Ngoài Blockchain: Hiểu về Đồ thị có định hướng không tuần hoàn (DAG) Công nghệ

Ngành công nghiệp tiền điện tử đã bị chi phối bởi công nghệ blockchain kể từ khi Bitcoin ra đời. Tuy nhiên, một đổi mới song song đã xuất hiện thách thức kiến trúc sổ cái truyền thống: đồ thị có định hướng không tuần hoàn (DAG). Mặc dù thường được gọi là “kẻ giết blockchain”, DAG không phải là một sự thay thế mà là một phương pháp thay thế cho việc xác thực giao dịch và đồng thuận mạng. Công nghệ này định hình lại cách chúng ta suy nghĩ về các hệ thống phân tán, đặc biệt khi tốc độ, khả năng mở rộng và hiệu quả năng lượng là những yếu tố quan trọng.

DAG vs. Blockchain: Sự khác biệt kiến trúc cơ bản

Về cốt lõi, blockchain và DAG giải quyết những vấn đề tương tự nhưng thông qua các cơ chế khác nhau. Blockchain tổ chức các giao dịch thành các khối tuần tự, tạo ra một cấu trúc giống như chuỗi. Ngược lại, đồ thị có định hướng không tuần hoàn cấu trúc các giao dịch dưới dạng các nút kết nối mà không yêu cầu khối. Sự khác biệt nhỏ này tạo ra những hệ quả thực tiễn đáng kể.

Blockchain hoạt động theo chiều tuyến tính. Các giao dịch chờ được gộp lại thành các khối, sau đó được thêm vào chuỗi. Mỗi lần tạo khối liên quan đến công việc tính toán (đặc biệt dưới Proof-of-Work), tạo ra những nút thắt vốn có. DAG, trong khi đó, cho phép các giao dịch tham chiếu đến nhiều giao dịch trước đó một cách trực tiếp. Thay vì chờ đợi việc tạo khối, mỗi giao dịch mới xác nhận các giao dịch trước đó, xây dựng một mạng lưới liên kết thay vì một chuỗi tuyến tính.

Khía cạnh hướng dẫn có nghĩa là thông tin chỉ chảy theo một hướng - các giao dịch mới luôn tham chiếu đến các giao dịch cũ, không bao giờ quay ngược lại. Tính chất không tuần hoàn đảm bảo rằng không có vòng lặp nào tồn tại trong cấu trúc đồ thị. Thiết kế này loại bỏ cuộc đua khai thác đặc trưng cho các hệ thống blockchain.

Cách thức hoạt động của Kiến trúc DAG thực sự

Hiểu về DAG đòi hỏi phải phân tích các phần cấu thành của nó. Mỗi giao dịch trở thành một “đỉnh” (hình tròn) trong đồ thị, trong khi các phê duyệt giao dịch được thể hiện dưới dạng “cạnh” (các đường hướng). Khi bạn gửi một giao dịch, bạn phải trước tiên xác thực hai giao dịch chưa được xác nhận trước đó—được gọi là “mẹo.”

Cơ chế như sau: Bạn chọn hai giao dịch nổi bật và xác minh tính hợp pháp của chúng bằng cách truy ngược qua toàn bộ lịch sử giao dịch đến genesis. Nếu cả hai đường đi đều hợp lệ - nghĩa là có đủ số dư tồn tại trong suốt - giao dịch của bạn sẽ được xác nhận và vào mạng. Giờ thì giao dịch của bạn trở thành một đầu mới, chờ xác nhận từ người tham gia tiếp theo.

Điều này tạo ra một chu kỳ tự củng cố. Khi ngày càng nhiều người dùng tham gia, nhiều giao dịch được xác nhận hơn, và thông lượng mạng tăng trưởng một cách tự nhiên. Không có ràng buộc thời gian khối nhân tạo nào giới hạn số lượng giao dịch có thể xử lý đồng thời. Người dùng có thể giao dịch bất kỳ lúc nào, với điều kiện họ xác thực các giao dịch trước đó trước.

Hệ thống bao gồm bảo vệ chống chi tiêu gấp đôi tích hợp sẵn. Khi các nút xác minh toàn bộ đường đi giao dịch, họ xác nhận rằng không có đơn vị nào được chi tiêu hai lần. Việc cố gắng xây dựng giao dịch trên một đường đi lịch sử không hợp lệ sẽ dẫn đến việc mạng từ chối, đảm bảo tính toàn vẹn kinh tế mà không cần xác thực tập trung.

Lợi Thế Hiệu Suất: Tốc Độ, Khả Năng Mở Rộng và Hiệu Quả

Lợi thế kiến trúc của DAG chuyển thành những cải thiện hiệu suất có thể đo lường. Tốc độ giao dịch cải thiện đáng kể vì không có thời gian xác nhận khối. Trong các hệ thống blockchain, các giao dịch phải chờ đợi để sản xuất khối tiếp theo (thường là 10 phút cho Bitcoin, 12 giây cho Ethereum). Với DAG, xác nhận diễn ra ngay khi người tham gia tiếp theo tham gia và xác thực.

Khả năng mở rộng trở thành một phần vốn có thay vì được thiết kế. Blockchain phải đối mặt với tam giác: bảo mật, phi tập trung và khả năng mở rộng hiếm khi đồng tồn tại. DAG tránh điều này bằng cách cho phép xử lý giao dịch song song. Mỗi người dùng đồng thời xác thực và gửi giao dịch, tạo ra một hệ thống có khả năng mở rộng tự nhiên mà không cần các giải pháp Layer-2 hoặc sharding.

Tiêu thụ năng lượng giảm đáng kể. Trong khi một số mạng DAG vẫn sử dụng Proof-of-Work cho các biện pháp chống spam, chúng tiêu tốn một phần năng lượng mà blockchain PoW yêu cầu. Không có cuộc đua khai thác, không có cạnh tranh tỷ lệ băm. Mạng lưới đạt được sự đồng thuận thông qua sự tham gia tập thể thay vì sự thống trị tính toán.

Chi phí giao dịch trở nên không đáng kể hoặc bằng không. Thị trường phí của Blockchain xuất hiện vì các thợ mỏ phải được bồi thường cho việc sản xuất khối. Các DAG loại bỏ yêu cầu này. Một số triển khai tính phí nút tối thiểu, nhưng những khoản phí này vẫn không đáng kể so với chi phí giao dịch của Blockchain. Đối với các giao dịch vi mô—nơi mà một giao dịch $0.001 sẽ bị phá hủy bởi $5 phí blockchain—các DAG trở nên khả thi về mặt thực tiễn.

Các Dự Án DAG Thực Tế

IOTA (ra mắt 2016) tiên phong trong việc triển khai DAG trong tiền điện tử. IOTA đã thay thế các khối bằng một cấu trúc gọi là Tangle, nơi mỗi giao dịch phải xác minh chính xác hai giao dịch trước đó. Giao thức nhấn mạnh các ứng dụng Internet-of-Things, nơi mà vô số thiết bị nhỏ cần giao dịch mà không tốn phí cao. Kiến trúc của IOTA đạt được sự phân quyền thực sự vì mỗi người tham gia đều góp phần vào sự đồng thuận—không có thợ mỏ chuyên biệt nào tạo ra các điểm tập trung nhân tạo.

Nano áp dụng một cách tiếp cận hybrid, kết hợp các nguyên tắc DAG với các khái niệm blockchain. Mỗi người dùng duy trì chuỗi tài khoản của riêng họ (thành phần blockchain), trong khi mạng lưới sử dụng các cấu trúc giống như DAG để xác thực. Điều này cho phép Nano cung cấp các giao dịch ngay lập tức, không phí với sự phi tập trung thực sự. Người gửi và người nhận đều xác minh các khoản thanh toán, phân phối trách nhiệm đồng thuận trên toàn mạng.

BlockDAG mở rộng những nguyên tắc này với một phương pháp khai thác ưu tiên di động và một lịch trình giảm một nửa trong 12 tháng ( so với chu kỳ 4 năm của Bitcoin ). Dự án kết hợp những lợi ích truyền thống của DAG với các tính năng dễ tiếp cận được thiết kế cho người dùng bình thường thay vì các chuyên gia kỹ thuật.

Hạn chế: Mối quan tâm về tập trung và sự trưởng thành

Mặc dù có những lợi thế lý thuyết, các mạng DAG đối mặt với những thách thức thực tiễn ngăn cản chúng ngay lập tức thay thế công nghệ blockchain. Rủi ro tập trung là mối quan ngại chính. Nhiều triển khai DAG yêu cầu một nút điều phối trong các giai đoạn khởi động—một thực thể đáng tin cậy xác thực các giao dịch cho đến khi mạng đạt đủ kích thước. Điều này giới thiệu một trung gian đáng tin cậy, mâu thuẫn với tư tưởng phân quyền của tiền điện tử.

Một số giao thức gặp khó khăn trong việc duy trì tính phi tập trung ở quy mô lớn. Nếu không có thiết kế động lực phù hợp, các nút nhỏ hơn có thể rút lui, tập trung quyền xác thực vào tay các tham gia lớn. Điều này phản ánh các vấn đề mà blockchain đã giải quyết thông qua phần thưởng khai thác, tuy nhiên các triển khai DAG vẫn chưa hoàn toàn sao chép sự căn chỉnh động lực của blockchain.

Kiểm tra chiến đấu hạn chế là một trở ngại khác. Công nghệ DAG vẫn còn trẻ và chưa được kiểm tra nhiều hơn so với các phương án blockchain. Hầu hết các triển khai chưa phải đối mặt với các điều kiện đối kháng và quy mô cực đoan mà các mạng blockchain phải chịu đựng. Những lỗ hổng không rõ có thể xuất hiện khi mức độ chấp nhận tăng lên. Các hội nghị an ninh hiếm khi có nghiên cứu về DAG so với các cuộc thảo luận về giao thức blockchain.

Sự chấp nhận của các tổ chức vẫn chậm hơn nhiều. Trong khi các tổ chức tài chính lớn đang khám phá các ứng dụng blockchain, DAG vẫn là một công nghệ bên lề. Số lượng niêm yết trên sàn giao dịch hạn chế, cộng đồng nhà phát triển nhỏ hơn, và ít trường hợp sử dụng sản xuất hơn có nghĩa là DAG chưa đạt được độ trưởng thành của hệ sinh thái cần thiết để thách thức sự thống trị của blockchain.

Đánh giá Vị trí Tương lai của DAG

Đồ thị có định hướng không tuần hoàn đại diện cho một cách tiếp cận thực sự đổi mới đối với sự đồng thuận phân tán. Những lợi thế về tốc độ, khả năng mở rộng và hiệu quả năng lượng của chúng không phải là lý thuyết—các dự án như IOTA và Nano chứng minh những đặc tính này trong các mạng sống.

Tuy nhiên, công nghệ DAG vẫn chưa chứng minh được rằng nó có thể thay thế blockchain trong tất cả các trường hợp sử dụng. Tuổi thọ, hồ sơ an ninh, sự hỗ trợ từ các tổ chức và hiệu ứng mạng của blockchain tạo ra những lợi thế cạnh tranh mạnh mẽ. Công nghệ này có khả năng thành công không phải bằng cách thay thế blockchain mà bằng cách lấp đầy các ngách cụ thể nơi mà các thuộc tính của DAG quan trọng nhất: mạng lưới thanh toán vi mô, ứng dụng IoT, và các kịch bản mà việc loại bỏ phí và thanh toán ngay lập tức thúc đẩy việc áp dụng.

Lĩnh vực tiền điện tử được hưởng lợi từ sự đa dạng công nghệ. Thay vì một cuộc cạnh tranh chỉ có một người chiến thắng, cả công nghệ DAG và blockchain có khả năng cùng tồn tại, mỗi công nghệ được tối ưu hóa cho các mục đích khác nhau. Khi các ứng dụng DAG trưởng thành và giải quyết những lo ngại về sự tập trung, hãy mong đợi thấy nhiều trường hợp sử dụng hơn và có thể là sự chấp nhận rộng rãi hơn—không phải như một sự thay thế, mà như một công nghệ bổ sung phục vụ cho những nhu cầu thị trường khác nhau.