譯者 | 李睿

審校 | 孫淑娟

人們需要保持社交、工作和睡眠之間的平衡，并且努力和諧相處。同樣的概念也反映在區塊鏈的三難困境中。

區塊鏈三難困境是一個術語，指的是現有區塊鏈的局限性：可擴展性、安全性和去中心化。這是一個存在了幾十年的設計問題，其問題的本質是找到一種方法，在不使用太大或太貴的存儲設備的情況下，安全地將數據存儲在一個更小、更輕的容器中。

如上所述，區塊鏈三難困境由三種場景組成，但是在深入討論之前，先簡要地概述一下去中心化、安全性和可擴展性。

（1）去中心化是指權力從單一的企業、政府部門或其他大型集團轉移到幾個較小的組織。例如，在區塊鏈三難困境中，去中心化賦予世界各地的人們使用他們的計算機(稱為“節點”)進行管理的權力，而不是讓集中的一方控制整個網絡。

（2）安全性要求區塊鏈是安全的，但不能完全免受黑客攻擊。例如，如果黑客控制51%的網絡，他們可以改變交易發生的方式，在網絡中竊取受害者的資金。

（3）區塊鏈中的可擴展性與業務中的可擴展性相同；這意味著在保持相同的交易速度和輸出的同時，網絡的規模在未來可以增長多少。

當可擴展性和去中心化協同工作時，安全性往往會受到威脅。這是因為安全限制了有助于去中心化網絡增長的變化。此外，運行去中心化網絡所需的工作量限制了可擴展性。

本文將讓人們了解區塊鏈三難困境的細節，并了解不同的可用解決方案。

一、區塊鏈三難困境中三個核心要素的重要性是什么?  

1.去中心化

去中心化網絡強調了區塊鏈依賴于足夠大的利益相關者群體的重要性。去中心化可以在不同的層面上看到，例如挖礦者的數量、完整的節點、活躍的開發人員等。重要的是要記住，并非所有的區塊鏈都是類似地去中心化。

（1）去中心化網絡的優點

去中心化使得共識成為可能，而無需強迫用戶信任單個實體。去中心化是一件好事，因為它使系統更加穩定。它可以防止網絡被關閉，所以任何人都可以使用它。

（2）去中心化網絡的缺點

去中心化降低了網絡的速度，增加了處理交易的時間。它的成本很高，因為增加了冗余，所以它只適用于某些應用程序。

2.可擴展性

可擴展性是區塊鏈系統在不影響性能的情況下支持規模增長(更多用戶、更多用例以及最終更多交易)的能力。

使用區塊鏈的人數如何增長? 有兩種方法(或這兩種方法的混合)：

• 減少檢查交易的團體數量(在去中心化上的妥協)。
• 減少阻塞時間，使網絡更容易(在安全性上妥協)。

（1）注重可擴展性網絡的優點

它可以讓網絡處理大量的交易，在安全優先級較低的應用程序中很有用，比如社交消息應用程序。

（2）關注可擴展性網絡的缺點

如上所述，增長能力可能意味著安全性降低。此外，隨著網絡的發展，共識機制也必須如此，這可能會導致更多的集中。

3.安全性

區塊鏈保持交易不可逆性的能力就是其安全性。它通過強迫網絡參與者浪費資源來獲得激勵——網絡參與者的資源支出越大，區塊鏈就越安全。

在最近的一次以太坊經典（ETC）的黑客攻擊中，網絡攻擊者重組了4000多個區塊，并將價值約100萬美元的ETC翻倍。

網絡攻擊者為什么成功？因為與所獲取的價值相比，獲取整個網絡51%以上的哈希值的費用微不足道。簡而言之，這4000個區塊中的財富遠遠超過了網絡參與者部署的資源。

（1）強調安全的區塊鏈優勢

實現比傳統價值轉移更快、更便宜的更大價值轉移。

（2）以安全為重點的網絡的缺點

需要更多的資源，即更大的財務投資。

公共區塊鏈的安全性由網絡參與者提供；更高的安全性會導致更大的網絡效應，而這種網絡效應很難重現。

二、這些因素之間的相互作用如何導致出現問題

以太坊是觀察到的三難困境的最新例子。如今，各行業中大多數去中心化應用程序(dApps)都基于以太坊。以太坊是從去中心化金融(DeFi)協議到不可替代代幣(NFT)交換的所有產品的首選資源。隨著去中心化應用程序的普及，以太坊平臺的使用率提高。

但擴展性問題仍在繼續增長! 可悲的是，擴展性問題變得更糟了。以太坊的規模不能超過一定的限制。因此，對于某些人來說，與區塊鏈打交道的交易費用變得非常昂貴。以太坊交易成本的增加是三難困境的一個例子，在這種情況下，擴展以太坊需要犧牲安全性或去中心化。在以太坊的情況下，通過限制每秒的交易數量(可擴展性)來優先考慮去中心化和安全性。用戶向挖礦者支付額外的交易費用，以確定交易的優先級。

給定類似的安全特征，可以得出結論，可擴展性與去中心化成反比。假設兩個工作量證明區塊鏈在去中心化方面是相同的。可以把區塊鏈的安全性看作是它的哈希率。哈希率越高，確認時間越短，安全性隨著可擴展性的增加而增加。因此，在不斷去中心化的情況下，可擴展性和安全性是對應的。

因此，區塊鏈不能同時針對去中心化、安全性和可擴展性在質量方面進行優化。與其相反，它必須使用多個配置文件進行權衡。因此，根據區塊鏈的三難困境，公共區塊鏈無法實現必要的去中心化、安全性和可擴展性。

三、制定了哪些不同的策略?  

最近，許多擴展策略已經被開發出來。例如，閃電網絡（Lightning Network）是比特幣區塊鏈的一個組成部分，而以太坊以其Arbitrum網絡而聞名。

閃電網絡通過主要區塊鏈網絡上的私有鏈外渠道利用智能合約的功能。鏈下路線允許更快、更便宜的交易。值得注意的是，通過將交易轉移到遠離主鏈的地方，閃電網絡減輕了主鏈的壓力。用戶不再需要支付挖礦費用或在較長時間內等待區塊確認。

Arbitrum使以太坊用戶能夠在鏈下結算，提高交易速度和效率。

Arbitrum采用獨特的共識過程和數據壓縮來加快交易，同時保持低廉的交易成本。此外，它將多個智能合約組合成其鏈上的單個對象，使它們更易于使用。

Algorand是2017年成立的另一種加密貨幣，據稱已經解決了區塊鏈三難困境。Algorand采用權益證明(PoS)，其中只有加密選擇的驗證者可以用他們的令牌來驗證下面的區塊，這有助于減少幾個指數的驗證節點數量，提高交易速度和區塊安全性。

四、有哪些不同的方法使區塊鏈可擴展?  

可擴展性是區塊鏈尚未被廣泛使用的最大原因。因此，區塊鏈需要有效的擴展解決方案。人們正在制定許多不同的解決方案。令人驚訝的是，有不同的方法來解決這個問題。每個解決方案都提供了不同的方法來處理區塊鏈的擴展問題。

1.Layer 1解決方案  

Layer 1解決方案修改區塊鏈網絡的基本軟件。因此，Layer 1解決方案通常被稱為“鏈上擴展解決方案”，以描述其操作。

Layer 1解決方案增強了區塊鏈網絡最關鍵的方面，例如增加塊大小限制或減少驗證區塊所需的時間。分片(Sharding)、隔離見證(SEGWIT)和硬分叉(hardfork)是用于擴展Layer 1區塊鏈的三種最流行的技術。

2.區塊鏈分片

區塊鏈網絡是一個巨大的數據庫，有許多節點可以驗證數據。每個節點必須驗證整個網絡的交易。

分片將區塊鏈網絡劃分為可管理的分片。節點將驗證分片數據，而不是確認網絡數據，這減少節點工作量，提高系統效率。

區塊鏈分片有三種類型：

（1）網絡區塊鏈分片創建了不同的分片。此外，所有分片同時執行交易，從而提高了區塊鏈網絡性能。

（2）交易分片將需要通過分片進行身份驗證的交易分組。

（3）狀態分片將分類帳劃分為存儲獨立部分的分片。

3.隔離見證

SEGWIT是“隔離見證”的縮寫，是區塊鏈Layer 1擴展選項的另一個重要補充。

隔離見證是對比特幣區塊鏈網絡協議的改進，它改變了數據存儲的方式和位置。它有助于消除綁定到每個交易的簽名數據，并為交易釋放更多空間和容量。

重要的是要知道，交易中大約70%的空間被數字簽名占用，數字簽名證明發件人擁有并有權使用現金。因此，如果數字簽名被刪除，可能會有更多的空間進行新的交易。

4.Rollups

Rollups在Layer 1區塊鏈之外執行交易，并在達成共識后發布它們。這分離了Layer 1性能流程的重要部分。該解決方案的一個重要方面是零知識Rollup(ZK-Rollup)，它處理數百個鏈下傳輸并隨后上傳。它加快了交易處理速度，是提高性能最有效的方法之一。

五、Layer 2可擴展性的解決方案

主區塊鏈網絡的變化對Layer 1或鏈上擴展方法是否有效有很大影響。

鏈下擴展選項包括第二層或Layer 2擴展選項。Layer 1解決方案是構建在主區塊鏈之上的不同協議。在這些類型的解決方案中，來自主區塊鏈的交易被“卸載”到次要協議。Layer 2解決方案可以幫助解決空間和網絡擁塞等問題。主流的Layer 2解決方案包括狀態通道和非側鏈。

1.嵌套區塊鏈

嵌套在另一個區塊鏈中的區塊鏈存在，其中Layer 1區塊鏈將處理委托給分層區塊鏈。因此，開發定制的解決方案非常簡單。它被認為是用最少的努力解決區塊鏈三難困境的最好、最簡單的方法之一。最著名的例子是Ethereum Plasma，它利用錨定在主鏈上的二級區塊鏈，可以提供欺詐證據來仲裁糾紛。

2.狀態通道

狀態通道的交易處理和區塊鏈網絡的容量被委派。它的節點不需要驗證，使得附近的資源更容易滿足其需求。Layer 1網絡只需要將通道的最終狀態存儲在區塊鏈上。

3.側鏈

側鏈是一個獨立的區塊鏈，通過雙向釘住連接到主區塊鏈。它增強了現有區塊鏈的互操作性和處理能力。例如，比特幣的網絡可以使用側鏈更快地執行交易。這是人們提高比特幣性能的許多方法之一，盡管從理論上來說是不可行的。

六、結語

隨著區塊鏈應用需求的不斷增長，越來越多的企業對去中心化網絡表現出興趣。但是區塊鏈的三難困境給這些區塊鏈網絡的可擴展性帶來了巨大的挑戰。盡管已經引入了一些潛在的解決方案來提高區塊鏈的可擴展性，但這些解決方案中并沒有多少能夠成功地提供急需的緩解措施，而這些擴展解決方案包括Layer 1解決方案和Layer 2解決方案，都是在實踐中區塊鏈可擴展性問題的可行答案。

想要為企業的業務創建一個面向未來的區塊鏈解決方案，但由于缺乏正確熟練的專業知識而停止？不用擔心。一些敏捷的軟件開發機構在知識淵博和有才華的開發人員的幫助下，為減少區塊鏈延遲提供可靠的擴展解決方案。

原文鏈接：https://dzone.com/articles/what-is-blockchain-trilemma-and-how-could-it-be-so