoVotos da comunidade

Termos relacionados

  • Mecanismo de consenso – A categoria mais ampla que engloba PoA, PoS, PoW e outros protocolos de acordo.
  • Proof of Stake (PoS) – Um mecanismo de consenso que utiliza o interesse econômico em vez da identidade para validação.
  • Delegated Proof of Stake (DPoS) – Um mecanismo relacionado que combina votação por delegação com validação baseada em participação.
  • Proof of Work (PoW) – O mecanismo de consenso original da blockchain que utiliza competição computacional
  • Validador – Nós responsáveis ​​pela produção de blocos nos sistemas PoA, PoS e DPoS
  • VeChain – Uma blockchain pública de destaque que utiliza PoA para soluções de cadeia de suprimentos empresariais.
  • BNB Chain – Uma importante blockchain que utiliza a Prova de Autoridade Apostada (PoA).
  • Testnet – Redes de desenvolvimento que geralmente utilizam PoA para confiabilidade
  • Blockchain Empresarial – Blockchains privadas/de consórcio onde a Prova de Atitudes (PoA) é uma abordagem de consenso comum.
  • Descentralização – A principal concessão que as redes PoA fazem em prol do desempenho.

Perguntas frequentes

P: A Prova de Autoridade (PoA) é realmente um mecanismo de consenso em blockchain? R: Sim, mas com ressalvas. A PoA alcança consenso entre um conjunto conhecido de validadores por meio de confiança baseada em identidade, em vez de competição criptográfica ou incentivos econômicos. Os críticos argumentam que ela se assemelha mais a um banco de dados distribuído tradicional, enquanto os defensores observam que ela ainda oferece propriedades de blockchain, como imutabilidade, transparência e verificação criptográfica.

P: Como os validadores de PoA são selecionados? R: A seleção de validadores varia de acordo com a rede, mas normalmente envolve verificação de identidade, avaliação da capacidade técnica e, às vezes, votação de governança. Em blockchains empresariais, os validadores costumam ser membros de consórcios ou organizações verificadas. O processo geralmente não é aberto – você não pode simplesmente comprar sua entrada como acontece com o PoS.

P: Os validadores PoA podem censurar transações? R: Sim, essa é uma das principais limitações do PoA. Como os validadores são entidades conhecidas com poucos números, eles podem se coordenar para censurar transações ou endereços específicos. É por isso que o PoA não é recomendado para aplicações que exigem resistência à censura e é usado principalmente em ambientes corporativos e de teste.

P: A BNB Chain é uma blockchain PoA? R: A BNB Chain utiliza Proof of Staking Authority (PoSA), que é um híbrido de PoA e DPoS. Os validadores precisam tanto fazer staking de BNB quanto serem aprovados pela governança. Embora mantenha as características da PoA (validadores conhecidos, alto desempenho, conjunto limitado de validadores), o componente de staking adiciona uma camada de incentivo econômico não presente na PoA pura.

P: Por que as testnets do Ethereum usam PoA? R: Historicamente, o PoA tem sido preferido para testnets de aplicações porque oferece produção de blocos confiável e rápida sem exigir valor econômico real em jogo. Testnets anteriores com Prova de Trabalho (PoW), como a Ropsten, eram vulneráveis ​​a ataques de spam, enquanto o PoA garante que apenas validadores conhecidos produzam blocos, mantendo o ambiente de teste estável. Observe que as testnets de staking/teste de protocolo do Ethereum (anteriormente Holesky, atualmente Hoodi) usam Prova de Participação (PoS) em vez de PoA, pois são especificamente projetadas para espelhar o mecanismo de consenso real da rede principal.

P: As redes PoA podem escalar para milhões de usuários? R: Sim, em termos de processamento de transações. Redes PoA como VeChain e BNB Chain lidam com grandes volumes de transações diárias. O gargalo de escalabilidade em PoA geralmente não é a capacidade de processamento, mas sim a compensação da centralização – à medida que o número de usuários aumenta, a dependência da rede em um pequeno conjunto de validadores se torna uma preocupação de confiança mais significativa.

Fontes

  • Gavin Wood, “Cadeias Privadas de Proteção de Dados” (proposta original de 2015) – https://github.com/ethereum/guide/blob/master/poa.md
  • EIP-225: Protocolo de consenso de prova de autoridade de clique
  • VeChain – Whitepaper PoA 2.0
  • BNB Chain – Documentação de Prova de Autoridade Alocada
  • ConsenSys – Documentação da Rede Palm
  • Blog da Fundação Ethereum, “Atualização sobre o suporte de longo prazo do Goerli”

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