什么是区块链三难困境？

区块链技术是21世纪最伟大的创新之一，使用了独特方法实现去中心化，这。但若要让广泛的用户接受加密资产，加密资产必须具备去中心化以外的优势，即还应具备可扩展性和足够快的速度，才能适应不断增长的需求。

然而，大多数加密货币不能同时平衡这三种特征。因此，他们不得不牺牲其中一种特征来增强另外两种特征。这种现象在加密世界中被称为区块链三难困境。

尽管三难困境为加密货币全球采用带来了严峻挑战，但它并非不可战胜。加密领域出现了很多开发人员和能人，他们提出了多项解决该问题的举措。本文将讨论此类举措。首先，让我们详细了解什么是区块链三难困境。

加密技术的三大核心特征

去中心化

去中心化是使加密资产如此有魅力的一大特征，是指夺走中央实体的控制权，将其分配给各个较小的实体。因此，没有人能垄断去中心化平台上的决策。

这与当今金融界的各种工作机制有很大的差异。例如，中心化平台银行向您保证您的货币资产很安全，以换取对您资产的完全控制。在中心化金融中，规则由一小群人制定并执行。如果银行决定如此，您的取款甚至可能遭到拒绝。

相反，加密货币的运行则不同。它没有单一实体或团体负责运行网络，而是网络上的每个人都可运行一个节点并确认交易。交易得到确认后，它们就会被添加到数字分类账中并永久存储在这里供所有人查看。

然而，虽然加密货币是去中心化的，这让它们比银行更具吸引力，但它们也存在一个独特的问题。网络信息传播可能需要一些时间，这是因为网络上的每个人（或者至少是大多数人）都需要确认交易的真实性。

这可能导致缓慢的区块链运行速度，尤其是当需要处理大量交易时更是如此。通常，比特币会在10分钟内在区块链上确认其交易。但是，当高交易需求导致区块链拥塞时，可能需要数小时甚至数天才能确认交易。

为了解决这一问题，区块链需要扩展性为增加采用做准备。那如何做到这一点呢？接下来我们将向您介绍三难困境的第二个因素——可扩展性。

可扩展性

区块链可扩展性是指网络在不牺牲效率的情况下能处理越来越多的交易的能力。区块链完全需要提高其成为主流的潜力。然而，尽管这很重要，但许多区块链仍在努力实现可扩展性。

区块链的去中心化特性是抑制可扩展性的一个主要原因。网络的参与者越多，确认交易的“距离”就越远。这对银行和其他中央机构来说更容易，因为他们不必担心在做出决定之前与所有网络成员共享信息，所以交易速度要快得多。

例如，万事达卡每秒最多可处理5,000笔交易；而Visa每秒可处理高达24,000笔交易。相反，比特币每秒只能处理大约7笔交易；以太坊目前可以扩展到每秒15笔交易——这速度还远远不够！

使用的共识机制是导致许多区块链难以扩展的另一个原因。有些共识机制（如工作量证明共识机制）是耗能型的，需要大量的计算能力。因此，它们的速度自然更慢。

虽然速度很慢，但工作量证明机制机制非常安全。那么，问题来了：应该在多大程度上牺牲安全性来获得可扩展性？此时，我们将讨论三难困境的第三个特征——区块链安全。

安全性

因为任何人都能参与像加密货币这样的去中心化系统，所以这一系统更容易受到恶意攻击。因此，区块链系统必须提高安全性才能抵御这些攻击并让用户对网络产生信任。那么，这种安全性是如何实现的呢？

去中心化本身就是促成这种安全性的主要因素。网络的去中心化程度越高，恶意行为者就越难得逞。这是因为去中心化系统的参与者遍布全球，每个参与者都反复确认网络的效率。

除了去中心化之外，每个加密区块链都有其安全措施。这些措施通常与使用的数字签名和共识机制相关。

数字签名（或哈希函数）是一种数学代码，用于标识区块链中的每个数据块。数字签名设置后，就不能更改。网络的其余部分会迅速识别并立即抵制任何更改尝试。因此，本质上区块链是不可变的，网络是值得信赖的。

区块链的共识机制是指网络做出决策的方式。工作量证明是第一个共识机制。它要求参与者通过称为挖矿的过程验证交易。挖矿需要大量的能源，占用巨大的计算能力。因此，对于任何恶意行为者而言，发起攻击的门槛都很高且很严格，从而保护了整个网络。

为什么会有区块链三难困境？

一个完美的区块链不仅应是去中心化的，而且应是安全且可扩展的。然而，开发人员通常不得不适当牺牲其中一个特征以增强其他特征，从而实现本文讨论的三大核心特征。

例如，要提高可扩展性的，很明显需要减少参与者的数量，让网络能够处理更多的负载。但这将削弱其去中心化特征，同时还会损害其安全性，因为这样做降低了黑客攻击区块链所必须克服的障碍。

如此，三难困境出现了。当三大核心特征似乎无法共存时，要如何实现完美的区块链？

三难困境的解决方案

战胜区块链三难困境不是一个人的工作。不同的开发人员开发了解决不同级别问题的解决方案。我们可以将这些解决方案分为第一层（layer-1） 和 第二层（layer-2）解决方案。

L1解决方案

这些解决方案通过更改或修改原始区块链层的设计来解决三难困境。我们将介绍两种这类解决方案。

分片

顾名思义，分片是将较大东西分为较小部分。因此，分片是指将区块链分成不同的部分，每个部分都有能够处理其交易的分类帐。各种分片连接到主链，由主链管理。

因此，分片从单个链中移除负载并将其拆分到分片中，这让网络更快，同时也不会损害区块链的去中心化特性和安全性，因为协议保持不变。NEAR区块链项目就实施了分片解决方案。

可扩展的共识机制

除了工作量证明之外，还有其他共识机制。其中一些机制是为了解决区块链三难困境而创建的。以权益证明（PoS）机制为例。在这种机制中，参与者不需要很高的计算能力，而只需抵押或锁定他们的代币来验证交易。

这会带来更高的可扩展性，而不会削弱去中心化特性。随着更多参与者加入网络，也会变得更加安全。以太坊就是使用这一方案的很好案例。虽然以太坊使用PoW机制，但它每秒只能处理大约20笔交易。但是，随着以太坊过渡到PoS机制，该网络在未来能处理高达每秒100,000笔交易！

L2解决方案

这类解决方案不会改变底层区块链。相反，他们找到了通过在现有区块链框架上构建来解决问题的方法。具体方案如下：

侧链和平行链

侧链和平行链是为与原始链一起运行而创建的备用区块链。与分片不同的是，它们不是主区块链的片段，而是完全不同的区块链，通过处理一些负载来减轻主区块链的负载，从而实现相同的目标。

侧链仅与主链或中继链通信，而平行链除了与主链通信之外还会相互通信。实施侧链的例子有以太坊区块链的Polygon (MATIC)，而Polkadot 和 Kusama 网络则是实施平行链项目的实例。

比特币闪电网络

这个网络由由Thaddeus Dryja和Joseph Poon于2015年开发，是在比特币网络上运行的L2协议，可提高网络的速度和负载能力。

闪电网络是一种链下支付渠道，只有第一笔和最后一笔交易记录在比特币区块链上。中间的所有其他交易都是离线处理的，不会增加比特币区块链的负载。由于支付渠道最终在区块链上登记，因此交易速度更快并且仍然安全。

这种离线分流让比特币闪电网络获得了出色的可扩展性，每秒能处理多达一百万笔交易，这个交易量是巨大的！可阅读本文更详细地了解闪电网络。

结语

区块链技术是一项突破性的发明，有望颠覆金融和科技行业。这一技术还相对较新，因此在获得全球采用之前还需应对艰巨的挑战。其中一个挑战是区块链三难困境。但如本文所讲，这并不是一个无法克服的问题。随着各种解决方案的开发与推出，三难困境也将会在发展中消除。