Розуміння DAG: Як працюють спрямовані ациклічні графи в Криптовалюті

Зростання альтернативної технології бухгалтерського обліку

Криптовалютна індустрія з моменту свого виникнення була домінована блокчейном. Проте, за останні кілька років інший механізм структуризації даних здобув популярність серед розробників та дослідників: орієнтований ациклічний граф, який зазвичай називають DAG. Хоча блокчейн залишається основою більшості крипто-проектів, технологія DAG представляє собою інший підхід до підтримання розподілених реєстрів та валідації транзакцій.

Багато хто в цій сфері називає DAG “вбивцею блокчейнів”, припускаючи, що він може одного дня замінити або значно конкурувати з системами на основі блокчейну. Чи стане це реальністю, залежить від того, як технологія розвиватиметься і подолає свої поточні обмеження. Наразі обидві технології співіснують, кожна задовольняючи різні вимоги проектів і випадки використання.

Як працює технологія DAG

Спрямований ациклічний граф є, по суті, підходом до структуризації даних, який організовує транзакції інакше, ніж традиційні блокчейни. Архітектура складається з вершин (кола), що представляють окремі транзакції, та ребер (ліній), які з'єднують їх у напрямленому потоці.

Термін “орієнтований” вказує на те, що з'єднання рухаються лише в одному напрямку, запобігаючи круговим посиланням. “Ациклічний” означає, що структура ніколи не повертається назад сама на себе — кожен вершин незалежно стоїть у ланцюзі транзакцій. Цей дизайн повністю усуває модель, основану на блоках.

У системі DAG транзакції будуються одна на одну в шарах. Коли користувачі подають транзакцію, вони спочатку повинні підтвердити одну або кілька попередніх непідтверджених транзакцій, які називаються “порадами”. Після підтвердження нова транзакція стає порадою сама по собі, чекаючи підтвердження від наступного учасника мережі. Цей каскадний процес валідації створює граф у вигляді павутини, а не лінійний ланцюг.

Щоб запобігти подвійному витрачанню, вузли відстежують всю історію транзакцій, повертаючись до генезис-транзакції. Вони перевіряють, що баланси залишаються дійсними на всьому шляху. Якщо будь-яка попередня транзакція виявляється шахрайською, наступні транзакції, побудовані на ній, підлягають відхиленню — навіть якщо вони індивідуально є законними. Цей механізм забезпечує цілісність мережі без майнерів.

Практичні застосування та переваги продуктивності

Технологія DAG вирішує кілька обмежень, притаманних блокчейн-системам. Оскільки немає блоків для видобутку або створення, транзакції можуть оброблятися безперервно без періодів очікування. Користувачі можуть подавати необмежену кількість транзакцій, за умови, що вони спочатку підтверджують старі. Це усуває вузьке місце масштабованості, яке турбує багато блокчейн-мереж.

Споживання енергії є ще однією відмінністю. Хоча деякі реалізації DAG використовують консенсус на основі доказу роботи, вони споживають лише частину енергії, необхідної для традиційного майнінгу блокчейну. Ця ефективність випливає з відсутності ресурсомісткого створення блоків.

Мікроплатежі є ідеальним випадком використання для DAG. Блокчейн-мережі часто накладають комісії за транзакції, які перевищують саму суму платежу, що робить малі перекази економічно недоцільними. Системи DAG зазвичай стягують мінімальні або нульові комісії, при цьому лише невеликі комісії за вузли застосовуються під час перевантаження мережі — це різко контрастує з динамічною структурою комісій блокчейну.

Реальні реалізації DAG

Кілька проектів впровадили технологію DAG для валідації цього альтернативного підходу. IOTA, запущена в 2016 році, стала піонером у цій сфері з акцентом на застосування Інтернету речей. Проект використовує структуру заплутаності — взаємопов'язані кластери вузлів — де користувачі повинні валідувати дві транзакції, щоб отримати схвалення своєї власної. Цей дизайн створює повну децентралізацію, оскільки всі учасники беруть участь у механізмах консенсусу.

Nano представляє собою гібридний підхід, поєднуючи елементи як DAG, так і блокчейну. Кожен користувач управляє незалежним гаманцем (компонент блокчейну), тоді як дані проходять через мережу DAG. І відправник, і одержувач повинні перевіряти транзакції, що призводить до нульових зборів і виняткової швидкості.

BlockDAG з'явився як новий учасник, пропонуючи енергоефективний видобуток через спеціалізовані установки та мобільні додатки. Його графік халвінгу відрізняється від Bitcoin, відбуваючись щорічно, а не раз на чотири роки.

Ваги сильних і слабких сторін DAG

Основні переваги

Швидкість транзакцій: Без обмежень за часом блоків мережа обробляє транзакції за запитом. Відсутня верхня межа для пропускної спроможності — лише вимога підтверджувати попередники.

Структура зборів: Виключення видобутку усуває вимоги до доходів, які виправдовують транзакційні збори. Це створює сприятливі умови для переказів з невеликою вартістю та застосувань IoT.

Енергоефективність: Зменшені вимоги до обчислень призводять до мінімального впливу на навколишнє середовище в порівнянні з блокчейнами на основі доказу роботи.

Масштабованість: Відсутність вузьких місць часу блоку дозволяє мережі масштабуватися горизонтально без зниження продуктивності.

Поточні виклики

Торгівельні компроміси децентралізації: Багато протоколів DAG наразі покладаються на координуючі вузли або інші централізовані компоненти для запуску та підтримки безпеки мережі. Хоча розробники вважають це тимчасовим, DAG ще не продемонстрували стійкість без зовнішнього управління.

Неперевірено в масштабах: Хоча DAG існує вже кілька років, його використання залишається обмеженим у порівнянні з альтернативами блокчейну, такими як рішення другого рівня. Ця технологія не витримала стрес-тестів, з якими регулярно стикаються встановлені блокчейн-мережі.

Запитання безпеки: Без широкої валідації в реальному світі потенційні вразливості в механізмах консенсусу DAG залишаються невідомими.

Порівняння архітектур DAG та блокчейн

Основна відмінність полягає в організації даних. Блокчейни організовують транзакції послідовно в блоки, створюючи лінійний ланцюг. DAG (Directed Acyclic Graph) організовує транзакції як взаємопов'язані вузли, формуючи графову структуру.

Ця архітектурна різниця призводить до операційних відмінностей. Блокчейни вимагають, щоб майнери об'єднували транзакції та вирішували обчислювальні головоломки. DAGs усувають цей проміжний шар, дозволяючи безпосередню перевірку між рівними. Блокчейни стикаються з вродженими обмеженнями масштабованості, пов'язаними з розміром блоку та інтервалами майнінгу. DAGs теоретично масштабуються без таких обмежень.

Візуально блокчейни нагадують ланцюги з'єднаних блоків, тоді як DAG нагадують мережі вузлів, схожі на павутину. Ця метафорична відмінність відображає їхні фундаментальні операційні відмінності.

З нетерпінням чекаю

Напрямлені ациклічні графи представляють собою захоплюючий технологічний прогрес з справжнім потенціалом. Переваги — нижчі витрати на транзакції, вища пропускна здатність, зниження споживання енергії — вирішують реальні проблеми в системах блокчейн.

Проте технологія DAG залишається на початковій стадії розвитку. Ця сфера ще не подолала проблеми централізації або не довела свою життєздатність на рівні масштабу та безпеки, які наразі демонструють блокчейни. Швидше за все, замість повного заміщення блокчейну, DAG цілком імовірно займатимуть спеціалізовані ніші, де їх переваги надають значні вигоди.

Траєкторія технології залежить від подальшого розвитку, тестування в реальних умовах і нових випадків використання, які використовують унікальні можливості DAG. У міру зрілості екосистеми обидві технології, ймовірно, співіснуватимуть, кожна обслуговуючи проекти, де їхні відповідні сильні сторони найкраще узгоджуються з вимогами застосування.