DAGを理解する:暗号資産における有向非循環グラフの動作

代替レジャーテクノロジーの台頭

暗号通貨業界はその誕生以来、ブロックチェーンによって支配されてきました。しかし、過去数年の間に、開発者や研究者の間で別のデータ構造メカニズムが注目を集めています。それが、有向非巡回グラフ、一般にDAGとして知られています。ブロックチェーンがほとんどの暗号プロジェクトの基盤であり続ける一方で、DAG技術は分散台帳を維持し、取引を検証するための異なるアプローチを表しています。

多くの人々はDAGを「ブロックチェーンキラー」と呼び、将来的にはブロックチェーンベースのシステムに取って代わるか、または大幅に競争する可能性があると示唆しています。これが現実になるかどうかは、技術がどのように成熟し、現在の限界を克服するかにかかっています。現時点では、両方の技術が共存しており、それぞれ異なるプロジェクト要件とユースケースに対応しています。

DAGテクノロジーの運用方法

有向非循環グラフは、基本的にトランザクションを従来のブロックチェーンとは異なる方法で整理するデータ構造のアプローチです。このアーキテクチャは、個々のトランザクションを表す頂点(円)と、それらを方向性の流れで接続する辺(線)で構成されています。

「指向性」という用語は、接続が一方向にのみ流れることを示し、循環参照を防ぎます。「非循環的」というのは、構造が自らに戻ることがないことを意味します—各頂点はトランザクションのチェーン内で独立して存在します。この設計は、ブロックベースのモデルを完全に排除します。

DAGシステムでは、トランザクションは層状に互いに構築されます。ユーザーがトランザクションを送信する際には、まず「ティップ」と呼ばれる1つ以上の未確認トランザクションを検証する必要があります。一度確認されると、新しいトランザクションはそれ自体がティップとなり、次のネットワーク参加者からの確認を待ちます。この cascading validation プロセスにより、線形チェーンではなく、ウェブのようなグラフが作成されます。

二重支出を防ぐために、ノードは創始トランザクションまでの全トランザクション履歴を追跡します。彼らは、経路全体で残高が有効であることを確認します。もし以前のトランザクションが不正であることが証明された場合、それに基づいて構築された後続のトランザクションは拒否されます—たとえそれぞれが個別に正当であっても。このメカニズムは、マイナーなしでネットワークの整合性を確保します。

実用的な応用とパフォーマンスの利点

DAG技術は、ブロックチェーンシステムに固有のいくつかの制限に対処します。マイニングやブロックの作成がないため、トランザクションは待機期間なしで継続的に処理できます。ユーザーは、古いトランザクションを先に確認する限り、無制限のトランザクションを送信できます。これにより、多くのブロックチェーンネットワークが悩まされているスケーラビリティのボトルネックが解消されます。

エネルギー消費は別の違いを示します。一部のDAG実装はプルーフ・オブ・ワークコンセンサスを使用していますが、従来のブロックチェーンマイニングに必要な電力の一部しか消費しません。この効率は、リソース集約型のブロック作成がないことから生じています。

マイクロペイメントはDAGにとって理想的なユースケースを表しています。ブロックチェーンネットワークはしばしば、支払い額を超える取引手数料を課すため、小額の送金は経済的に実行不可能になります。DAGシステムは通常、最小限またはゼロの手数料を請求し、ネットワークが混雑している際にはわずかなノード手数料のみが適用されます。これはブロックチェーンの動的手数料構造とは対照的です。

実際の DAG の実装

いくつかのプロジェクトがこの代替アプローチを検証するためにDAG技術を採用しています。2016年に開始されたIOTAは、モノのインターネットアプリケーションに焦点を当ててこの分野を先駆けました。このプロジェクトは、絡み合った構造—相互接続されたノードクラスター—を採用しており、ユーザーは自分の取引が承認されるために2つの取引を検証する必要があります。この設計は、すべての参加者がコンセンサスメカニズムに関与するため、完全な分散化を生み出します。

ナノは、DAGとブロックチェーンの両方の要素を組み合わせたハイブリッドアプローチを表します。各ユーザーは独立したウォレット(ブロックチェーンコンポーネント)を操作し、データはDAGネットワークを通じて流れます。送信者と受信者の両方が取引を検証する必要があり、その結果、手数料はゼロで、卓越した速度を実現します。

BlockDAGは新しい参加者として登場し、特化したリグやモバイルアプリケーションを通じてエネルギー効率の良いマイニングを提供しています。その半減期のスケジュールはビットコインとは異なり、4年ごとではなく毎年発生します。

DAG の長所と制限を比較検討する

###主な利点

取引速度: ブロック時間の制約がないため、ネットワークは要求に応じて取引を処理します。スループットに上限はなく、前の取引を確認する必要があるだけです。

手数料構造: マイニングの排除により、取引手数料を正当化する収益要件が取り除かれます。これにより、小額送金やIoTアプリケーションにとって好ましい条件が生まれます。

エネルギー効率: 計算要件の削減は、プルーフ・オブ・ワークのブロックチェーンと比較して最小限の環境への影響をもたらします。

スケーラビリティ: ブロック時間のボトルネックがないため、ネットワークはパフォーマンスの低下なしに水平スケーリングが可能です。

###現在の課題

分散化のトレードオフ: 現在、多くのDAGプロトコルは、ネットワークのセキュリティをブートストラップし維持するために、調整ノードやその他の中央集権的なコンポーネントに依存しています。開発者はこれを一時的なものと見なしていますが、DAGは外部ガバナンスなしでの回復力をまだ示していません。

スケールでの未検証: DAGは数年間存在しているものの、Layer-2ソリューションのようなブロックチェーンの代替手段と比較して、採用は依然として限られています。この技術は、確立されたブロックチェーンネットワークが定期的に直面するストレステストを耐え抜いていません。

セキュリティ質問: 実世界での広範な検証がない場合、DAGコンセンサスメカニズムの潜在的な脆弱性は未知のままです。

DAGとブロックチェーンアーキテクチャの比較

基本的な違いはデータの組織にあります。ブロックチェーンは取引を順次ブロックに配置し、線形のチェーンを作成します。DAGは取引を相互接続されたノードとして配置し、グラフ構造を形成します。

この建築的な違いは、運用上の違いに波及します。ブロックチェーンは、マイナーがトランザクションを束ねて計算パズルを解くことを必要とします。DAGはこの中間層を排除し、直接的なピアツーピア検証を可能にします。ブロックチェーンは、ブロックサイズやマイニングの間隔に関連した固有のスケーラビリティの制限に直面します。DAGは理論的にそのような制約なしにスケールします。

視覚的に、ブロックチェーンは接続されたブロックのチェーンに似ており、DAGはノードのウェブのようなネットワークに似ています。この比喩的な区別は、彼らの基本的な運用の違いを反映しています。

期待しています

有向非循環グラフは、真の可能性を持つ興味深い技術進歩を表しています。その利点—低い取引コスト、高いスループット、エネルギー消費の削減—は、ブロックチェーンシステムにおける実際の課題に対処しています。

しかし、DAG技術はまだ初期段階にあります。この分野はまだ中央集権的な課題を克服しておらず、現在のブロックチェーンが示すスケールとセキュリティレベルでの実行可能性を証明していません。DAGはブロックチェーンを完全に置き換えるのではなく、その強みが意味のある利点を提供できる専門的なニッチを切り開く可能性があります。

この技術の軌道は、継続的な開発、実世界でのストレステスト、およびDAGのユニークな能力を活用する新たなユースケースに依存しています。エコシステムが成熟するにつれて、両方の技術はおそらく共存し、それぞれの強みがアプリケーション要件と最もよく一致するプロジェクトにサービスを提供するでしょう。

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