ScienceDirect Available online at

4.
 
Proof of Authority implementation based on VeChain proof of consensus algorithm 
For the Decision Blockchain we chose the VeChain proof of consensus algorithm that is described in 
more detail in the official documentation of VeChain Foundation [16]. 
The consensus protocol of any blockchain must contain the following mandatory information: the 
timestamp when the block was produced and the identity of the entity that generated the block. In order for the 
protocol to be complete it also needs an algorithm for deciding the legitimate branch at any given time that will 
go into the trunk of the blockchain. 
The VeChain Blockchain blocks are produced every Δ seconds. The genesis block being timestamped 
with 
t
0
. 
Any block with the height n > 0 at t
n
, will have a timestamp that satisfies the following: t
n
=t
0
+ m∙
∆
where m 
∈
N and m ≥ n
.
To satisfy security constraints VeChainThor uses a deterministic pseudo-random process (DPRP) and 
the concept of “active/inactive” status if a master node is a legitimate option to produce block B(n,t), with height 
n and timestamp t. Using this method t must satisfy (t-
t0) mod Δ=0. So to answer who generates the block, a 
pseudo-
random number is generated γ(n,t) by:
γ(n,t) = DPRP(n,t) 
≜
hash(n
∘
t)
;
(1) 
where 
∘
is the operation that concatenates two byte-arrays. 
A
B
denotes the set of master nodes with the “active” status associated with B, so to verify if a is 
legitimate master node for producing B(n,t) the following relation is defined and shown in Fig 3.: 
A
a
B(n,t)
 = 
A
PA(B(n,t))
∪
a
; 
where PA(.) gives the parent block.
(2) 
The computed index i
a
(nt) is as follows: 
i
a
(nt) = γ(n,t) mod ||A
aB(n,t)
||
(3) 
A deciding master node produces B(n,t) if and only if A
a
B(n,t)
[
i
a
(n,t)
] 
= a.
In Fig. 3 the status update is illustrated, showcasing four time slots {t1, t2, t3} for block production. The blocks 
with solid lines mark the unverified blocks produced on time while the dashed ones are the missing blocks. Using 
equation (3) the system can compute, for each time slot, the index of the responsible master node. As seen from 
the equation (3) and (4), after the system verifies B(n, t3) the status gets updated. 
 
 
A
a*
B(n,t2)
[
i
a*
(n,t
2
)
] 
⬅
inactive 
a*
⬅
active; where a* is the signer of
B(n,t
3
) 
Fig. 3 Status update diagram 

---

 
Manuel Adelin Manolache et al. / Procedia Computer Science 199 (2022) 580–588 
585
Manuel Adelin Manolache, Sergiu Manolache, Nicolae Tapus/ Procedia Computer Science 00 (2021) 000
–
000
 
One of the most popular PoA Blockchains is VeChain[13], even though no official list of Authority 
Nodes exists, and only very few actors have confirmed their status: DNV GL [14], CA Hrenheit [15].