graf terarah asiklik DAG

Directed Acyclic Graph (DAG) adalah struktur graf terarah tanpa siklus yang semakin menarik perhatian di bidang teknologi blockchain sebagai alternatif dari struktur rantai tradisional. Berbeda dengan blockchain konvensional di mana transaksi diatur secara linear dalam blok-blok berurutan, DAG memungkinkan banyak node untuk menambahkan transaksi ke jaringan secara bersamaan, menciptakan jaringan yang berkembang secara multi-arah di mana setiap node dapat terhubung ke beberapa node pendahulu. Struktur ini membebaskan proses transaksi dari keterbatasan kapasitas blok tunggal, sehingga meningkatkan throughput sistem secara signifikan sekaligus mengurangi waktu dan biaya konfirmasi transaksi, menjadikannya sangat tepat untuk skenario mikrotransaksi dengan frekuensi tinggi.

Latar Belakang: Asal Usul DAG

Directed Acyclic Graph sebagai konsep matematika berasal dari riset teori graf, yang mendeskripsikan struktur graf khusus di mana semua sisi memiliki arah dan tidak ada jalur yang dapat dimulai dari satu titik dan kembali ke titik tersebut (karena bersifat acyclic). Konsep ini telah diterapkan luas di ilmu komputer, misalnya untuk merepresentasikan hubungan ketergantungan, penjadwalan tugas, dan berbagai permasalahan lainnya.

Dalam ranah blockchain, penggunaan teknologi DAG dimulai sekitar tahun 2015, saat blockchain konvensional seperti Bitcoin dan Ethereum menghadapi tantangan skalabilitas yang signifikan. Tangle yang diperkenalkan oleh IOTA pada tahun 2016 menjadi salah satu implementasi awal DAG dalam ledger terdistribusi, diikuti oleh proyek seperti Byteball (sekarang Obyte) dan Nano, yang juga mengadopsi struktur DAG pada sistem ledger terdistribusi mereka.

Pengembangan teknologi DAG di sektor blockchain utamanya bertujuan mengatasi bottleneck throughput, keterlambatan transaksi, dan biaya tinggi pada blockchain konvensional, sambil tetap menjaga aspek desentralisasi dan keamanan. Seiring meningkatnya kebutuhan untuk aplikasi Internet of Things dan pembayaran mikro, struktur DAG semakin diminati berkat kemampuannya dalam memproses mikrotransaksi secara efisien.

Mekanisme Kerja: Cara Operasi DAG

Mekanisme kerja Directed Acyclic Graph dalam sistem blockchain berbeda secara fundamental dari blockchain konvensional:

Pada struktur DAG, setiap transaksi baru harus secara langsung atau tidak langsung memvalidasi beberapa transaksi sebelumnya, membentuk jaringan referensi saling terkait. Transaksi baru bergabung ke graf dengan memilih dan memvalidasi transaksi yang belum cukup dikonfirmasi (sering disebut "transaksi ujung"), menjadikan transaksi tersebut sebagai titik referensi. Mekanisme ini membuat proses konfirmasi transaksi bersifat kolaboratif, di mana setiap peserta jaringan berkontribusi terhadap konsensus keseluruhan.

Sistem DAG biasanya menggunakan metode penumpukan bobot untuk menentukan validitas transaksi. Ketika suatu transaksi direferensikan secara langsung atau tidak langsung oleh lebih banyak transaksi berikutnya, bobotnya meningkat dan tingkat konfirmasinya semakin tinggi. Setelah bobotnya melampaui ambang batas tertentu, transaksi dianggap "terkonfirmasi."

Setiap proyek DAG memiliki mekanisme spesifik:

Tangle dari IOTA menggunakan algoritma Markov Chain Monte Carlo untuk pemilihan transaksi yang akan divalidasi, serta mekanisme cumulative weight untuk menjaga keamanan jaringan.

Nano menerapkan struktur Block-lattice di mana setiap akun memiliki rantai sendiri, dengan transaksi dipisahkan menjadi operasi "send" dan "receive", membentuk struktur DAG yang unik.

Conflux mengadopsi struktur DAG Tree-Graph, menggabungkan Proof of Work dengan protokol GHOST untuk menyelesaikan potensi konflik.

Risiko dan Tantangan DAG

Meskipun teknologi DAG berpotensi mengatasi masalah skalabilitas blockchain konvensional, terdapat sejumlah risiko dan tantangan yang khas:

Isu Keamanan: Sistem DAG dapat lebih rentan terhadap serangan pada volume transaksi rendah, karena penyerang dapat mengakumulasi kekuatan komputasi yang cukup untuk memengaruhi proses konsensus saat aktivitas jaringan menurun. Beberapa proyek DAG (seperti IOTA pada tahap awal) menggunakan koordinator terpusat untuk mencegah serangan, sehingga memicu kontroversi tentang sentralisasi.

Kompleksitas Verifikasi: Pada struktur DAG, penentuan finalitas transaksi dan penyelesaian konflik menjadi lebih kompleks. Hubungan referensi antar transaksi dapat sangat rumit, sehingga verifikasi konsistensi keseluruhan kondisi DAG memerlukan algoritma yang lebih canggih.

Tantangan Konsensus: Di sistem DAG, penentuan status global dan urutan transaksi lebih menantang dibandingkan blockchain konvensional, terutama jika terdapat transaksi yang bertentangan. Proyek-proyek berbeda menggunakan metode masing-masing untuk mengatasi masalah ini, namun solusi yang sempurna masih belum tersedia.

Tingkat Kematangan: Berbeda dengan teknologi blockchain konvensional yang telah teruji selama lebih dari satu dekade, sistem berbasis DAG relatif baru dan belum memiliki validasi aplikasi jangka panjang berskala besar. Banyak garansi keamanan teoretis masih membutuhkan pembuktian praktis.

Tingkat kompleksitas teknis yang tinggi: Implementasi dan pemahaman sistem DAG sering kali lebih rumit dibandingkan blockchain konvensional, sehingga menciptakan hambatan teknis yang signifikan bagi pengembang, auditor, maupun pengguna umum.

Directed Acyclic Graph menjadi jalur evolusi penting dalam arsitektur blockchain, menawarkan solusi potensial atas trilema blockchain (desentralisasi, keamanan, dan skalabilitas). Walaupun teknologi DAG masih dalam tahap pengembangan dan menghadapi berbagai tantangan, keunggulan uniknya pada skenario throughput tinggi serta aplikasi mikrotransaksi menjadikannya komponen penting dalam lanskap teknologi blockchain dan potensi arah utama evolusi teknologi ledger terdistribusi di masa mendatang.