共識機制被譽為“區塊鏈的靈魂”。一提起共識機制，很多人會立馬想到 PoW、PoS、DPoS 等主流的共識機制。

其實，還有一類共識機制，目前正在大規模地落地應用。它比其他“主流”的共識機制更快，可擴展性更強，并且也不需要浪費大量的能源來挖礦。它就是 PoA（Proof of Authority，權威證明）共識機制。

零售行業的市場領導者沃爾瑪（Walmart），世界領先的飛機部件和集成系統制造商 GE 航空（GE Aviation），正在使用 PoA 來跟蹤供應鏈，而互聯網巨頭、區塊鏈“頭號大廠鐵粉”微軟公司（Microsoft）已創建了完整的基于 PoA 的企業產品線。

盡管如此，這種創新的共識機制還是存在一些與加密貨幣的基本原則相抵觸的問題，比如去中心化和匿名性。今天，我們就來深入了解下 PoA 權威證明機制，以及它的運用場景。

1. PoA 與其他共識算法的不同之處

PoA 共識算法與 PoW 共識算法不同，它完全不需要挖礦。在基于 PoA 共識算法的區塊鏈網絡中，所有的交易和區塊均由驗證人（Validator）處理。因此，相比于 PoW，PoA 無需花費大量資源來維護網絡的性能，從而使此類平臺的維護成本極低。

在 PoS、DPoS 共識算法中，用戶擁有的 Token 數量越多，他們成為節點、負責出塊的可能性就越大。而在 PoA 中，負責處理交易和驗證區塊的驗證人，必須經過一系列的審查，必須要保證自身的可靠性。所以，PoA 的驗證人非常關注自己的聲譽，聲譽是一項非常重要的資產，一般情況下驗證人也會公開自己的身份。

下面，我們用一個簡單的類比來說明下各類共識機制。

在一個自然形成的村落中，村民之間的各種交易、村里的公共基礎設施開支等賬目，由誰來記賬呢？可以有很多種方式方法。

1、如果是由村長或是村支書一個人來記賬，就屬于傳統的中心化記賬系統。這種記賬方法高效，但缺點也很明顯，那就是全村人必須要完全信任負責記賬的村長或村支書。如果村長或村支書作惡，篡改賬本，將會給整個村莊帶來損失。

2、如果將賬本完全公開，村民人手一份，但記賬權由全村的村民抽簽決定，每人抽一支，抽到記賬權的村民負責下一個月的記賬并享受一定的經濟回報，這就是 PoW 共識機制。誰家的人丁多，抽的簽就多，抽到記賬權的概率就大，這和 PoW 中誰投入的礦機多控制的算力大，誰挖出區塊的概率也就越大，有相似之處。這種記賬方法，整體上比較公平，但缺點是每隔一段時間（比如一個月）就要舉辦抽簽大會，費時費力。

3、如果將賬本公開，人手一份，但記賬權由村民通過投票決定，誰獲得的票數多，誰來記賬，或者投票選出 21 名代表來負責記賬。這就是區塊鏈中的 PoS/DPoS 共識機制。這種記賬方法效率相對較高，也考慮了一定的公平性，但缺點是容易形成拉幫結派、拉票現象。

4、如果將賬本公開，人手一份，但記賬權交由村里那些德高望重的長者來負責。負責記賬的長者，有年齡限制，比如必須要 45 歲以上，60 歲以下，必須要德高望重，名聲好，過去沒有什么重大的污點事跡，值得村民信任等等。這就是區塊鏈中的 PoA 共識機制，這些負責記賬的長者就是驗證人（Validator）。

從上面的類比中，我們可以看到，要成為 PoA 共識機制的區塊鏈網絡中的驗證人（Validator），要具備很多條件，有一定的準入門檻。

所以，采用 PoA 共識機制的大部分是有準入門檻的聯盟鏈和私有鏈。

2. PoA 共識機制的優點和缺點

即便是現在，還可以看到很多人為 PoW、PoS、DPoS 等共識算法孰優孰劣爭得面紅耳赤、不可開交。其實，共識算法并沒有那么明顯的優劣之分，只有是否合適之分，適合應用場景的共識算法就是好的共識算法。

PoA 共識機制中，節點可以無限多，但驗證人數量是有限的。節點主要是同步區塊鏈賬本信息，而驗證人則負責驗證交易、打包出塊。由于驗證人數量有限，PoA 共識機制的區塊鏈在效率、可擴展性上就遠遠超過像比特幣、以太坊這些主流的、去中心化程度高的公鏈。

由于存在準入門檻，PoA 共識機制在安全性上也有一定的保證。常見的安全問題，比如雙花，也就是一份錢使用多次，在 PoA 共識機制中能非常容易地避免掉，因為所有的交易都是驗證人進行驗證的。舉個例子，假設張三發起了雙花，同一筆錢既轉給了李四，又轉給了王五，驗證人在收到交易確認時，可以按照時間順序，直接把后一筆轉給王五的轉賬去掉，去確認轉給李四的交易，從而避免張三發起的雙花取得成功。

但如果驗證人自己作惡，自己發動對網絡的攻擊或者篡改賬本，就很容易對整個區塊鏈網絡造成傷害。對此，很多采用 PoA 共識機制的區塊鏈會采用多重簽名機制來避免單個驗證人作惡，或者讓驗證人來自不同的區域、不同的利益集體，從而避免作惡。

3. PoA 共識機制的應用落地

PoA 共識機制的一大應用場景是物流，它涉及產品供應鏈跟蹤以及商品、組件的驗證。PoA 算法的透明性和速度使物流操作員可以實時跟蹤任何產品，以最大程度地提高交付效率。

世界領先的飛機部件和集成系統制造商 GE 航空（GE Aviation），就使用了 Microsoft Azure 提供的區塊鏈，利用 PoA 來改善零件的跟蹤和維修。GE 航空數字集團的區塊鏈負責人 David Havera 說：

“在此之前，我們不得不手動提取歷史記錄，記錄零件的制造地點和維修人員，這花費了數月甚至數年的時間?，F在，我們只需掃描一部分，就可以實時掌握相關的動態?！?/p>

零售巨頭沃爾瑪也已經將 MediLedger 納入其跟蹤系統，以提高供應鏈管理效率。MediLedger 項目使用的是以太坊區塊鏈的企業版，通過 PoA 共識算法來跟蹤藥品的來源。今年 6 月 25 日，沃爾瑪在報告中稱，到 2020 年，通過區塊鏈技術對產品進行的跟蹤將涵蓋 40% 以上的蔬菜銷售額和 12.5% 的海鮮產品銷售額。

此外，聯合國世界糧食計劃署還使用了 Parity Ethereum 網絡來跟蹤交貨和余額結算，從而消除第三方金融服務提供商。

以太坊區塊鏈上的著名去中心化穩定幣平臺——MakerDAO，就與采用了 PoA 共識算法的 POA Network 項目合作，推出了美元穩定幣 DAI 的映射版本——xDai 和對應的 xDai 區塊鏈。

xDai 區塊鏈屬于以太坊區塊鏈的一個側鏈，也采用了 PoA 共識機制，平均 5 秒出塊。xDai 區塊鏈解決了 DApp 的費用無法與美元進行錨定的問題，因為使用以太坊上的一些 DApp，用戶需要支付 ETH 或特定的 ERC-20 Token，而 ETH 和 ERC-20 Token 的價格波動大。有了 xDai 區塊鏈，DApp 可以運行在 xDai 區塊鏈上，使用穩定幣 xDai 作為結算工具。

4. 小結

盡管基于 PoA 的區塊鏈放棄了去中心化的原則，但各種案例表明，該算法可以在面向企業的環境中成為一個很好的工具。

來自 Ethereum Express 的 Miller 評論道：“由于大多數區塊鏈網絡的分散性質，權益證明共識算法（PoS）并不總是適用于某些企業和公司。相比之下，基于 PoA 的系統可能是代表私有區塊鏈的最佳解決方案，因為該算法的性能明顯更高?！?/p>

來自微軟的 Kaushik 持相同觀點，并補充說將 PoA 集成到其流程中的公司“具有兼容性，同時仍保持有效的多方協作的優勢，雖然這會失去一定程度的權力下放?！?/p>

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