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(qū)塊鏈的三難困境中。

區(qū)塊鏈三難困境是一個術語，指的是現(xiàn)有區(qū)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(zhì)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(shù)據(jù)存儲在一個更小、更輕的容器中。

如上所述，區(qū)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(yè)、政府部門或其他大型集團轉(zhuǎn)移到幾個較小的組織。例如，在區(qū)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(jié)點”)進行管理的權力，而不是讓集中的一方控制整個網(wǎng)絡。

（2）安全性要求區(qū)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(wǎng)絡，他們可以改變交易發(fā)生的方式，在網(wǎng)絡中竊取受害者的資金。

（3）區(qū)塊鏈中的可擴展性與業(yè)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(wǎng)絡的規(guī)模在未來可以增長多少。

當可擴展性和去中心化協(xié)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(wǎng)絡增長的變化。此外，運行去中心化網(wǎng)絡所需的工作量限制了可擴展性。

本文將讓人們了解區(qū)塊鏈三難困境的細節(jié)，并了解不同的可用解決方案。

一、區(qū)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(wǎng)絡強調(diào)了區(qū)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(shù)量、完整的節(jié)點、活躍的開發(fā)人員等。重要的是要記住，并非所有的區(qū)塊鏈都是類似地去中心化。

（1）去中心化網(wǎng)絡的優(yōu)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(tǒng)更加穩(wěn)定。它可以防止網(wǎng)絡被關閉，所以任何人都可以使用它。

（2）去中心化網(wǎng)絡的缺點

去中心化降低了網(wǎng)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(qū)塊鏈系統(tǒng)在不影響性能的情況下支持規(guī)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(qū)塊鏈的人數(shù)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(shù)量(在去中心化上的妥協(xié))。
• 減少阻塞時間，使網(wǎng)絡更容易(在安全性上妥協(xié))。

（1）注重可擴展性網(wǎng)絡的優(yōu)點

它可以讓網(wǎng)絡處理大量的交易，在安全優(yōu)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(wǎng)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(wǎng)絡的發(fā)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(qū)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(wǎng)絡參與者浪費資源來獲得激勵——網(wǎng)絡參與者的資源支出越大，區(qū)塊鏈就越安全。

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

網(wǎng)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(wǎng)絡51%以上的哈希值的費用微不足道。簡而言之，這4000個區(qū)塊中的財富遠遠超過了網(wǎng)絡參與者部署的資源。

（1）強調(diào)安全的區(qū)塊鏈優(yōu)勢

實現(xiàn)比傳統(tǒng)價值轉(zhuǎn)移更快、更便宜的更大價值轉(zhuǎn)移。

（2）以安全為重點的網(wǎng)絡的缺點

需要更多的資源，即更大的財務投資。

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

二、這些因素之間的相互作用如何導致出現(xiàn)問題

以太坊是觀察到的三難困境的最新例子。如今，各行業(yè)中大多數(shù)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(xié)議到不可替代代幣(NFT)交換的所有產(chǎn)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(xù)增長! 可悲的是，擴展性問題變得更糟了。以太坊的規(guī)模不能超過一定的限制。因此，對于某些人來說，與區(qū)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(shù)量(可擴展性)來優(yōu)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(yōu)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(qū)塊鏈在去中心化方面是相同的?？梢园褏^(qū)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(qū)塊鏈不能同時針對去中心化、安全性和可擴展性在質(zhì)量方面進行優(yōu)化。與其相反，它必須使用多個配置文件進行權衡。因此，根據(jù)區(qū)塊鏈的三難困境，公共區(qū)塊鏈無法實現(xiàn)必要的去中心化、安全性和可擴展性。

三、制定了了哪些不同的策略?

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

閃電網(wǎng)絡通過主要區(qū)塊鏈網(wǎng)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(zhuǎn)移到遠離主鏈的地方，閃電網(wǎng)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(nèi)等待區(qū)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(shù)據(jù)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(jù)稱已經(jīng)解決了區(qū)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(qū)塊，這有助于減少幾個指數(shù)的驗證節(jié)點數(shù)量，提高交易速度和區(qū)塊安全性。

四、有哪些不同的方法使區(qū)塊鏈可擴展?

可擴展性是區(qū)塊鏈尚未被廣泛使用的最大原因。因此，區(qū)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(qū)塊鏈的擴展問題。

1.Layer 1解決方案

Layer 1解決方案修改區(qū)塊鏈網(wǎng)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(qū)塊鏈網(wǎng)絡最關鍵的方面，例如增加塊大小限制或減少驗證區(qū)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(qū)塊鏈的三種最流行的技術。

2.區(qū)塊鏈分片

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡是一個巨大的數(shù)據(jù)庫，有許多節(jié)點可以驗證數(shù)據(jù)。每個節(jié)點必須驗證整個網(wǎng)絡的交易。

分片將區(qū)塊鏈網(wǎng)絡劃分為可管理的分片。節(jié)點將驗證分片數(shù)據(jù)，而不是確認網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，這減少節(jié)點工作量，提高系統(tǒng)效率。

區(qū)塊鏈分片有三種類型：

（1）網(wǎng)絡區(qū)塊鏈分片創(chuàng)建了不同的分片。此外，所有分片同時執(zhí)行交易，從而提高了區(qū)塊鏈網(wǎng)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(tài)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(qū)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(qū)塊鏈網(wǎng)絡協(xié)議的改進，它改變了數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，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(shù)字簽名占用，數(shù)字簽名證明發(fā)件人擁有并有權使用現(xiàn)金。因此，如果數(shù)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(qū)塊鏈之外執(zhí)行交易，并在達成共識后發(fā)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(shù)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(qū)塊鏈網(wǎng)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(qū)塊鏈之上的不同協(xié)議。在這些類型的解決方案中，來自主區(qū)塊鏈的交易被“卸載”到次要協(xié)議。Layer 2解決方案可以幫助解決空間和網(wǎng)絡擁塞等問題。主流的Layer 2解決方案包括狀態(tài)通道和非側鏈。

1.嵌套區(qū)塊鏈

嵌套在另一個區(qū)塊鏈中的區(qū)塊鏈存在，其中Layer 1區(qū)塊鏈將處理委托給分層區(qū)塊鏈。因此，開發(fā)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(qū)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(qū)塊鏈，可以提供欺詐證據(jù)來仲裁糾紛。

2.狀態(tài)通道

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

3.側鏈

側鏈是一個獨立的區(qū)塊鏈，通過雙向釘住連接到主區(qū)塊鏈。它增強了現(xiàn)有區(qū)塊鏈的互操作性和處理能力。例如，比特幣的網(wǎng)絡可以使用側鏈更快地執(zhí)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(qū)塊鏈應用需求的不斷增長，越來越多的企業(yè)對去中心化網(wǎng)絡表現(xiàn)出興趣。但是區(qū)塊鏈的三難困境給這些區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的可擴展性帶來了巨大的挑戰(zhàn)。盡管已經(jīng)引入了一些潛在的解決方案來提高區(qū)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(qū)塊鏈可擴展性問題的可行答案。

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