Gráficos acíclicos direcionados (DAGs) são o novo tópico quente na indústria de criptomoedas e blockchain. Ele visa resolver a descentralização de forma diferente, oferecendo transações gratuitas e rápidas.

A tecnologia blockchain tem agora uma década. Sua origem iniciou a revolução descentralizada, dando origem a muitas outras tecnologias notáveis de registro distribuído (DLTs). Esses DLTs são únicos, pois tentam resolver as desvantagens do blockchain.

Agora você pode encontrar muitas tecnologias empolgantes de registro distribuído, como R3 Corda, Hashgraph e Iota Tangle. Dessas três DLTs populares, Iota e Hashgraph usam Gráficos Acíclicos Direcionados (DAGs).

O que é DAG em Ciência da Computação?

Em ciência da computação, DAG é um gráfico com vértices e arestas. O gráfico é direcionado, e cada nó está conectado ao outro. É uma estrutura de dados útil que permite aos cientistas da computação e matemáticos modelar conectividade, probabilidade e causalidade.

Outro aspecto importante é a sua característica acíclica, o que significa que o gráfico não é um circuito/ciclo completo. Isso significa que você não poderá visitar o mesmo nó duas vezes. DAG também inibe a ordenação topológica onde o valor do nó inicial é menor do que o valor do nó final.

O que é DAG em criptomoeda e blockchain?

O DAG também é útil em criptomoedas ou no design de outras tecnologias de registro distribuído (DLTs). Isso porque são mais rápidos em comparação com a abordagem tradicional de blockchain.

Em um blockchain, blocos são criados e conectados para armazenar e recuperar informações. No entanto, DAG usa vértices e arestas. Isso significa que os vértices armazenam transações de criptomoedas ou blockchain. Como o DAG é topológico, os vértices registrados estão sobrepostos uns aos outros.

Criptomoeda ou DLTs alimentados por DAG podem funcionar com Prova de Trabalho (PoW) ou sem ela. A possibilidade de fazer a tecnologia de registro distribuído funcionar sem mineração significa uma abordagem mais rápida e eficiente em termos energéticos, especialmente se comparada às soluções tradicionais de blockchain como o Ethereum.

Além disso, o DAG também traz eficiência de armazenamento de dados e já é visto como um substituto do blockchain para pagamentos online e transações.

Por último, a criação de nós/vértices do DAG torna o processo de transação instantâneo. Em resumo, os DAGs trazem uma melhor estabilidade e escalabilidade de rede.

Como o DAG funciona?

DAG em criptomoeda funciona armazenando informações em vértices (nós). Aqui a estrutura de nó representa informações de transação. Como a ideia de "blocos" não está em jogo, a mineração não é necessária para criar, verificar e estender o blockchain. Com DAG, as transações são escritas instantaneamente em vértices construídos um sobre o outro.

Criptomoeda alimentada por DAG usa prova de trabalho (POW) ou outros algoritmos de consenso para validar transações e garantir alguma forma de consenso.

Vamos passar por um exemplo para entender melhor.

John, um trader, fez uma nova transação transferindo criptomoeda alimentada por DAG para outra pessoa, Sly. Como uma nova transação é criada, o DAG deve verificá-la referenciando-a a uma transação anterior. A referência é feita para várias transações para garantir uma prova sólida da transação.

Algoritmos de consenso em criptomoedas ou DLT alimentados por DAG dependem de dicas para determinar qual nó verifica a transação. Assim, um nó pode ter uma grande influência na verificação da transação, e a seleção é feita com base em seu peso acumulado (número de confirmações).

As transações de John permanecem não confirmadas até serem referenciadas por ele mesmo ou por outra pessoa que construa em cima da transação de John. Na prática, apenas os nós com peso maior provavelmente continuarão verificando transações para garantir o crescimento adequado da rede.

Como o DAG impede gastos duplos?

Por último, os nós do DAG são capazes de detectar gastos duplos. Ele verifica transações mais antigas e procura pelo saldo suficiente do remetente, indo até mesmo à primeira transação do DAG do remetente. Se o remetente não tiver saldo suficiente, a transação é rejeitada. O DAG só precisa verificar um único caminho, mesmo quando existem vários caminhos. Em contraste, a proteção contra gastos duplos do blockchain é adequada, mas pode custar muito mais (em termos de energia e tempo) do que os DAGs.

Para visualizar como o DAG se parece, veja a imagem abaixo.

O algoritmo do DAG sempre prefere um nó com peso acumulado alto para superar o problema de múltiplos ramos que não têm conhecimento uns dos outros. Desta forma, transações mais novas estão principalmente conectadas através da ponta e sempre farão referência a transações mais antigas para fins de verificação. A abordagem seletiva também descarta caminhos mais fracos e os elimina à medida que a rede cresce.

Se olharmos para o blockchain, as transações são consideradas como "gastas" após seis confirmações para garantir confiança no sistema.

Para resumir, DAG faz o seguinte:

• Selecionar nós com peso acumulado pesado.
• Siga o caminho da transação anterior para garantir que as gorjetas não sejam gastas duas vezes e tenham saldo de gastos suficiente.
• Adicione a transação à rede uma vez satisfeito.

DAG Casos de Uso DLT

Iota Tangle

Iota implementa Tangle, um algoritmo de consenso DAG. Segue uma regra simples de validação, conectando-se a duas transações anteriores. Essa abordagem é benéfica, pois fortalece a rede a cada transação adicionada. Além disso, não requer mineração para alcançar um consenso.

Para evitar gastos duplos, ele contém transações que não são 1/3 da transação. Dessa forma, ninguém pode assumir o controle de toda a cadeia e gastar duplamente.

No entanto, o Tangle do IoTa não é verdadeiramente descentralizado, pois usa um nó centralizado, o "Coordenador". No entanto, ele ajuda toda a rede supervisionando as transações e garantindo que não ocorram conflitos.

Hedera Hashgraph

Hedera Hashgraph é uma Tecnologia de Contabilidade Distribuída empresarial pública. Ele usa uma abordagem diferente ao usar DAG em vez de uma blockchain. Assim como o Iota Tangle, também não é genuinamente descentralizado. Em vez disso, um conselho global de líderes empresariais, incluindo Google, Boeing e Deutsche Telekom, supervisiona.

Por baixo dos panos, Hashgraph utiliza o protocolo Gossip. Neste protocolo, os nós compartilham informações e chegam a um consenso para aprovar transações. Um rastro de auditoria é anexado ao livro-razão distribuído com cada transação adicionada.

Casos de Uso de Criptomoeda DAG

Obyte

Obyte é uma criptomoeda popular que usa um livro-razão baseado em DAG. Funciona sem intermediários para criar um processo de transação sem intermediários. No entanto, utiliza um sistema de validação para proteger a rede contra gastos duplos.

Nano

Nano é uma plataforma descentralizada livre de zero que usa Gráfico Acíclico Direcionado conhecido como rede de blocos. A rede é rápida e não tem taxas associadas a ela. Sua arquitetura é uma mistura de blockchain e DAG e, portanto, fornece descentralização fora da caixa.

DAG vs. Blockchain

DAG e Blockchain são abordagens fundamentalmente diferentes. No entanto, ambos se enquadram nas tecnologias de registro distribuído. Para obter uma melhor compreensão, vamos discutir suas diferenças abaixo.

Estrutura

A estrutura da rede de abordagem blockchain consiste em nós conectados através de um blockchain. Esta ordem cronológica é inalterável. Além disso, as transações são agrupadas em blocos com validação armazenada neles. Quando novas transações ocorrem, são adicionadas a um bloco e anexadas ao bloco anterior para fins de validação.

Por outro lado, DAG segue uma abordagem topológica onde cada nó representa uma transação. A cadeia de nós atua como uma forma de referenciar transações mais antigas e evitar gastos duplos. A estrutura de árvore pode ter múltiplos caminhos. No entanto, novas transações só requerem um caminho de rastreamento para serem validadas.

Consenso

DLT baseado em blockchain depende muito do Proof-of-Work. Precisa que os nós participantes realizem mineração, o que é um processo intensivo em computação e que consome muitos recursos. Os mineradores que participam recebem prêmios por validar transações.

A abordagem do DAG é validar cada transação separadamente. Ele utiliza as transações anteriores como conhecimento de validação. Os validadores e mineradores participam. Além disso, as transações são em sua maioria gratuitas.

Prós e contras do DAG

Nesta seção, vamos dar uma olhada mais de perto nos prós e contras do DAG.

Prós do DAG

• DAG é rápido, considerando que não requer mineradores para adicionar vértices. Além disso, a abordagem topológica do DAG permite uma maneira rápida de verificar caminhos de transações mais antigas para evitar gastos duplos.
• DAGs não utilizam mineração, tornando-os ambientalmente amigáveis.
• Devido à ausência de mineradores, o DAG tem taxas mínimas a zero associadas à verificação de transações.
• Os DAGs são altamente escaláveis e podem processar muito mais transações por segundo do que as redes de blockchain tradicionais.

Cons DAG

• A ideia por trás do DAG é torná-lo semi descentralizado e não genuinamente descentralizado. A maioria dos protocolos DAG são de natureza centralizada.

Pensamentos Finais

O Grafo Acíclico Direcionado (DAG) é uma excelente alternativa à blockchain. Resolve problemas-chave associados à blockchain, oferecendo uma maneira rápida e eficaz de oferecer tecnologia de registro distribuído. No entanto, não é totalmente descentralizado. Depende de um conselho ou nó centralizado para supervisionar as transações e conflitos e manter tudo sob as regras.