Понимание DAG: Как работают направленные ациклические графы в Криптовалюте

Возвышение альтернативной технологии бухгалтерского учета

Криптовалютная индустрия с момента своего появления была подвержена влиянию блокчейна. Однако за последние несколько лет среди разработчиков и исследователей набрала популярность другая механика структурирования данных: ориентированный ациклический граф, широко известный как DAG. Хотя блокчейн остается основой большинства криптопроектов, технология DAG представляет собой другой подход к поддержанию распределенных реестров и валидации транзакций.

Многие в этой области называют DAG «убийцей блокчейна», предполагая, что он может когда-нибудь заменить или значительно конкурировать с системами на основе блокчейна. Станет ли это реальностью, зависит от того, как технология будет развиваться и преодолевать свои текущие ограничения. На данный момент обе технологии сосуществуют, каждая из которых обслуживает различные требования проектов и варианты использования.

Как работает технология DAG

Направленный ациклический граф по своей сути является подходом к структурированию данных, который организует транзакции иначе, чем традиционные блокчейны. Архитектура состоит из вершин (кругов), представляющих отдельные транзакции, и рёбер (линий), соединяющих их в направленном потоке.

Термин “направленный” указывает на то, что соединения текут только в одном направлении, предотвращая круговые ссылки. “Ациклический” означает, что структура никогда не возвращается к самой себе — каждая вершина стоит независимо в цепочке транзакций. Этот дизайн полностью устраняет блочную модель.

В системе DAG транзакции строятся друг на друге в слоях. Когда пользователи подают транзакцию, они сначала должны подтвердить одну или несколько предыдущих неподтверждённых транзакций, называемых “советами”. После подтверждения новая транзакция сама становится советом, ожидая подтверждения от следующего участника сети. Этот каскадный процесс валидации создает граф, похожий на сеть, а не линейную цепь.

Чтобы предотвратить двойные траты, узлы отслеживают всю историю транзакций вплоть до генезис-транзакции. Они проверяют, что балансы остаются действительными на протяжении всего пути. Если какая-либо предыдущая транзакция оказывается мошеннической, последующие транзакции, основанные на ней, будут отклонены, даже если они по отдельности легитимны. Этот механизм обеспечивает целостность сети без майнеров.

Практические применения и преимущества производительности

Технология DAG устраняет несколько ограничений, присущих системам блокчейна. Поскольку нет блоков для майнинга или создания, транзакции могут обрабатываться непрерывно без ожиданий. Пользователи могут отправлять неограниченное количество транзакций, при условии, что они сначала подтверждают более старые. Это устраняет узкое место масштабируемости, которое мучает многие сети блокчейна.

Потребление энергии представляет собой еще одно отличие. В то время как некоторые реализации DAG используют консенсус на основе доказательства работы, они потребляют лишь небольшую часть энергии, необходимой для традиционной майнинговой блокчейн-системы. Эта эффективность обусловлена отсутствием ресурсоемкого создания блоков.

Микроплатежи представляют собой идеальный случай использования DAG. Блокчейн-сети часто накладывают комиссии за транзакции, превышающие саму сумму платежа, что делает небольшие переводы экономически нецелесообразными. Системы DAG обычно взимают минимальные или нулевые сборы, при этом только небольшие сборы за узлы применяются в условиях перегрузки сети — резкое отличие от динамической структуры сборов блокчейна.

Реальные реализации DAG

Несколько проектов приняли технологию DAG для валидации этого альтернативного подхода. IOTA, запущенная в 2016 году, стала пионером в этой области с акцентом на приложения Интернета вещей. Проект использует структуру запутывания — взаимосвязанные кластеры узлов — где пользователи должны подтвердить две транзакции, чтобы их собственная была одобрена. Этот дизайн создает полную децентрализацию, поскольку все участники участвуют в механизмах консенсуса.

Nano представляет собой гибридный подход, объединяющий элементы как DAG, так и блокчейна. Каждый пользователь управляет независимым кошельком (компонент блокчейна), в то время как данные проходят через сеть DAG. Как отправитель, так и получатель должны подтверждать транзакции, что приводит к нулевым комиссиям и исключительной скорости.

BlockDAG появился как новый участник, предлагая энергоэффективный майнинг с помощью специализированных устройств и мобильных приложений. Его график деления отличается от Bitcoin и происходит ежегодно, а не раз в четыре года.

Оценка сильных и слабых сторон DAG

Ключевые преимущества

Скорость транзакций: Без ограничений по времени блока сеть обрабатывает транзакции по мере необходимости. Нет верхнего предела по пропускной способности — только требование подтверждать предшественников.

Структура сборов: Устранение майнинга исключает требования к доходам, которые оправдывают сборы за транзакции. Это создает благоприятные условия для переводов малой стоимости и приложений IoT.

Энергоэффективность: Снижение вычислительных требований приводит к минимальному воздействию на окружающую среду по сравнению с блокчейнами, использующими доказательство работы.

Масштабируемость: Отсутствие узких мест по времени блокировки позволяет сети горизонтально масштабироваться без ухудшения производительности.

Текущие проблемы

Торговые компромиссы децентрализации: Многие протоколы DAG в настоящее время полагаются на координирующие узлы или другие централизованные компоненты для первоначальной настройки и поддержания безопасности сети. Хотя разработчики рассматривают это как временное явление, DAG до сих пор не продемонстрировали устойчивость без внешнего управления.

Неопробован в широкомасштабном использовании: Хотя DAG существует уже несколько лет, его принятие остается ограниченным по сравнению с альтернативами на основе блокчейна, такими как решения второго уровня. Эта технология не прошла стресс-тесты, с которыми регулярно сталкиваются established блокчейн-сети.

Вопросы безопасности: Без обширной проверки в реальном мире потенциальные уязвимости в механизмах консенсуса DAG остаются неизвестными.

Сравнение архитектур DAG и блокчейн

Основное различие заключается в организации данных. Блокчейны последовательно упорядочивают транзакции в блоки, создавая линейную цепь. DAG организует транзакции в виде взаимосвязанных узлов, формируя графовую структуру.

Это архитектурное различие приводит к операционным отличиям. Блокчейны требуют от майнеров связывания транзакций и решения вычислительных задач. DAG устраняет этот промежуточный уровень, позволяя прямую верификацию между равными. Блокчейны сталкиваются с присущими ограничениям масштабируемости, связанными с размером блока и интервалами майнинга. DAG теоретически масштабируются без таких ограничений.

Визуально блокчейны напоминают цепочки соединенных блоков, в то время как DAG представляют собой сети узлов, похожие на паутину. Эта метафорическая отличительная черта отражает их фундаментальные операционные различия.

С нетерпением ждем

Направленные ациклические графы представляют собой увлекательное технологическое достижение с настоящим потенциалом. Преимущества — более низкие транзакционные издержки, высокая пропускная способность, снижение потребления энергии — решают реальные проблемы в блокчейн-системах.

Тем не менее, технология DAG все еще находится на стадии зарождения. Эта область еще не преодолела проблемы централизации и не доказала свою жизнеспособность на уровне масштаба и безопасности, которые демонстрируют блокчейны в настоящее время. Вместо того, чтобы полностью заменить блокчейн, DAG, вероятно, займут специализированные ниши, где их сильные стороны обеспечивают значительные преимущества.

Траектория технологии зависит от дальнейшей разработки, реального стресс-тестирования и новых случаев использования, которые используют уникальные возможности DAG. По мере взросления экосистемы обе технологии, вероятно, будут сосуществовать, каждая из которых будет служить проектам, где их соответствующие сильные стороны лучше всего соответствуют требованиям приложения.