理解有向無環圖：分布式帳本的替代方法

區塊鏈技術通過提供傳統銀行無法匹敵的透明度和安全性，徹底改變了金融。然而，隨着新架構的出現， cryptocurrency 生態系統仍在不斷發展，以解決區塊鏈固有的局限性。有向無環圖(DAG) (DAG) 代表了這樣一種創新——一種根本不同的驗證和記錄交易的方法，挑戰了傳統的基於區塊的模型。

DAG技術是如何運作的

要理解有向無環圖的獨特之處，首先要了解它的結構。DAG系統將數據組織爲相互連接的節點，而不是順序區塊。想象一個圖，每個節點(表示爲一個圓)，包含一筆交易，方向線(邊)僅以一個方向連接這些節點。這種單向流動——交易引用之前的交易但永不回環——正是“有向無環圖”這個名稱的來源。

DAG網路中的共識機制與區塊鏈的運作方式截然不同。當您提交一筆交易時，必須首先驗證兩個前置交易(稱爲“tips”)。然後，您的交易成爲一個新的tip，等待下一個參與者的確認。這創建了一個交錯的網路，每一個新條目同時加強並驗證整個結構。隨着用戶將交易層疊在一起，網路逐漸擴展，每次添加都加強了之前內容的完整性。

雙重支出防範通過路徑驗證工作。當節點確認舊交易時，它們會追溯整個歷史回到創世交易，驗證餘額在整個過程中保持足夠。任何試圖在欺詐路徑上構建的行爲都面臨完全拒絕的風險，形成了一種自然的防御機制，而不需要大量的計算工作。

比較有向無環圖(DAG)和區塊鏈架構

雖然兩者在加密貨幣系統中提供類似的功能，但它們的技術基礎有顯著差異。區塊鏈將交易聚合到離散的區塊中，然後由礦工驗證並按順序添加到鏈上。相對而言，有向無環圖(DAG)則是單獨和連續地處理交易，而無需等待區塊確認。

這種架構差異導致性能的變化：

交易處理： 當區塊容量達到上限時，區塊鏈網路會出現瓶頸。DAG沒有這樣的限制——交易以異步方式進入網路，速度僅受確認之前交易的要求限制。

能源消耗： 盡管一些有向無環圖(DAG)項目採用工作量證明，但它們的能耗遠低於區塊鏈網路。由於沒有挖礦競爭或區塊獎勵，有向無環圖(DAG)通過用戶參與而非計算競賽來達成共識。與之相比，碳足跡變得微不足道。

費用結構: 區塊鏈收取交易費用以激勵礦工。大多數有向無環圖(DAG)網路的費用很低或爲零，使其特別適合於微支付——在傳統區塊鏈費用超過實際支付金額的交易。

可擴展性： 在沒有區塊時間限制的情況下，有向無環圖(DAG)理論上可以無限擴展，只要網路參與者繼續進行驗證。區塊鏈網路由於其設計參數面臨固有的可擴展性上限。

實際應用和現實世界項目

IOTA (物聯網應用)，於2016年推出，開創了有向無環圖(DAG)方法，其Tangle架構。該項目特別針對需要在物聯網網路中進行高容量、低價值交易的場景。用戶通過確認其他交易來驗證交易，確保完全去中心化，而不需要指定的礦工。IOTA的吸引力在於將快速結算與零費用和最低能耗相結合。

Nano採取了一種混合方法，將有向無環圖(DAG)原則與區塊鏈元素相結合。每個帳戶維護自己的區塊鏈，而交易通過節點驗證進行，需要發送者和接收者的確認。結果反映了DAG的高效性——無費用、即時交易——同時結合了區塊鏈的安全模型。

有向無環圖(DAG)作爲另一個參與者出現，提供移動挖礦能力和與比特幣四年週期不同的減半計劃。該項目展示了在更廣泛的加密領域中對有向無環圖(DAG)機制的持續實驗。

權衡有向無環圖(DAG)的優勢與局限性

爲什麼DAG很重要：

• 完全消除交易等待時間
• 移除挖礦要求和相關的能源浪費
• 實現無障礙的小額支付，無需高額費用
• 隨着更多參與者的加入，自然擴展
• 允許無限並發交易處理

有向無環圖(DAG)仍然面臨的挑戰：

• 許多有向無環圖(DAG)協議依賴於協調節點或外部驗證者，帶來了中心化的風險
• 與以太坊的第二層解決方案相比，該生態系統仍然不成熟
• 安全假設尚未在極端條件或對抗性場景下進行測試
• 缺乏廣泛的採用使得長期的生存能力不確定
• 復雜機制阻礙了主流開發者的參與

有向無環圖(DAG)的未來

有向無環圖(DAG)代表了分布式帳本設計中的真正創新，但它們處於一個不確定的位置。與其說是取代區塊鏈，不如說它們作爲特定用例的專業解決方案，特別是在交易量、費用最小化和能源效率尤爲重要的情況下。

該技術仍處於早期階段，其全部潛力尚未實現。隨着加密空間的成熟和新應用的出現，有向無環圖(DAG)架構可能會找到自己的市場定位，而不取代區塊鏈的基礎角色。未來幾年將揭示這些替代結構是否能夠安全地擴展，還是區塊鏈的主導地位難以逾越。