了解DAG：有向無環圖在加密貨幣中的工作原理

替代帳本技術的崛起

自加密貨幣行業誕生以來，區塊鏈一直佔據主導地位。然而在過去的幾年中，另一種數據結構機制在開發者和研究人員中獲得了關注：有向無環圖，通常稱爲DAG。雖然區塊鏈依然是大多數加密項目的基礎，但DAG技術代表了一種不同的方式來維護分布式帳本和驗證交易。

許多人在這個領域將DAG稱爲"區塊鏈殺手"，暗示它有可能在未來取代或顯著競爭基於區塊鏈的系統。這是否成爲現實取決於技術如何成熟並克服其當前的局限性。就目前而言，這兩種技術共存，各自滿足不同項目的需求和使用案例。

DAG技術的運作方式

有向無環圖從根本上是一種數據結構方法，它以不同於傳統區塊鏈的方式組織交易。該架構由頂點(圓圈)表示單個交易，並由邊(線)將它們連接在一個方向流中。

術語“定向”表示連接僅在一個方向上流動，防止循環引用。“無環”意味着結構從不自我回環——每個頂點在交易鏈中獨立存在。這種設計完全消除了基於區塊的模型。

在DAG系統中，交易以層疊的方式相互構建。當用戶提交交易時，他們必須首先驗證一個或多個未確認的先前交易，稱爲“tips”。一旦確認，新的交易本身也成爲一個tip，等待下一個網路參與者的確認。這種級聯驗證過程創建了一個類似網路的圖形，而不是線性鏈。

爲了防止雙重支付，節點會追蹤整個交易歷史，直到創世交易。他們驗證在整個過程中餘額是否保持有效。如果任何先前的交易被證明是欺詐性的，基於它的後續交易將面臨拒絕——即使它們本身是合法的。這個機制確保了網路的完整性，而不需要礦工。

實際應用和性能優勢

DAG技術解決了區塊鏈系統固有的幾個局限性。由於沒有區塊可供挖掘或創建，交易可以持續處理而無需等待時間。用戶可以提交無限制的交易，只要他們先確認舊的交易。這消除了困擾許多區塊鏈網路的可擴展性瓶頸。

能源消耗是另一個區別。盡管一些DAG實現使用工作量證明共識，但它們的能耗僅爲傳統區塊鏈挖礦所需電力的一小部分。這種高效源於缺乏資源密集型的區塊創建。

微支付是DAG的理想用例。區塊鏈網路通常會收取超過支付金額的交易費用，使得小額轉帳在經濟上變得不可行。DAG系統通常收取極少或零費用，僅在網路擁堵時收取少量節點費用，這與區塊鏈的動態費用結構形成鮮明對比。

現實世界的有向無環圖(DAG)實現

多個項目已採用DAG技術來驗證這種替代方法。IOTA於2016年推出，以其物聯網應用爲重點，開創了這一領域。該項目採用了纏結結構——相互連接的節點集羣——用戶必須驗證兩個交易才能使自己的交易獲得批準。這一設計實現了完全的去中心化，因爲所有參與者都參與共識機制。

Nano代表了一種混合方法，結合了DAG和區塊鏈的元素。每個用戶操作一個獨立的錢包(區塊鏈組件)，同時數據通過DAG網路流動。發送者和接收者都必須驗證交易，從而實現零費用和卓越的速度。

BlockDAG作爲一個新興的參與者，通過專用礦機和移動應用程序提供了節能的挖礦方式。它的減半計劃與比特幣不同，每年發生一次，而不是每四年一次。

權衡DAG的優勢與局限性

關鍵優勢

交易速度: 在沒有區塊時間限制的情況下，網路按需處理交易。吞吐量沒有上限——只有確認前驅的要求。

費用結構: 挖礦消除使得交易費用的收入要求不再成立。這爲小額轉帳和物聯網應用創造了有利條件。

能源效率： 相較於工作量證明區塊鏈，降低的計算需求意味着對環境的影響最小。

可擴展性： 缺乏區塊時間瓶頸使網路能夠水平擴展而不降低性能。

當前挑戰

去中心化的權衡: 許多DAG協議目前依賴於協調節點或其他集中組件來啓動和維護網路安全。雖然開發者認爲這只是暫時的，但DAG尚未展示出在沒有外部治理的情況下的韌性。

未經過大規模驗證： 盡管DAG已經存在了幾年，但與Layer-2等區塊鏈替代方案相比，採用仍然有限。該技術尚未經受住已建立區塊鏈網路定期面臨的壓力測試。

安全問題： 在沒有廣泛的現實世界驗證的情況下，DAG 共識機制中的潛在漏洞仍然未知。

比較DAG和區塊鏈架構

基本區別在於數據組織。區塊鏈將交易按順序安排到區塊中，形成線性鏈。DAG將交易安排爲相互連接的節點，形成圖形結構。

這種架構差異導致了操作上的區別。區塊鏈需要礦工將交易打包並解決計算難題。DAG消除了這一中介層，使得直接的點對點驗證成爲可能。區塊鏈面臨與區塊大小和挖礦間隔相關的固有可擴展性限制。DAG理論上可以在沒有這種限制的情況下擴展。

從視覺上看，區塊鏈類似於連接塊的鏈，而有向無環圖（DAG）則類似於節點的網路。這種隱喻的區別反映了它們在基本操作上的不同。

期待

有向無環圖代表了一項引人注目的技術進步，具有真正的潛力。這些優勢——較低的交易成本、更高的吞吐量、減少的能源消耗——解決了區塊鏈系統中的實際痛點。

然而，DAG技術仍處於起步階段。該領域尚未克服中心化挑戰，也未能證明其在區塊鏈目前展示的規模和安全性水平上的可行性。與其完全取代區塊鏈，DAG更可能是在其優勢提供顯著好處的特定領域中發揮作用。

該技術的軌跡取決於持續的發展、現實世界的壓力測試以及利用DAG獨特能力的新興用例。隨着生態系統的成熟，這兩種技術可能會共存，各自服務於其優勢與應用需求最佳對齊的項目。