区块链不可能三角是由 Vitalik Buterin（以太坊的创始人之一）在2017年提出的一个理论，他指出了在区块链中存在的去中心化、安全性和可扩展性之间的平衡难题。这三个特性在区块链中互相交织影响，一个特性的增强往往会伴随着其他特性的减弱，由此形成了不可能三角。

区块链不可能三角

去中心化

“去中心化”是区块链的典型特性之一，区块链通过使用分布式储存与算力，使得整个网络节点的权利与义务相同，每个人都可以公开透明地看到数据与交易。同时，去中心化的特性使得区块链中的数据副本分布在多个节点，而不是集中在单一实体或服务器上，这种分布式结构确保了数据的安全性和稳定性。
由于该规则基于密码算法而不是信用证书，因此区块链不需要中介与信任机构背书，从根本上简化了传统的信任机制，在没有第三方参与的情况下，交易双方也可以通过区块链的特性实现互信与协作。
但由于去中心化的网络需要所有节点达成共识，导致处理速度较慢，交易确认时间较长，在很大程度上会限制系统的性能和可扩展性。

安全性

安全性是区块链网络的首要支柱，一个稳健的区块链网络必须具备能够抵抗恶意攻击的能力，缺乏安全性将使区块链失去其真正的价值。
以比特币区块链的安全性为例，比特币区块链结合了密码学技术和工作量证明（PoW）的共识机制。在密码学的角度上，每个区块都有独特的数字签名，即“哈希值”，任何数据的篡改都会导致哈希值的变化，因此可以保证数据以无法被篡改的方式连接在一起。而工作量证明（PoW）是通过节点解决复杂数学问题来确认交易和创建新区块，攻击者需要掌控超过一半的计算能力才能成功攻击，保障了数据的安全性和网络的稳定性。除此之外，网络中参与者的增加也有助于提升安全性，随着参与者数量的增加，不法分子更难掌控整个系统，避免了“51%攻击”的风险。
尽管安全性的保障非常重要，但与此同时，无论是PoW还是密码学等技术，都会因为算力复杂而导致效率降低，对区块链的可扩展性造成影响。

可扩展性

可扩展性是指区块链系统处理交易信息的能力，区块链的可扩展性极大程度上取决于交易处理性能即TPS（每秒处理交易笔数），由于现有的区块链系统在处理大规模交易时面临严重的性能问题，因此可扩展性是当前区块链发展的一个重要瓶颈，
在去中心化的区块链系统中，每一笔交易都需要在所有节点上达成一致，这种方式保证了系统的安全性和去中心化，但同时也限制了系统的可扩展性。随着节点数量的增加，验证交易所需的时间和带宽成本也会相应增加，导致系统性能下降。目前，比特币网络TPS约为7，以太坊网络约为14，对比全球支付平台Visa平均每秒63000TPS的效率，主流区块链系统的TPS显得过于低下，是实际应用中的最大障碍。
虽然可以通过采取一些技术和机制来提升交易效率，如Solana的平均TPS可以达到2000，ICP的平均TPS可以达到3000，但这些技术必然会在一定程度上对区块链的去中心化造成影响。

区块链不可能三角的现状

据彭博社2022年报道：“截至9月，比特币每秒难以处理超过7笔交易，而第二热门的以太坊网络每秒交易量在15笔左右。与传统交易平台对比，这简直慢得让人怀疑人生。”
如果区块链技术未来要服务于更广泛的社会，面对和传统平台同样数目的用户，可扩展性是区块链升级的必经之路。但如果想要扩展网络，则需要减少参与网络的参与者数量，但这样就会影响区块链去中心化的核心。同时，参与者变少还会导致受到攻击的几率增加，使得安全性降低。
当出现三者无法兼顾的情况时，人们在这个“不可能三角”中仍然会选择区块链核心目标的去中心化和作为网络基石的安全性。在这样的现状下，单链处理交易数量严重受限，可扩展性成为了区块链发展的瓶颈。
综上所述，在目前的区块链中，当去中心化与安全性这两项重要特性紧密绑定时，可扩展性往往难以实现，三者此消彼长，不可能三角由此形成 。

区块链三元悖论的解决方案

在实际应用中，尽管仍未出现兼顾三者的完美方案，但通过不断努力和尝试，已经诞生了一些广泛使用的解决方案。

Layer-1解决方案

Layer-1解决方案指的是在区块链技术中，针对底层协议进行改进和优化，以提高整体网络的性能、安全性和可扩展性的解决方案。通过对区块链底层协议的调整和升级，可以实现更高的交易吞吐量、更低的交易费用以及更好的去中心化程度。
较为典型的Layer-1解决方案是以太坊2.0，它采用了Proof of Stake（PoS）共识机制取代了原来的Proof of Work（PoW），从而提高了交易确认速度和网络的可扩展性，同时降低了能耗。除此之外可以参考Solana区块链，它通过采用一种名为Proof of History的新型共识算法，实现了高达每秒几千次的交易处理能力，同时保持了较低的交易费用。

Layer-2解决方案

Laye-r2解决方案是建立在区块链底层协议之上的扩展性解决方案，旨在提高交易处理速度、降低成本并改善用户体验，同时减轻底层区块链网络的负担。这些解决方案通过在链下进行交易结算和数据处理，实现高效的扩展，同时不会直接影响主链，保留了底层区块链的安全性和去中心化特性。
较为典型的Layer-2解决方案是用于比特币网络的闪电网络（Lightning Network），它允许用户进行快速且低成本的微支付，减轻了比特币主链的交易压力。另一个例子是Rollups，这是一种用于以太坊上的Layer2解决方案，通过将大量交易数据压缩在一个单一的区块中，显著提高了以太坊的扩展性和吞吐量，同时保持了安全性和去中心化。这些Layer2解决方案为区块链网络带来了更高的效率和可扩展性，为用户提供更好的交易体验。