區塊鏈「三難困境(Trilemma)」是由以太坊創辦人維塔利克．布特林(Vitalik Buterin)在2015年提出的，它捕捉到了區塊鏈在平衡三個基本特徵方面所面臨的挑戰：平衡安全性、擴展性和去中心化。這個概念揭示了為甚麼區塊鏈會優先考慮某些功能，而非其他，並導致區塊鏈生態系統出現不同的功能和用例。

　　但是，區塊鏈三難題究竟包含了哪些內容？它是否可以完全解決？讓我們深入探討這些核心支柱，檢視現實世界中的權衡取捨，並探索潛在的解決方案，包括比特幣如何通過分層(layered)的方法來應對這一挑戰。

Vitalik Buterin（網上圖片）

何謂區塊鏈三難困境？

　　「三難困境」一詞指的是一種情況，其中三個相互競爭的目標無法在不進行權衡取捨的情況下同時實現。對於區塊鏈而言，這些目標包括：

．去中心化：確保沒有單一實體控制網絡，從而保持其完整性並防止篡改。
．安全性：保護網絡免受攻擊，確保交易有效且不可篡改。
．擴展性：允許網絡有效率地處理日益增長的交易量。

　　在這三個屬性之間達到適當平衡，是區塊鏈設計中最大的挑戰之一。讓我們更深入地探討每個支柱以及它們之間的相互作用。

 https://www.sotatek.com/what-is-the-blockchain-trilemma-get-triple-challenge-of-blockchain-explained/

分解三大支柱

去中心化

　　比特幣設計中令人驚訝和創新之處在於其去中心化，即確保沒有單一實體或小團體控制區塊鏈。這一由中本聰(Satoshi Nakamoto)在2008年白皮書中概述的基本原則，已成為比特幣韌性和完整性的標誌。去中心化網絡依賴於全球節點網絡。

　　所謂節點，是指運行區塊鏈軟件的獨立計算機。它通過驗證和轉發交易，存儲區塊鏈總帳的副本，在維護區塊鏈網絡方面扮演至關重要的角色。

　　例如，比特幣網絡在全球擁有數以萬計的節點，使其具有高度的抗篡改性。對協議的任何更改都需要大多數節點的共識，確保了堅實的抗審查能力。

　　相比之下，像Solana和BNB智能鏈這樣的區塊鏈，選擇了更加集中的節點結構。儘管這提高了可擴展性和交易速度，卻犧牲了完全去中心化網絡所提供的一部分抗審查能力和可靠性。

安全性

　　安全性確保了區塊鏈上的交易是有效的和不可變更的。由礦工和節點驅動的比特幣工作量證明(PoW)機制是一個很好的例子。它需要大量的計算工作來驗證交易，因此幾乎不可能操縱加密錢包或進行雙重支付。

　　比特幣安全性的強大之處在於其去中心化。若要破壞網絡，攻擊者需要控制超過51%的算力，鑒於比特幣龐大的參與者網絡，這幾乎是一個無法克服的挑戰。

擴展性

　　擴展性指的是區塊鏈處理不斷增長的交易量的能力。比特幣1MB大小的區塊，以及每10分鐘的區塊間隔，限制其每秒約七筆交易(TPS)的容量。這種設計將安全性和去中心化放在首位，但阻礙了在高交易量使用案例中的廣泛應用。

　　為了應對擴展性問題，出現了像閃電網絡(Lightning Network)這樣的解決方案。這種「離鏈(off-chain)」協議在比特幣區塊鏈之外處理交易，減少擁堵和費用，同時保持網絡安全性。

　　其他區塊鏈，如Solana，則通過使用更少但更強大的節點，將擴展性置於去中心化之上。這種折衷方案實現了快速且低成本的交易，但也引起了人們對中心化和潛在漏洞的擔憂。

三大支柱的相互作用

　　在去中心化、安全性和擴展性之間實現完美平衡，仍不可企及。調整其中一個支柱往往會影響其他支柱：

．去中心化通過將控制權分散到許多節點加強了安全性，但由於需要協調，它可能會限制擴展性。

．強大的安全機制確保交易的完整性，但可能增加交易處理時間和成本，而降低擴展性。

．優先考慮擴展性可以增強交易速度，但通常會使網絡集中化，削弱安全性和去中心化。

三難困境權衡的實例

比特幣：去中心化和安全第一

　　比特幣的設計旨在最大程度地去中心化和安全性。其1MB的區塊大小和10分鐘的區塊間隔，反映了刻意而為之，以確保堅固的抗審查特性和恒久性。然而，這些設計決定限制了其擴展性，使高頻交易變得不切實際。比特幣作為安全的價值儲存和結算角色，強調了其將去中心化和安全性置於速度之上的優先考慮。

以太坊：平衡之舉

　　以太坊更廣泛的目標，諸如實現去中心化應用(dApps)，導致了更複雜的節點結構。儘管它仍然是去中心化的，但依賴如Infura這樣的第三方節點運營商引入了層層中心化。例如，許多以太坊dApps依賴於Infura，而Infura本身依賴於像亞馬遜網絡服務這樣的中心化服務。這種動態凸顯了以太坊在平衡去中心化和擴展性方面的掙扎。例如，以太坊基金會對關鍵網絡決策（如供應發行）的控制，就體現了這種權衡。

https://www.onooks.org/ethereums-historical-projected-issuance-rate-the-london-upgrade/

Solana：擴展性為先

　　Solana優先考慮擴展性和安全性，實現了快速且低成本的交易，是dApp開發的理想選擇。然而，這是以去中心化為代價的。運行Solana節點需要大量資源，這令參與者僅限於資金充足的實體。這種權衡導致了網絡中斷，並引起了人們對區塊鏈穩健性和抗審查性的擔憂。

亞當．貝克和比特幣的狹窄設計空間

　　比特幣並非第一種加密貨幣，這或許令人驚訝。事實上，它建立在數次早期數字貨幣嘗試的基礎之上，它們很多都未能廣泛採用。其中一個先驅是Hashcash，由亞當．貝克(Adam Back)創建的加密工作量證明系統。最初是為了對抗電子郵件垃圾郵件而設計的，後來成為比特幣工作量證明機制的基石，展示了計算工作是如何能夠確保去中心化網絡的安全性。

Adam Back（網上圖片）

　　亞當．貝克的研究成果獲直接引用在比特幣白皮書中，提供了對區塊鏈三難困境的獨特見解。2013年，他花了幾個月的時間探索如何同時增強比特幣的擴展性、安全性和去中心化。在回顧這些努力，貝克評表示：

　　「幾乎你做的任何事，或許在某個方面有所改進（比特幣），但卻在某種程度上使它在其他方面變得更糟⋯⋯我開始認為，比特幣實際上存在於一個狹窄的設計空間中。」

　　他的洞察強調了比特幣架構的深思熟慮和精心調校的本質。儘管貝克在分散式系統和加密學方面擁有豐富的專業知識，但他發現正正是比特幣就三難困境相互競爭需求間達到最佳平衡的設計，確保了其在去中心化價值儲存領域的領導地位。

　　請期待我們的下一篇文章，我們將深入探討比特幣的分層擴展方法，以及它如何在保留去中心化和安全核心原則的同時實現可擴展性。

　　這些獨特的設計挑戰也凸顯了比特幣作為安全價值儲存和貨幣用例的頂級區塊鏈地位。相比之下，其他區塊鏈仍繼續在智能合約和去中心化應用領域競逐主導地位。