[轉載]影響區塊鏈的三大問題

過去，人們往往使用中心化系統來保存和管理記錄。隨著分散式帳本技術（Distributed Ledger Technology, DLT）的出現，我們保存記錄的方式發生了巨大的變化，其創新程度甚至可與14世紀義大利首次使用的複式記帳法相提並論。DLT的出現徹底改變了金融交易和所有權數據的記錄方式。

區塊鏈是分散式帳本技術的一個典型應用。作為一種去中心化的系統，區塊鏈的成員通常是匿名的，且沒有中央實體的存在。每位成員都可以瀏覽並驗證每一筆數據記錄，這正是分散式帳本運作的核心。理想狀態下，分散式帳本應具備以下特點：正確記錄每一條信息；成本低廉；完全去中心化，避免權力集中。

2008年，中本聰發明了區塊鏈技術。自此，大量相關的創新應用相繼湧現，目的是將權力從中心化的政府機構或壟斷企業中釋放出來。然而，實現去中心化的區塊鏈社群成本極高。Abadi和Brunnermeier於2018年的研究指出，區塊鏈的發展面臨「三重困境」——任何帳本都無法同時滿足以下三個要求。具體來說，去中心化系統面臨三大缺點：資源浪費、可測度性低以及網絡外部性的低效。

接下來，我將首先討論區塊鏈的應用範圍，然後詳細說明「三重困境」，即準確性、成本效益和去中心化之間的關係。

目前，區塊鏈技術主要用於加密貨幣的交易記錄，其中最為人熟知的加密貨幣便是比特幣。然而，區塊鏈的應用範圍遠不止於此。一些企業正在利用區塊鏈來追蹤複雜的供應鏈狀況。消費者的信用歷史和商家的評分也可以通過區塊鏈技術來存儲，目前的大型電商（如阿里巴巴和亞馬遜）則主要依賴中心化的系統。在金融市場中，區塊鏈可被用來記錄股票所有權、完成抵押品的轉讓以及進行同業支付。對於政府來說，儘管區塊鏈可能會削弱其權威性，但在不動產登記方面，基於區塊鏈的技術仍然具有巨大的應用潛力。

為了更好地理解區塊鏈的「三重困境」，我們需要首先明白為什麼去中心化、匿名的區塊鏈系統需要消耗如此多的計算資源，而這正是區塊鏈三種成本中最為重要的一項。對於公共區塊鏈系統而言，每位成員都可以添加數據。因此，為了過濾不符合規範的數據或不實數據，必須設計一套共識算法。

中本聰於2008年提出了一種解決方案：每位將數據寫入區塊鏈的成員都需執行一個步驟，目的是將信息錄入系統，傳遞給每位成員，並驗證該信息的可靠性（即對信息進行「投票」）。這一過程需要大量的計算資源。目前最常用的共識算法是工作量證明（Proof of Work, PoW）。在PoW中，「礦工」必須透過暴力破解法（穷举法）來驗證每一條信息。每個礦工的計算能力決定了他們的「投票權重」。因此，整個區塊鏈系統是高度民主化的。使用PoW算法無需中心化實體來分配投票權重，任何人都可以自由加入系統。

這種「自由加入」的特性大大鼓勵了人們使用區塊鏈系統。過去，中心化中介機構避免欺詐行為的動機在於，若其不法行為被揭露，其特許權價值將受到重創。換言之，中心化機構的行為動機來自於預期的利益。如果篡改帳本的收益超過預期利益的損失，他們可能會選擇欺詐。而在區塊鏈系統中並不存在特許權價值，因為每位成員都可以自由進入系統。區塊鏈的成員需權衡一次攻擊行為的收益與將信息寫入區塊鏈的成本。例如，加密貨幣礦工會比較實施「雙重支付（Double Spend）」攻擊的成本與收益。因此，通過「自由加入」來實現去中心化，會導致極大的計算資源浪費，這正是區塊鏈「三重困境」中的一環。

「自由加入」還與區塊鏈的第二個成本——可測度性——息息相關。如果用戶不信任區塊鏈中的其他成員會如實報告內容，那麼他們就必須將整個區塊鏈存儲下來。而即使是對於吞吐量有限的區塊鏈系統而言，存儲成本也非常高昂。例如，比特幣區塊鏈的處理速度僅為每秒7筆交易，而整個系統的容量已高達250GB。簡而言之，區塊鏈的使用頻率越高，實現完全去中心化的記錄成本就越高。

除了「自由加入」，區塊鏈還允許另一種形式的競爭——「分叉」。當某些成員希望改變區塊鏈系統的規則時，他們可以根據新的規則向舊區塊鏈中添加信息，而這些信息在舊規則下可能是不合法的。這時，區塊鏈會分叉成新鏈和舊鏈。例如，比特幣現金（Bitcoin Cash）的誕生就是一個典型案例。一些比特幣區塊鏈的成員希望增加每個區塊的交易上限，於是他們創建了Bitcoin Cash這條新鏈。

「分叉競爭」的結果非常明顯：現有帳本中的數據可能會轉移到新帳本中。如果信息可以自由轉移，那麼不同帳本之間的競爭將趨於完全競爭。相比之下，中心化帳本的用戶往往與帳本本身綁定，因為轉向一個不包含相同信息的新帳本的成本過高。網絡外部性則鼓勵這種「綁定」行為，從而使新帳本難以誕生。

儘管「分叉競爭」促進了成員之間的競爭，但也有明顯的不足。分叉競爭直接導致了區塊鏈的第三重成本，即網絡外部性的低效。如果在分叉之間的轉換過於頻繁，區塊鏈的穩定性將受到威脅，進而無法充分發揮網絡效應。實際上，比特幣和以太坊這兩大加密貨幣區塊鏈都曾經歷過分叉——相當一部分成員放棄了原有的區塊鏈。

對於區塊鏈，人們常忽略的一個問題是：儘管區塊鏈能很好地記錄所有權的轉移，但卻無法保證占有權的移交。例如，在房地產市場中，房屋的所有者是房產證書上的名字，但實際居住者才是占有者。買家取得房產證書後仍需確保其能夠實際占有該房產。廣義而言，區塊鏈可以記錄義務，但無法懲罰未履行義務的成員。區塊鏈無法為用戶遵守規則提供激勵，而中心化中介機構則能很好地執行此功能，因為不遵守規則會損害其聲譽。

在某些應用場景中（如加密貨幣），執法並非必要考量，但在其他應用中，執法卻至關重要，尤其是在金融領域。例如，在不動產登記方面，瑞典、印度等國已開始使用基於區塊鏈的系統進行管理。無論何時何地，政府的參與是必要的。當執法成為必要時，遵守規則對於有聲譽的實體來說才是最佳選擇。

區塊鏈的「三重困境」揭示了設計分散式帳本時的一些經濟考量。傳統帳本由單一實體管理，無法實現去中心化。中心化帳本的管理者有動機如實記錄，因為他們不希望損害自己的預期利益與特許權價值。而區塊鏈通過「自由加入」和「分叉競爭」降低了中心化中介機構的成本，但實現去中心化的代價是犧牲效率。「自由加入」忽略了成員的特許權價值；帳本的準確性依賴於PoW算法對成員的激勵；而分叉競爭雖促進了競爭，但也導致區塊鏈的不穩定性甚至混亂。此外，真正有效的區塊鏈運行可能仍需要政府的法律監管與執行。