传统上，记录一直由中心化实体维护。分布式账本技术（DLT）为信息记录提供了一种彻底不同的方案。DLT有望像14世纪意大利复式记账法的发明一样，带来突破性变革。它可能彻底改变金融交易和所有权数据的记录方式。
区块链是分布式账本的一种特殊形式，由去中心化、通常匿名的参与者群体编写，而非由已知的中心化主体编写。通过让账本公开可查看、可验证来达成共识。理想情况下，账本应当：
- 准确记录所有信息；
- 具备成本效益；并且
- 实现充分去中心化，避免权力集中。
继中本聪（2008）发表开创性白皮书之后，区块链技术的许多创新都旨在从中心化权威机构或垄断者手中夺回权力。遗憾的是，区块链社群对去中心化世界的乌托邦式愿景并非没有重大代价。在近期研究中，我们指出了“区块链三难困境”：任何账本都不可能同时完全满足图1所示的三项特性（Abadi and Brunnermeier 2018）。具体而言，去中心化有三大代价：资源浪费、可扩展性问题，以及网络外部性低效。我们将先讨论区块链的各种应用，随后详细阐述准确性、成本效益与去中心化之间的权衡。
区块链技术的应用
迄今为止，区块链技术主要用于记录加密货币交易，其中最著名的是比特币。不过，区块链的应用范围要广泛得多。例如，一些企业目前利用区块链追踪复杂供应链中的货物交付。消费者的信用记录和供应商评级也可以记录在区块链上，其方式与阿里巴巴、亚马逊等中心化中介机构如今在电子平台上的做法相同。在金融市场，区块链已被提议用作账本，以追踪股票所有权、执行抵押品转移，以及结算银行间市场的支付。甚至连区块链原本旨在削弱其权力的政府，也提出了基于区块链的土地登记解决方案。
激励诚实行为
要理解区块链三难困境，就必须了解为什么由去中心化、匿名参与者编写的区块链需要耗费大量计算资源。这是区块链三大代价中最显著的一项。由于几乎任何人都可以在公有区块链上写入信息，因此需要一种共识算法，从可能互不相容或存在欺诈的报告中确定真实历史。
中本聪（2008）针对这一问题提出了巧妙的解决方案：要求区块链写入者执行计算成本高昂的操作，才能在区块链上记录信息并验证他人的报告（即对账本的有效性进行“投票”）。在最常见的共识算法——工作量证明（PoW）——下，矿工必须通过穷举计算解决一道计算问题，才能将区块加入区块链，并投票支持此前的区块。因此，矿工的“投票权”受其计算资源限制，系统由此保持民主性。PoW算法允许任何人自由加入，无需由中心化实体分配投票权。
自由加入对区块链写入者所受的激励有着深远影响。传统的中心化中介机构受到激励，不会实施欺诈，因为一旦不当行为被发现，它们就可能失去特许经营价值。也就是说，它们受到激励，从动态角度来看，依据预期的未来利润行事。中心化中介机构只有在一次性篡改账本的收益超过失去未来利润的代价时，才有作弊动机。由于自由加入意味着新加入者会通过竞争挤掉区块链写入者的租金，写入者没有特许经营价值。PoW提供的激励完全是静态的——区块链写入者会权衡一次性攻击的收益与在区块链上写入信息的成本，也就是诚实区块链写入者获得的费用流。例如，加密货币矿工会比较发动“双重支付”攻击的成本与能够可靠地进行双重支付的金额。因此，正如区块链三难困境所示，账本写入者自由加入所带来的去中心化会造成大量计算资源浪费。
自由加入也与区块链的第二项代价——可扩展性问题——有关。如果区块链用户不信任任何实体能够如实报告区块链内容，就必须存储整条区块链。即使区块链的吞吐量有限，存储成本也会迅速变得难以承受。例如，比特币区块链每秒仅处理七笔交易，体积却已超过250GB。简言之，区块链的使用越广泛，维持真正去中心化的记录方式就越昂贵。
分叉竞争
除了写入者自由加入，区块链还允许第二种竞争。区块链的一个显著特点是可以“分叉”：希望改变区块链规则的部分社群成员，可以随时开始按照新规则添加区块。遵循旧规则的人会将这些新区块视为无效。因此，区块链会一分为二：采用新规则的人会延长一条区块链，而坚持旧规则的人会忽略这条链，另建一条链。比特币现金就是这种分叉的一个著名例子。当部分比特币社群成员希望提高每个区块可处理的最大交易数量时，比特币现金作为比特币区块链的一个分叉应运而生。
通过对成熟区块链进行分叉，部分社群成员可以创建一个竞争性账本。这种竞争形式被我们称为“分叉竞争”，它有一个显著特点：成熟账本上的所有信息都会迁移到新账本。我们在论文中指出，凭借这种信息可迁移性，账本之间实际上形成了完全竞争（Abadi and Brunnermeier 2018）。相比之下，中心化账本的用户会受其束缚，因为转向一个不含相同信息的竞争性账本成本高昂。鼓励人们协调使用单一账本的网络外部性会强化这种束缚，使竞争性账本难以取得成功。
尽管分叉竞争增强了账本之间的竞争，但和写入者自由加入一样，它也有缺点。分叉竞争直接导致了区块链的第三项代价，即网络外部性低效。在区块链分叉的不同分支之间轻松切换，可能引发不稳定和协调失灵。随着时间推移，区块链可能分裂成多个不同的分叉，无法充分发挥网络外部性的作用。事实上，规模最大的两种加密货币区块链——比特币和以太坊——都曾经历过分叉，社群中的相当一部分成员因此放弃了原有区块链。
所有权与占有
人们常常认为，区块链有望彻底解决发达国家和发展中国家的所有权追踪问题（《华尔街日报》2018）。区块链技术的一个常被忽视之处是，尽管区块链非常擅长执行所有权转移，却完全无法保证占有权转移（Abadi and Brunnermeier 2018）。例如，在住房市场中，房屋所有者是房契上署名的人，而房屋占有人则是实际居住其中的人。房契买方需要确信其房屋所有权能够得到执行。总的来说，区块链可以记录义务。如何惩罚不履行义务的人，则是另一回事。虽然很难为区块链写入者提供静态激励，使其约束账本用户，但中心化中介机构的激励可以得到适当调整：如果中心化中介机构未能执行相关义务，其声誉可能受损。
在某些应用中，例如加密货币，执行义务并非问题；但在其他若干应用中（尤其是金融领域），这确实是个问题。需要执行义务的区块链，其典型例子是土地登记系统：从瑞典到印度，世界各地都有人提出基于区块链的系统，而在所有这些案例中，政府似乎都将深度参与保障占有权。执行义务和政府支持的需要，可能会大幅削弱分叉竞争的益处。也许在需要执行义务时，由信誉良好的实体同时保存记录才是最佳做法。
结论
区块链三难困境揭示了设计账本时的关键经济权衡。由单一实体管理的传统账本放弃了去中心化这一理想特性。中心化账本写入者受到激励，会如实报告，因为他们不希望危及未来利润和特许经营价值。区块链可以通过两种竞争形式消除中心化中介机构攫取的租金：写入者自由加入和分叉竞争。然而，去中心化要以效率为代价。自由加入会彻底侵蚀写入者未来的利润和特许经营价值。账本的准确性必须依赖工作量证明所提供的纯静态激励。分叉竞争促进账本之间的竞争，但可能导致不稳定，并产生过多账本。此外，如果区块链要正常运行就必须依赖政府进行大量法律执行，那么去中心化的理想或许无法实现。
