計算機科學中的 DAG 指什麼？

在計算機科學中，DAG 是有頂點和邊的有向圖，每個節點都與其他節點相互連接。DAG 是一種方便的數據結構，計算機科學家和數學家可以通過 DAG 對連通性、概率和因果關係進行建模。

DAG 另一個重要的點是其非循環特性，意思是它不是一個完整的回路/循環，意味着同一個節點無法被訪問兩次。

加密貨幣和區塊鏈中的 DAG 是什麼？

DAG 在加密貨幣或設計其他分布式帳本技（DLT）中也發揮着重要作用，因爲相對於傳統的區塊鏈來說，DAG 速度更快。

區塊鏈中，各個區塊互相連接來存儲和檢索信息，而 DAG 則使用頂點和邊來實現這一目的，即用頂點存儲加密貨幣或區塊鏈交易。由於 DAG 使用拓撲順序，頂點彼此之間是重疊的。

基於 DAG 的加密貨幣或 DLT 可以選擇使用工作量證明（PoW），也可以選擇不使用。因此，要使分布式帳本技術不通過挖礦即可工作，需要比以太坊等傳統區塊鏈解決方案更快、更節能的方式。

此外，DAG 還提高了數據存儲效率，被視爲在線支付和交易的區塊鏈替代品。

最後，創建DAG節點/頂點可以使交易過程即時發生。也就是說，DAG 提升了網路穩定性和可擴展性。

DAG 是如何工作的？

加密貨幣領域的 DAG 的工作原理是在頂點（節點）存儲數據。這裏的節點結構代表交易信息。由於不涉及“區塊”這一概念，因此創建、驗證和擴展區塊鏈不需要挖礦。DAG 可以讓交易即時寫入相互重疊的頂點中。

基於 DAG 的加密貨幣使用工作量證明（POW）或其他共識算法來驗證交易以確保達成共識。

爲便於理解，我們來看以下例子。

交易員小王發起了一筆交易，將基於 DAG 的加密貨幣轉給小張。新交易發起後，DAG 引用上一個交易對其進行驗證，確保交易可靠。

基於 DAG 的加密貨幣或 DLT 的共識算法依賴於 tip 來確定由哪個節點來驗證交易。因此，節點在交易驗證中擁有重要的話語權，節點是根據其累積權重（交易確認數）來選擇的。

小王的交易在被他本人或在他的交易之上建立交易的其他人引用之前，處於未確認狀態。只有高權重節點才可能繼續驗證交易以確保網路的正常增長。

DAG 如何防止“雙花”？

DAG 節點能夠檢測“雙花”問題，通過驗證之前的交易並查看發送者的餘額是否充足，甚至可以追溯到發送者的第一筆 DAG 交易。如果發送者餘額不足，交易會被拒絕。即使有多條路徑存在，DAG 也只需要驗證其中一條。相比之下，區塊鏈的防雙花機制更加可靠，但可能消耗比 DAG 更多的能量和時間。

下圖直觀地展示了 DAG 的工作原理。

DAG 的算法總是優先選擇累積權重較大的節點，以解決多個分支相互不了解的問題。這樣，新交易大多通過 tip 連接起來，並且在驗證的時候會始終參考之前的交易。隨着網路的增長，較弱的路徑會被丟棄。

區塊鏈中，一筆交易在經過六次確認後即會被視爲“已花費”。

總的來說，DAG 的任務如下：

• 選擇累積權重較大的節點。
• 遵循先前的交易路徑，確保 tip 不會被雙花且有足夠的餘額來支付。
• 交易一經確認便將其添加至網路。

DAG DLT 用例

Iota Tangle

Iota 採用 Tangle（一種 DAG 共識算法），通過與前兩筆交易相連來進行驗證。這種方法的好處在於，每添加一筆交易都會使網路變得強大。同時，它不需要通過挖礦來達成共識。

爲了停止雙花，Iota 包含的交易不超過交易的 1/3。這樣一來，沒有人可以控制整個鏈，也便無法進行雙花。

但 IoTa Tangle 並非真正去中心化，它採用了一個稱爲“協調器（Coordinator）”的中心化節點。盡管如此，它通過監督交易並確保不發生爭端來保證整個網路的運行。

Hedera Hashgraph

Hedera Hashgraph 是一家公共企業分布式帳本，使用 DAG 而非區塊鏈。跟 Iota Tangle 一樣，它也不是真正去中心化的，它受谷歌、波音和德國電信等組成的全球商業領袖委員監督。

Hashgraph 的底層協議是 Gossip。該協議中，節點通過共享信息並達成共識來批準交易。每添加一筆交易都會將審計跟蹤附加到分布式分類帳中。

基於 DAG 的加密貨幣用例

Obyte

Obyte 是一種基於 DAG 的分類帳創建的流行的加密貨幣，其交易流程沒有中間人的參與，但使用驗證者系統來防止雙花的發生。

Nano

Nano 是一個零手續費的去中心化平台，使用一種名爲區塊格的有向無環圖。Nano 網路速度快，並且不收取任何費用，其架構結合了區塊鏈和 DAG，創造性地實現了去中心化。

DAG 與區塊鏈

從根本上說，DAG 和區塊鏈是兩個不同的概念，但二者都屬於分布式帳本技術。爲了更好地理解，我們來詳細介紹它們的區別。

結構

區塊鏈的網路結構由通過區塊鏈互相連接的節點組成，時間順序不可更改。此外，交易被打包成塊並進行驗證和存儲。當新的交易發生時，它們會被添加到一個區塊中並與前一個區塊連接以進行驗證。

DAG 採取拓撲排序，其中每個節點代表一個交易。節點鏈用於引用之前的交易並防止雙花。樹狀結構可以有多個路徑，但新交易只需要追蹤一個路徑就能得到驗證。

共識

基於區塊鏈的分布式帳本技術在很大程度上依賴於工作量證明。它需要參與節點進行挖礦（一種會消耗大量算力和資源的行爲）。參與的礦工通過驗證交易獲得獎勵。

DAG 的工作方式是分別驗證每筆交易，它用之前的交易作爲驗證依據，驗證者和礦工均參與其中。交易基本是免費的。

DAG 的優缺點

DAG 有哪些優點和缺點呢？接下來，我們將進行詳細討論。

DAG 的優點

• DAG 速度很快，因爲不需要礦工添加頂點。此外，DAG 拓撲排序可以快速檢查之前的交易路徑來防止雙花。
• DAG 不挖礦，節能環保。
• 沒有礦工參與，驗證費幾乎爲零。
• DAG 具有高度可擴展性，每秒可處理的交易比傳統區塊鏈網路多。

DAG 的缺點

• DAG 的目的是成爲半去中心化的，而非完全去中心化。大多數 DAG 協議都具有中心化性質。

結語

有向無環圖 (DAG) 是一種很好的區塊鏈替代方案，解決了區塊鏈存在的關鍵問題，是一種快速而有效的分布式帳本技術。但它並非完全去中心化，而是依賴於理事會或中心化節點來監督交易，防止爭端，讓一切在設定好的規則下運行。