Hiểu về DAG: Cách mà Đồ thị trực tiếp không tuần hoàn hoạt động trong Tiền điện tử

Sự Gia Tăng của Công Nghệ Sổ Cái Thay Thế

Ngành công nghiệp tiền điện tử đã bị chi phối bởi blockchain kể từ khi ra đời. Tuy nhiên, trong vài năm qua, một cơ chế cấu trúc dữ liệu khác đã thu hút sự chú ý của các nhà phát triển và nhà nghiên cứu: đồ thị có hướng không chu trình, thường được biết đến là DAG. Trong khi blockchain vẫn là nền tảng của hầu hết các dự án tiền điện tử, công nghệ DAG đại diện cho một cách tiếp cận khác để duy trì sổ cái phân tán và xác thực giao dịch.

Nhiều người trong lĩnh vực này gọi DAG là “kẻ giết blockchain,” cho rằng nó có thể một ngày nào đó thay thế hoặc cạnh tranh đáng kể với các hệ thống dựa trên blockchain. Liệu điều này có trở thành hiện thực hay không phụ thuộc vào cách mà công nghệ này phát triển và vượt qua những hạn chế hiện tại của nó. Hiện tại, cả hai công nghệ đều tồn tại song song, mỗi công nghệ phục vụ cho các yêu cầu và trường hợp sử dụng khác nhau.

Cách Công Nghệ DAG Hoạt Động

Một đồ thị có hướng không chu trình về cơ bản là một phương pháp cấu trúc dữ liệu tổ chức các giao dịch khác với các chuỗi khối truyền thống. Kiến trúc bao gồm các đỉnh (hình tròn) đại diện cho các giao dịch cá nhân và các cạnh (đường thẳng) kết nối chúng trong một dòng hướng.

Thuật ngữ “hướng” chỉ ra rằng các kết nối chỉ chảy theo một hướng, ngăn chặn các tham chiếu vòng. “Vô chu kỳ” có nghĩa là cấu trúc không bao giờ quay lại chính nó—mỗi đỉnh đứng độc lập trong chuỗi giao dịch. Thiết kế này loại bỏ hoàn toàn mô hình dựa trên khối.

Trong một hệ thống DAG, các giao dịch xây dựng dựa trên nhau theo các lớp. Khi người dùng gửi một giao dịch, họ phải đầu tiên xác thực một hoặc nhiều giao dịch chưa được xác nhận trước đó gọi là “tips.” Khi được xác nhận, giao dịch mới trở thành một tip, chờ xác nhận từ người tham gia mạng tiếp theo. Quy trình xác thực liên tiếp này tạo ra một đồ thị giống như mạng chứ không phải là một chuỗi tuyến tính.

Để ngăn chặn việc chi tiêu gấp đôi, các nút theo dõi toàn bộ lịch sử giao dịch trở lại giao dịch khởi đầu. Họ xác minh rằng số dư vẫn hợp lệ trong suốt quá trình. Nếu bất kỳ giao dịch trước đó nào chứng minh là gian lận, các giao dịch tiếp theo được xây dựng dựa trên nó sẽ bị từ chối - ngay cả khi chúng hợp lệ riêng lẻ. Cơ chế này đảm bảo tính toàn vẹn của mạng mà không cần thợ mỏ.

Ứng Dụng Thực Tế và Lợi Thế Hiệu Suất

Công nghệ DAG giải quyết nhiều hạn chế vốn có của các hệ thống blockchain. Vì không có khối nào để khai thác hoặc tạo ra, các giao dịch có thể được xử lý liên tục mà không cần thời gian chờ đợi. Người dùng có thể gửi không giới hạn giao dịch, miễn là họ xác nhận các giao dịch cũ trước. Điều này loại bỏ nút thắt về khả năng mở rộng mà nhiều mạng lưới blockchain gặp phải.

Tiêu thụ năng lượng là một sự khác biệt khác. Trong khi một số triển khai DAG sử dụng đồng thuận proof-of-work, chúng tiêu tốn một phần nhỏ năng lượng so với khai thác blockchain truyền thống. Hiệu quả này đến từ việc không có sự tạo khối tốn nhiều tài nguyên.

Các khoản thanh toán vi mô đại diện cho một trường hợp sử dụng lý tưởng cho DAG. Các mạng blockchain thường áp đặt phí giao dịch vượt quá số tiền thanh toán, khiến việc chuyển tiền nhỏ trở nên không khả thi về mặt kinh tế. Các hệ thống DAG thường tính phí tối thiểu hoặc không tính phí, chỉ áp dụng một khoản phí nhỏ cho các nút trong thời gian tắc nghẽn mạng - một sự tương phản rõ rệt với cấu trúc phí động của blockchain.

Các Triển Khai DAG Thực Tế

Nhiều dự án đã áp dụng công nghệ DAG để xác thực cách tiếp cận thay thế này. IOTA, được ra mắt vào năm 2016, đã tiên phong trong lĩnh vực này với sự tập trung vào Ứng dụng Internet of Things. Dự án sử dụng cấu trúc tangle—các cụm nút liên kết với nhau—nơi mà người dùng phải xác thực hai giao dịch để có giao dịch của riêng mình được phê duyệt. Thiết kế này tạo ra sự phân quyền hoàn toàn, vì tất cả các thành viên tham gia vào các cơ chế đồng thuận.

Nano đại diện cho một cách tiếp cận hybrid, kết hợp các yếu tố của cả DAG và blockchain. Mỗi người dùng vận hành một ví độc lập (thành phần blockchain) trong khi dữ liệu chảy qua một mạng DAG. Cả người gửi và người nhận đều phải xác minh các giao dịch, dẫn đến không có phí và tốc độ vượt trội.

BlockDAG xuất hiện như một người chơi mới, cung cấp khai thác tiết kiệm năng lượng thông qua các thiết bị chuyên dụng và ứng dụng di động. Lịch trình halving của nó khác với Bitcoin, diễn ra hàng năm thay vì bốn năm một lần.

Đánh giá sức mạnh và hạn chế của DAG

Những Lợi Thế Chính

Tốc độ giao dịch: Không có ràng buộc về thời gian khối, mạng lưới xử lý các giao dịch theo yêu cầu. Không có giới hạn tối đa nào về thông lượng—chỉ có yêu cầu xác nhận các giao dịch trước đó.

Cấu trúc phí: Việc loại bỏ khai thác loại bỏ yêu cầu doanh thu mà biện minh cho phí giao dịch. Điều này tạo ra điều kiện thuận lợi cho các giao dịch giá trị nhỏ và các ứng dụng IoT.

Hiệu quả năng lượng: Giảm yêu cầu tính toán dẫn đến tác động môi trường tối thiểu so với các blockchain sử dụng cơ chế proof-of-work.

Khả năng mở rộng: Sự thiếu vắng hạn chế về thời gian khối cho phép mạng lưới mở rộng theo chiều ngang mà không bị giảm hiệu suất.

Các Thách Thức Hiện Tại

Thỏa hiệp về phi tập trung: Nhiều giao thức DAG hiện tại phụ thuộc vào các nút phối hợp hoặc các thành phần tập trung khác để khởi động và duy trì an ninh mạng. Trong khi các nhà phát triển xem đây là tạm thời, các DAG vẫn chưa chứng minh được khả năng chống chịu mà không có chính quyền bên ngoài.

Chưa được chứng minh ở quy mô lớn: Mặc dù DAG đã tồn tại trong vài năm, nhưng việc áp dụng vẫn còn hạn chế so với các giải pháp blockchain thay thế như các giải pháp Layer-2. Công nghệ này chưa trải qua các bài kiểm tra căng thẳng mà các mạng blockchain đã được thiết lập thường xuyên phải đối mặt.

Câu hỏi bảo mật: Nếu không có xác thực thực tế rộng rãi, các lỗ hổng tiềm ẩn trong các cơ chế đồng thuận DAG vẫn chưa được biết đến.

So sánh kiến trúc DAG và Blockchain

Sự phân biệt cơ bản nằm ở cách tổ chức dữ liệu. Blockchain sắp xếp các giao dịch tuần tự thành các khối, tạo thành một chuỗi tuyến tính. DAG sắp xếp các giao dịch dưới dạng các nút liên kết với nhau tạo thành một cấu trúc đồ thị.

Sự khác biệt kiến trúc này dẫn đến những điểm khác biệt trong hoạt động. Blockchain yêu cầu thợ đào gộp các giao dịch và giải các câu đố tính toán. DAG loại bỏ lớp trung gian này, cho phép xác thực trực tiếp giữa các peer. Blockchain đối mặt với những giới hạn mở rộng vốn có liên quan đến kích thước khối và khoảng thời gian khai thác. DAG về lý thuyết có thể mở rộng mà không gặp phải những ràng buộc như vậy.

Về mặt hình ảnh, các blockchain giống như chuỗi các khối được kết nối, trong khi DAG giống như các mạng lưới nút hình lưới. Sự phân biệt ẩn dụ này phản ánh những khác biệt cơ bản trong hoạt động của chúng.

Mong chờ

Đồ thị không chu trình có hướng đại diện cho một tiến bộ công nghệ thú vị với tiềm năng thực sự. Các lợi ích - chi phí giao dịch thấp hơn, thông lượng cao hơn, tiêu thụ năng lượng giảm - giải quyết những điểm đau thực sự trong các hệ thống blockchain.

Tuy nhiên, công nghệ DAG vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Lĩnh vực này vẫn chưa vượt qua được các thách thức về tập trung hay chứng minh tính khả thi của nó ở quy mô và mức độ bảo mật mà các blockchain hiện nay thể hiện. Thay vì hoàn toàn thay thế blockchain, DAG có khả năng tạo ra những ngách chuyên biệt nơi mà những ưu điểm của chúng mang lại lợi thế có ý nghĩa.

Đường đi của công nghệ phụ thuộc vào việc phát triển liên tục, thử nghiệm căng thẳng trong thế giới thực và các trường hợp sử dụng mới xuất hiện khai thác những khả năng độc đáo của DAG. Khi hệ sinh thái trưởng thành, cả hai công nghệ sẽ có khả năng đồng tồn tại, mỗi công nghệ phục vụ cho các dự án nơi mà những điểm mạnh tương ứng của chúng phù hợp nhất với yêu cầu ứng dụng.