sơ đồ DAG

Directed Acyclic Graph (DAG) là một cấu trúc dữ liệu đồ thị chuyên biệt, gồm các nút và các cạnh có hướng, trong đó các cạnh chỉ đi theo một chiều xác định và không tồn tại chu trình trong toàn bộ đồ thị. Trong lĩnh vực blockchain và tiền mã hóa, công nghệ DAG được xem là một dạng sổ cái phân tán thay thế cho blockchain truyền thống, mang đến giải pháp tiềm năng nhằm khắc phục những hạn chế cố hữu của blockchain như tốc độ xử lý giao dịch chậm và khó mở rộng quy mô. DAG cho phép xác thực và xác nhận nhiều giao dịch đồng thời, thay vì gom giao dịch vào các khối liên tiếp như blockchain truyền thống, từ đó đạt được thông lượng cao hơn và giảm độ trễ giao dịch.

Nguồn gốc: Sự hình thành của Directed Acyclic Graphs

Directed Acyclic Graphs xuất phát từ ngành khoa học máy tính và toán học, là cấu trúc dữ liệu dùng để biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa các phần tử. Trong lĩnh vực blockchain, các ứng dụng DAG bắt đầu xuất hiện vào khoảng năm 2015 khi một số dự án bắt đầu nghiên cứu các giải pháp thay thế cho cấu trúc blockchain truyền thống như Bitcoin và Ethereum.

Những dự án tiên phong ứng dụng DAG trong tiền mã hóa gồm Tangle của IOTA, Byteball (nay đổi tên thành Obyte) và Block Lattice của Nano. Các dự án này hướng tới giải quyết tam giác blockchain (bảo mật, phi tập trung, khả năng mở rộng), đặc biệt cho các ứng dụng cần thông lượng cao và phí thấp như Internet of Things (IoT) và thanh toán vi mô.

Theo thời gian, công nghệ DAG đã phát triển từ giai đoạn thử nghiệm ban đầu đến triển khai thực tế. Mỗi dự án áp dụng DAG theo cách riêng, nhưng ý tưởng cốt lõi vẫn là sử dụng cấu trúc đồ thị thay cho chuỗi để tăng hiệu quả xử lý giao dịch.

Cơ chế hoạt động: Cách vận hành của Directed Acyclic Graphs

Cơ chế hoạt động của Directed Acyclic Graphs dựa trên các nguyên tắc chủ đạo sau:

1. Cơ chế xác thực giao dịch: Trong hệ thống DAG, giao dịch mới phải xác thực một hoặc nhiều giao dịch trước đó để được mạng lưới chấp nhận. Nhờ đó, mỗi giao dịch vừa là đối tượng được xác thực, vừa đóng vai trò xác thực cho giao dịch khác, tạo thành mạng lưới tự duy trì.

2. Quá trình hình thành đồng thuận: DAG xác định tính hợp lệ của giao dịch dựa trên tích lũy trọng số hoặc “mức độ tin cậy”. Khi càng nhiều giao dịch mới trực tiếp hoặc gián tiếp tham chiếu đến một giao dịch, giao dịch đó càng được xác nhận nhiều hơn, nâng cao mức độ xác nhận cuối cùng.

3. Cấu trúc giao dịch: Mỗi nút giao dịch thường chứa dữ liệu giao dịch, chữ ký và các tham chiếu (cạnh) đến các giao dịch trước đó. Những tham chiếu này thiết lập mối quan hệ phụ thuộc giữa các giao dịch, hình thành cấu trúc đồ thị có hướng.

4. Giải quyết xung đột: Khi xuất hiện các giao dịch xung đột trên mạng (ví dụ như chi tiêu kép), hệ thống DAG thường dùng cơ chế so sánh trọng số hoặc ưu tiên giao dịch xuất hiện trước để xác định giao dịch hợp lệ.

Không giống blockchain truyền thống, DAG cho phép xử lý giao dịch đồng thời mà không bị hạn chế bởi kích thước khối hoặc thời gian tạo khối cố định. Về lý thuyết, thông lượng của DAG có thể tăng theo quy mô hoạt động mạng, thể hiện khả năng mở rộng vượt trội.

Những rủi ro và thách thức của Directed Acyclic Graphs

Dù có tiềm năng khắc phục một số hạn chế của blockchain, công nghệ Directed Acyclic Graph vẫn đối mặt với nhiều thách thức đặc thù:

1. Vấn đề bảo mật: Hệ thống DAG có thể dễ bị tấn công hơn khi số lượng thành viên mạng còn ít. Khi khối lượng giao dịch thấp, các đối tượng xấu có thể dễ dàng tích lũy đủ sức mạnh tính toán để gây ảnh hưởng đến đồng thuận mạng.

2. Vấn đề phi tập trung và phối hợp: Một số phiên bản DAG cần đến cơ chế điều phối trung tâm hoặc tương tự để phòng tránh các kiểu tấn công nhất định, điều này phần nào ảnh hưởng đến mức độ phi tập trung của hệ thống.

3. Độ trưởng thành kỹ thuật: So với công nghệ blockchain đã được kiểm chứng hơn mười năm, các ứng dụng DAG trong tiền mã hóa còn khá mới, độ an toàn và độ tin cậy lâu dài chưa được xác thực đầy đủ.

4. Độ phức tạp: Mô hình xử lý đồng thời của DAG làm tăng độ phức tạp hệ thống, dẫn đến hành vi mạng khó dự đoán và các kiểu lỗi phức tạp hơn.

5. Đạt đồng thuận: Đảm bảo tất cả các nút đồng thuận về trạng thái DAG trong môi trường phân tán, nhất là khi xảy ra phân đoạn mạng hoặc trễ, vẫn là một thách thức kỹ thuật lớn.

6. Bất định pháp lý: Tương tự các công nghệ crypto mới, DAG đối mặt với môi trường pháp lý chưa rõ ràng, nhiều quốc gia vẫn chưa có quan điểm pháp lý cụ thể về công nghệ này.

Việc ứng dụng công nghệ Directed Acyclic Graph trong blockchain và tiền mã hóa vẫn đang ở giai đoạn phát triển, vừa có tiềm năng vừa tồn tại rủi ro, đòi hỏi thêm nhiều nghiên cứu và thực tiễn để kiểm chứng tính khả thi lâu dài.

Công nghệ Directed Acyclic Graph (DAG) là một hướng đổi mới quan trọng của sổ cái phân tán. Bằng cách vượt qua giới hạn cấu trúc tuyến tính của blockchain, DAG mở ra khả năng xử lý giao dịch thông lượng cao, độ trễ thấp, đặc biệt phù hợp với IoT, thanh toán vi mô và các ứng dụng tương tự. Sự xuất hiện của DAG đã làm phong phú hệ sinh thái công nghệ sổ cái phân tán, cung cấp thêm lựa chọn kỹ thuật cho nhiều trường hợp ứng dụng.

Tuy nhiên, giống như mọi công nghệ mới nổi, DAG cần vượt qua nhiều thách thức để hiện thực hóa tiềm năng đã hứa hẹn. Khi nghiên cứu tiếp tục được mở rộng và ứng dụng thực tế tăng lên, công nghệ DAG được kỳ vọng sẽ trưởng thành hơn, có thể bổ sung cho blockchain truyền thống ở một số lĩnh vực, cùng thúc đẩy sự phát triển và mở rộng ứng dụng của sổ cái phân tán. Trong tương lai, việc DAG có trở thành xu hướng chủ đạo hay không sẽ phụ thuộc vào khả năng giải quyết các vấn đề thực tiễn và cân bằng giữa bảo mật với khả năng mở rộng.