加密货币三难困境解释：问题与解决方案 [2023] | 比特支付

区块链可以实现安全、无需许可、去中心化的信息存储并促进交易。 但这些分布式数据库往往在三个重要领域中至少之一面临限制：安全性、可扩展性或去中心化。

试图平衡区块链技术的这些方面所带来的挑战被称为“区块链三难困境”。

这是区块链三难困境的解释。

什么是区块链三难困境？

区块链三难困境是以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 发明的术语，它描述了开发人员在创建安全、可扩展、同时保持去中心化的区块链架构时所面临的困难。

例如，看看比特币区块链。 比特币的网络是世界上最安全的， 散列率 每秒超过 460 Exahash。 世界上没有任何已知的计算机可以破解比特币的工作量证明加密。 由于世界各地有数千个独立节点运营商，该网络仍然是去中心化的，因此更难受到攻击。

但在交易方面，比特币的基础层很难扩展。 该网络每秒只能处理大约 7 个交易 (TPS)。

任何提高 TPS 率的方法都会导致安全性或去中心化，或两者兼而有之。

在某种程度上，所有区块链都面临着类似的情况：它们在某些领域表现出色，而在其他领域则表现不佳。

了解区块链的三大支柱

要理解区块链三难困境，我们必须首先熟悉区块链技术的基本支柱，其中包括 1) 安全性、2) 可扩展性和 3) 去中心化。

安保行业

就区块链而言，安全性至关重要。 如果攻击者可以操纵账本，它将不再具有完整性，并且将被认为是不值得信任和毫无价值的。

去中心化使区块链更难受到攻击，从而确保区块链的安全。 要摧毁一个网络，就需要摧毁它的所有节点，或者至少控制其中的大多数。 但与此同时，对于没有中心控制点的系统来说，实现安全性可能是一个挑战，因为保护不能交给单个人或实体。

攻击区块链网络的最常见方法之一是所谓的 51% 攻击。 如果有人可以控制网络的大多数节点，他们就可以更改分类账。 这可能允许交易的双重支出、擦除以前的交易或其他数据操作以满足攻击者的需求。 最初的以太坊链以太坊经典（ETC）遭受了损失 多次51％攻击，例如。

尽管安全性很重要，但它仍然与区块链三难困境的其他两个方面纠缠在一起：可扩展性和去中心化。 增强安全性通常会导致区块链的这些其他组件的减少。

可扩展性

可扩展性是指区块链在不影响速度、效率或费用的情况下大规模处理大量交易的能力。 鉴于大多数区块链都有在全球范围内采用的雄心，它们的技术必须能够处理大量发送大量交易的用户。 但在保持去中心化和安全性这两个支柱的同时保持可扩展性可能很难实现。

考虑区块链节点运营商所需的硬件。 高端硬件可提高网络性能，增强可扩展性。 然而，通过设置如此严格的硬件标准，我们限制了谁可以加入网络。 更少的参与者可能意味着更集中的系统。 从本质上讲，通过追求可扩展性，我们可能会在去中心化方面做出妥协。

正如提高区块链的安全性会降低其可扩展性一样，提高可扩展性也会降低安全性和去中心化。

权力下放

去中心化是区块链与其他存储数据或促进交易的方法不同的地方。 区块链并不是将所有数据存储在单个服务器上并由其所有者控制，而是构成了一种形式 分布式分类帐技术 （DLT）。 分布式账本将数据存储在不同地理位置的多个服务器中。 区块链与其他形式的 DLT 的不同之处在于，服务器或节点通常由独立的个人运行，并且数据连续存储在形成时间戳链的块中。

去中心化可以通过消除任何单一攻击向量或故障点来使网络更加安全。 然而，这带来了新的挑战，例如在数据记录上达成共识，随着参与者数量的增加，这可能会变得更加困难，从而导致可扩展性问题。 当恶意行为者很容易加入网络并影响其运营时，去中心化可能会变成弱点而不是优势。

可扩展性

可扩展性是指区块链在不影响速度、效率或费用的情况下大规模处理大量交易的能力。 鉴于大多数区块链都有在全球范围内采用的雄心，它们的技术必须能够处理大量发送大量交易的用户。 但在保持去中心化和安全性这两个支柱的同时保持可扩展性可能很难实现。

考虑区块链节点运营商所需的硬件。 高端硬件可提高网络性能，增强可扩展性。 然而，通过设置如此严格的硬件标准，我们限制了谁可以加入网络。 更少的参与者可能意味着更集中的系统。 从本质上讲，通过追求可扩展性，我们可能会在去中心化方面做出妥协。

正如提高区块链的安全性会降低其可扩展性一样，提高可扩展性也会降低安全性和去中心化。

权力下放

去中心化是区块链与其他存储数据或促进交易的方法不同的地方。 区块链并不是将所有数据存储在单个服务器上并由其所有者控制，而是构成了一种形式 分布式分类帐技术 （DLT）。 分布式账本将数据存储在不同地理位置的多个服务器中。 区块链与其他形式的 DLT 的不同之处在于，服务器或节点通常由独立的个人运行，并且数据连续存储在形成时间戳链的块中。

去中心化可以通过消除任何单一攻击向量或故障点来使网络更加安全。 然而，这带来了新的挑战，例如在数据记录上达成共识，随着参与者数量的增加，这可能会变得更加困难，从而导致可扩展性问题。 当恶意行为者很容易加入网络并影响其运营时，去中心化可能会变成弱点而不是优势。

当前的解决方案和创新

人们已经提出了许多解决方案来解决平衡安全性、可扩展性和去中心化所带来的加密三难问题。 其中大多数尝试通过在第 1 层（也称为基础层）实施更改或利用基础层之上的工具来解决问题， 称为第 2 层.

第 1 层解决方案

共识协议改进：解决区块链三难困境的最全面的方法是简单地改变 共识机制 网络所依赖的。 例如，这可以通过从工作量证明 (PoW) 共识模型转变为权益证明 (PoS) 模型来实现。 PoS 网络不依赖矿工节点进行能源密集型计算来保护网络，而是要求验证者节点在设定的时间内锁定或“质押”代币。 以太坊在 2022 年底经历了这个过程，称为 合并.

拆分也称为水平分区，是一种数据库管理方法，涉及将数据分解为片段或分片，并将它们存储在不同的位置。 通过在不同节点之间分割区块链数据，可以释放更多空间用于并行处理交易。 通常，区块链中的每个完整节点都必须存储整个链的数据集，从第一个交易块到最近的交易块。 但使用分片后，情况就不一定如此了。

将区块链的数据分解成更小的部分可以使每个节点能够处理更多的交易，这意味着更大的可扩展性。

第 2 层解决方案

许多最流行的解决区块链三难困境的提议并不是发生在区块链的基础层上，而是发生在第二层解决方案上。 在第二层上工作可以提供一种提高可扩展性的方法，同时保持主链的去中心化和安全性不变。

• 嵌套区块链 使用涉及主链和多个辅助链的结构。 这允许链彼此协同操作。 主链专注于分配任务和控制参数，而副链则可以处理交易。 OMG Plasma 是第 2 层的一个示例，它在以太坊第 1 层之上使用嵌套区块链以实现更大的可扩展性。
• 状态频道 为参与者提供一种直接在链下进行交易的方式，基础层充当交易的最终仲裁者。 用户通过使用区块链上的多重签名交易来打开链下通道。 然后可以关闭通道，直接在链上进行结算。 比特币的闪电网络 是状态通道第 2 层的示例。
• 侧链 作为与基础层并行运行的独立区块链。 正如前面提到的，他们使用自己的共识方法，可以实现更大的可扩展性。 一个缺点是侧链无法受益于其基础层的安全性，从而产生潜在的漏洞。 Polygon、Polkadot、Cosmos 和 Avalanche 是使用侧链的流行项目的一些例子。

对未来的影响

随着加密领域的发展，基于区块链的支付和技术的采用将继续突破主流。

以太坊第 2 层已经看到了 交易量是原来的六倍 作为以太坊基础层。 此外，由于 BitPay 增加了对闪电网络交易的支持，我们每月都会看到 闪电交易量近三倍 在不到 10 个月的时间里，展示了链下解决方案的潜力。

加密社区仍然坚定不移地致力于解决三难困境，努力实现去中心化、可扩展性和安全性的和谐融合。 尤其是在加密货币支付领域，未来看起来充满希望。 通过集体努力和独创性，我们正处于重塑金融范式的边缘。 请继续关注，因为最好的尚未到来。

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• Sumber: https://bitpay.com/blog/the-crypto-trilemma/