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总结
加密货币的核心价值主张是提供一个安全、无需信任的货币系统，无需集中授权即可运行。同时，这个系统只有在大规模采用的情况下才能完全发挥作用，因为一种货币如果只被少数人使用是没有用的。 然而，为了达到能够适应这种大规模采用的可扩展性水平，区块链开发人员发现他们必须在去中心化和/或安全性上做出妥协——这就是区块链三难困境。 目前用于解决这一难题的新技术包括 分片, 汇总, 侧链，和 Layer-2 的。
在最基本的层面上，一个 blockchain 是一种开放式账本，将数据永久存储在 节点。在比特币区块链上，此数据仅包含 从一个人到另一个人的有价值的交易，例如“甲方将 0.355 BTC 转移给乙方。”
当 Vitalik Buterin，一位俄罗斯裔加拿大程序员，继续开发 以太坊，一个可编程的区块链 智能合约功能，它使区块链技术不仅可以用于价值转移，还可以用于整个主机银行通常提供的其他功能，例如储蓄、借贷、借贷、交易和投资。
但为了与现有金融系统充分竞争，区块链必须能够支持大规模采用——以及 比特币和以太坊区块链，运行在 Proof-of-Work 共识机制，不可扩展——他们根本没有能力处理大量交易。
什么是区块链三难困境？
区块链三难困境是开发人员在尝试在区块链中实现去中心化、安全性和可扩展性时面临的挑战。一个顽固的问题，因为增加可扩展性通常意味着更精简，这反过来又意味着更大的集中化和更大的安全风险。
对于局外人来说，大多数区块链似乎都具备这三种品质。然而，如果我们深入了解个人 加密货币，我们发现绝大多数只有这两个或三个特征。例如，比特币（BTC) 是去中心化且安全的，但它的可扩展性不是很好，至少不能单独使用。
去中心化：区块链必须通过大型节点网络去中心化，为用户提供去信任的支付系统，没有中央权威。否则，它不是“不信任的”。安全：区块链必须为其用户提供安全性并防止 Sybil 攻击（51% 的接管）、铸币攻击和 DDoS 攻击，以保持网络 24/7 全天候运行。可扩展：全球数百万人使用的区块链必须具有处理能力以清除数千个 每秒交易次数，类似于 Visa 和 MasterCard。开发实现所有这三个品质的区块链的努力通常归结为目前业界最大的争论——工作量证明（mining) 优于 Proof-of-Stake (staking)？
Vitalik Buterin 和区块链三难困境
以太坊的创始人 Vitalik Buterin 早在 2014 年就创造了这个词，当时他正在开发以太坊并撰写有关区块链架构的博客。 Buterin 起源的区块链三难困境实际上可以与 80 年代初计算机科学家发明的 CAP 理论相提并论。根据 CAP（一致性、可用性和容错性）理论，去中心化账本必须是一致的、有正常运行时间的，并且可以承受压力测试。
据他说，以太坊被设计为理想的区块链，解决了三难困境的所有三个核心方面。尽管如此，以太坊网络在 2020 年 DeFi 狂热期间达到了峰值拥塞，当时超过 300,000+ ERC-20 代币在网络上推出和不可替代的代币 (NFTs) 给网络带来了严重的压力。这导致 gas 费用 飙升至历史水平。
各种竞争对手纷纷涌入，以弥补以太坊的可扩展性问题造成的差距。新兴的 L1 链承诺更高的可扩展性和更低的费用，并具有与以太坊相同的功能——引发了所谓的“第一层战争”。然而，以太坊计划通过迁移到 以太坊 2.0，以太坊的完全权益证明版本。事实上，大多数加密行业都在努力克服类似的问题。
例如，比特币开发人员正在研究可扩展性问题并开发链外处理解决方案，例如 Liquid Network。然而，其他项目正在向这两个巨头学习，并以事后诸葛亮的方式推动发展。
区块链三难困境的三个核心概念
1 什么是加密中的去中心化？
去中心化可以说是加密货币最重要的承诺。去中心化加密货币是没有中央权威的分类账。如果一个人通过银行进行交易，他们是通过一个可以批准或拒绝其交易的集中式系统进行操作的。
在比特币白皮书中，中本聪（比特币的发明者）表示，比特币是完全“无需信任的”——这意味着在比特币网络上进行交易不需要中央机构或第三方的信任。因此，节点 只要交易有效，即用户有资金，就不能拒绝付款。
区块链项目可以牺牲去中心化并仍然发挥作用。例如，Ripple ( XRP) 是 市值，但 XRP 账本是为银行设计的，是最集中的账本之一。美国证券交易委员会 (SEC) 表示将追求“中心化”加密货币和 XRP，从而导致交易所大规模退市。
共识是加密项目越去中心化越好，因为不涉及主观的人为判断、偏见和弱点。加密社区目前在两种主要共识机制之间的重大辩论中分裂：
工作量证明 (PoW)：一种基于挖矿的模型，需要 ASIC/显卡矿工出块。矿工解决方程式并花费能量来生产硬币。股权证明 (PoS)： 一种基于质押的模型，需要质押或“锁定”代币来生成区块。拥有较大份额硬币的用户成为 验证器并且可以产生块。比特币和其他一些加密货币使用的 PoW 模型被认为更加去中心化，因为除非矿池拥有超过 51% 的 哈希率。即使一个矿池达到接近 50%，新的矿工也会出现并开始“哈希战争”，进一步分散网络。缺点是能源消耗大——仅比特币每年消耗的电力就与瑞士国家一样多。
PoS（质押）模型被认为更加中心化，因为代币在创世时就已预先开采，并且风险投资家、天使投资人和项目合伙人通常拥有一定比例。
Vitalik Buterin 认为 PoS 模型可以更安全，因为敌对行为者必须购买超过 51% 的网络，根据撰写本文时以太坊的市值计算，这将达到 700 亿美元。他合理化了因此，拆除 PoW 链比拆除 PoS 链更容易。
如果我们想象一个最终的游戏场景，PoW 链更有可能比 PoS 链更持久。如果一条 PoW 链成功地被 Sybil 攻击，新的矿工可能会出现并过滤掉坏人。如果一条 PoS 链被成功攻击，如果不完全分叉网络，就无法恢复共识。
2 什么是加密安全？
安全是区块链上用户安全的保障。如果区块链不安全，它可能会遭受数十亿美元的黑客攻击，并导致无辜用户损失资金。自比特币诞生之初，区块链开发人员就一直在与安全问题作斗争。
安全问题源于代码中的错误，大多数加密项目在过滤安全错误方面做得很好，即使它们缺乏去中心化和可扩展性。今天成为新闻的绝大多数黑客攻击发生在第 2 层 DApps 在以太坊和其他 DeFi 驱动的链。
从历史上看，最大的区块链一直是黑客的目标。事实上，在 2010 年 8 月，当比特币的交易价格为 0.06 美元时，一名黑客利用比特币代码中的一个漏洞创造了 1840 亿比特币。中本聪本人很快解决了这个错误。
以太坊是“DAO hack”的目标——这是加密历史上最具标志性的黑客攻击之一。早在 2016 年，一名黑客就发现了以太坊代码中的漏洞，并利用它们从 ICO 销售。以太坊创始人别无选择，只能 硬分叉网络并取回资金。
区块链仍然容易受到安全黑客攻击，但随着项目的成熟，这种情况会越来越少。
3 什么是加密货币的可扩展性？
区块链可扩展性三难困境是指区块链可以处理的交易的处理能力和限制。如果区块链是可扩展的，它每秒可以处理数千笔交易ond (TPS) 并在没有网络拥塞的情况下承受压力测试。
Visa 和 MasterCard，为全球零售网络提供动力的网络提供 5,000-10,000 TPS，每笔交易费用在 1-1.5% 之间。新一代区块链，例如 Solana (SOL) 和 Kadena (KDA) 提供超过 10,000 的 TPS 且费用低得多。
通过迁移到 PoS，区块链在很大程度上克服了老一代区块链的可扩展性问题。验证者可以使用质押模型每秒快速处理数千笔交易。以太坊目前有 14 TPS，但通过在以太坊 2.0 中迁移到 PoS 将扩展到 100,000 TPS。
比特币的链上可扩展性仍未解决，因为 OG 开发人员拒绝对网络进行硬分叉并对核心共识进行调整。比特币网络链上只能处理 4-5 TPS，而链下扩容解决方案如 Lightning Network 和 Liquid Network 最多可以处理一百万笔交易。缺点是这些二层结算解决方案高度集中。
区块链如何解决加密三难困境？
对于加密三难困境有许多可能的解决方案，最值得注意的是分片/汇总、侧链、第 2 层和随机委托。
分片：一种独特的技术，可以将交易分成大块，称为“分片”。分片允许验证者更快地处理数据，释放新的交易空间，并提供更快的最终确定性。这就是以太坊计划解决加密三难困境的方式。汇总：类似于分片，汇总大块的批量事务，但在链下。数据被快速处理，然后带回 mainnet，为用户提供更快的终结性。侧链 b>：侧链是多条链并行运行的思想。这个想法是通过在数十条不同的链之间分配交易来减轻主网的负担。这就是 Kadena 试图解决加密货币三难困境的方式。随机委托：一些区块链不是让超级验证者 24/7 运行并处理区块，而是将随机验证者分配为超级验证者并允许他们处理区块。这就是 Algorand ( ALGO) 试图解决加密三难困境。Layer-2's：类似于 rollups，可以连接侧链主网，但有一个完全不同的共识，允许它扩展。这个区块链然后同步主链上的数据，为用户节省了资金。这就是 Polygon (MATIC), 仲裁, 乐观, Liquid Network 和其他 layer-2 解决方案提供可扩展性并尝试解决加密问题颤音艾玛。区块链三难困境解决了吗？
目前还没有项目可以完全解决区块链三难困境；每种方法都没有在设计时考虑到这一承诺（以太坊除外，它最终成为自身成功的牺牲品）。
结论
解决去中心化、可扩展性和安全性方面的区块链三难困境是区块链技术获得主流采用需要解决的最关键障碍之一。今天的区块链能够支持庞大的用户群，但它们仍然在与安全问题作斗争，并且关于去中心化存在大量争论，尤其是工作量证明和权益证明的优点。同时，该行业仍处于起步阶段，虽然前路漫漫，但不可否认已经取得了长足的进步。
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