діаграма DAG

Спрямований ациклічний граф (DAG) — це спеціалізована структура графових даних, яка складається з вузлів та спрямованих ребер. У такому графі ребра мають чітко визначений напрямок, а цикли повністю відсутні. У сфері блокчейна та криптовалют технологія DAG є альтернативною формою розподіленого реєстру порівняно з традиційними блокчейнами. Вона пропонує варіант вирішення властивих блокчейнам обмежень, таких як низька швидкість транзакцій і проблеми масштабованості. DAG дозволяє верифікувати кілька транзакцій паралельно, а не пакувати їх у послідовні блоки, як це відбувається у класичних блокчейнах. Це забезпечує вищу пропускну здатність та меншу затримку транзакцій.

Походження спрямованих ациклічних графів

Спрямовані ациклічні графи виникли в інформатиці та математиці як структура даних для вираження залежностей між елементами. У блокчейн-індустрії застосування DAG розпочалося приблизно у 2015 році, коли перші проєкти почали досліджувати альтернативи класичним структурам, як Bitcoin та Ethereum.

Першими впроваджувачами DAG у криптовалютній сфері стали Tangle від IOTA, Byteball (нині Obyte) та Block Lattice від Nano. Ці проєкти вирішували "блокчейн-трилему" (безпека, децентралізація, масштабованість), особливо у сферах, де потрібна висока пропускна здатність та низькі комісії — таких як Інтернет речей (IoT) та мікроплатежі.

З часом технологія DAG пройшла шлях від proof-of-concept до практичного впровадження. Різні проєкти реалізують DAG по-різному, проте основна ідея полягає у використанні графових структур замість ланцюгових для підвищення ефективності обробки транзакцій.

Механізм роботи: як функціонує спрямований ациклічний граф

Основний принцип роботи DAG базується на кількох ключових механізмах:

1. Механізм верифікації транзакцій: у DAG-системах нова транзакція повинна підтверджувати одну або кілька попередніх для прийняття мережею. Таким чином, кожна транзакція є і підтверджуваним об’єктом, і валідатором, що створює самопідтримувану мережу.

2. Формування консенсусу: валідність транзакцій у DAG визначається накопиченням ваги або "рівнем довіри". Чим більше нових транзакцій прямо чи опосередковано посилаються на певну, тим більше вона отримує підтверджень, що підвищує її фінальний рівень підтвердження.

3. Структура транзакції: кожен вузол містить дані транзакції, підписи та посилання (ребра) на попередні транзакції. Ці посилання встановлюють залежності, формуючи структуру спрямованого графа.

4. Вирішення конфліктів: при виникненні конфліктних транзакцій (наприклад, подвійна витрата) системи DAG зазвичай застосовують порівняння ваги або пріоритет "first-seen" для визначення валідної транзакції.

На відміну від блокчейнів, DAG забезпечує паралельну обробку транзакцій без обмежень на розмір блоку чи фіксований час генерації. Теоретично це дозволяє збільшувати пропускну здатність зі зростанням активності мережі, що забезпечує кращу масштабованість.

Ризики та виклики спрямованих ациклічних графів

Попри потенціал у вирішенні обмежень блокчейна, технологія DAG має низку унікальних викликів:

1. Безпека: DAG-системи можуть бути більш уразливими при низькій кількості учасників мережі. Якщо транзакцій мало, зловмисники можуть легше накопичити достатню потужність для впливу на консенсус.

2. Децентралізація та координація: деякі реалізації DAG потребують центральних координаторів або подібних механізмів для захисту від атак, що впливає на рівень децентралізації.

3. Технічна зрілість: на відміну від блокчейна, перевіреного десятиліттями, застосування DAG у криптовалютах є відносно новим, і довгострокова безпека та надійність ще не підтверджені.

4. Складність: модель паралельної обробки збільшує складність системи, що може призводити до менш передбачуваної роботи мережі та складніших сценаріїв відмов.

5. Досягнення консенсусу: узгодження стану DAG між усіма вузлами у розподіленому середовищі, особливо при розділенні мережі чи затримках, залишається технічним викликом.

6. Регуляторна невизначеність: як і всі нові криптотехнології, DAG стикається з невизначеністю регуляторного середовища, оскільки у багатьох країнах правовий статус таких технологій залишається неясним.

Застосування DAG у блокчейні та криптовалютах перебуває на стадії розвитку, поєднуючи потенціал і ризики, що потребують подальших досліджень і практики для підтвердження довгострокової життєздатності.

Технологія Directed Acyclic Graph (DAG) — це важливий напрям інновацій для розподілених реєстрів. Вона долає обмеження лінійної структури блокчейна, відкриваючи можливість високої пропускної здатності та низької затримки транзакцій, особливо для IoT, мікроплатежів та аналогічних сценаріїв. Поява DAG збагатила різноманіття технологій розподілених реєстрів, надаючи більше технічних варіантів для різних застосувань.

Як і будь-яка нова технологія, DAG має подолати низку викликів для реалізації потенціалу. З поглибленням досліджень і зростанням практичного застосування технологія DAG має перспективу подальшого розвитку та потенційного доповнення традиційних блокчейнів у певних сферах, спільно сприяючи розвитку та розширенню застосування розподілених реєстрів. У майбутньому, чи стане DAG мейнстрімом, залежатиме від її здатності вирішувати практичні задачі та балансувати між безпекою й масштабованістю.