DAG (有向無環圖): 挑戰區塊鏈擴展性的技術

自從區塊鏈技術出現以來，已經顯示出它將徹底改變金融行業的趨勢。然而，發展並未止步於此。在加密生態系統中，專家和開發者已經識別出其他同樣具有前景的技術解決方案。其中之一是有向非循環圖（DAG），許多人將其視為傳統區塊鏈的競爭性替代方案。與一些人所認為的不同，DAG並非旨在完全取代區塊鏈技術，而是提供一條解決擴展性和能源效率問題的不同途徑。本指南將深入探討DAG是什麼、它的運作方式以及與傳統區塊鏈解決方案的比較。

理解DAG：結構與基本組件

有向非循環圖（DAG）是一種資料結構，被某些加密貨幣用作區塊鏈的替代方案。“有向”指的是元素沿單一方向流動，而“非循環”則表示不存在閉合的迴圈或循環。與傳統的區塊鏈將交易組織成區塊不同，DAG將交易結構化為相互連接的節點。

這種結構以代表網絡中交易或活動的圓圈（頂點）為基礎，並用線條（邊）來表示驗證的順序。其主要優點在於，交易不需要等待被打包成區塊，而是可以持續地相互鏈接。這一基本特性使得DAG能夠實現比傳統區塊鏈更高的處理速度。

研究人員利用這種資料結構來建模變數之間的複雜關係。在加密貨幣的背景下，DAG允許網絡節點在沒有中心化中介的情況下驗證交易，促進分散式網絡中的共識。

DAG與區塊鏈：架構與性能的主要差異

儘管DAG和區塊鏈在加密行業中扮演類似的角色，但它們的內部機制存在顯著差異。區塊鏈將交易分組成連續的區塊，而DAG則將交易組織成一個圖形結構，其中每筆交易都確認前面的交易。

在視覺結構方面，區塊鏈像是一條鏈條，而DAG則類似於一個分支繁多的圖形，具有多條路徑同時存在。這種架構差異具有深遠的影響：

• 區塊生成：區塊鏈需要礦工解決加密難題來創建區塊。DAG則不需要這一步；交易可以直接相互驗證。
• 確認時間：在區塊鏈中，用戶需等待其交易被包含在一個區塊中。而在DAG中，驗證是即時完成的，交易一旦被確認即成為“tips”。
• 組成結構：區塊鏈由相互鏈接的區塊組成，而DAG則用圓圈和線條來表示交易之間的直接關係。

這些差異使得DAG在某些方面更為靈活高效，但仍存在一些待解決的限制。

實際項目：IOTA、Nano與BlockDAG如何實現DAG

儘管許多人認可DAG的潛力，但真正全面採用它的加密貨幣並不多。IOTA是最具代表性的例子。該項目於2016年推出，並以實現一個名為“Tangle”的DAG版本而聞名。這種結構允許協議在保持完全去中心化的同時，以高速處理交易，因為所有參與者都在驗證前序交易。

Nano（XNO）則代表另一種有趣的方案。雖然它不是純粹的DAG，但結合了DAG技術與區塊鏈元素。每個用戶擁有自己的交易鏈，形成個人化的區塊鏈，但共識則通過類似DAG的結構達成。Nano以其即時交易和零手續費而聞名。

BlockDAG是一個較新的項目，類似於IOTA，利用DAG技術。它提供能源效率較高的平台，並允許用戶通過手機應用挖礦。其一個顯著特點是每12個月進行一次“減半”，與比特幣每四年一次的減半不同。

這些項目證明，DAG不僅僅是理論，它是一項已經在某些加密網絡中實現並持續演進的技術，正在改變交易處理方式。

DAG的實際運作：技術細節解析

DAG的運作基於一個簡單而優雅的原理：每一筆新交易都必須確認之前的交易。當用戶想進行支付時，首先需要選擇兩筆尚未被確認的前序交易（稱為“tips”）。通過確認這些交易，用戶驗證了整個前序鏈。

這個過程會產生一個瀑布式的效果。一旦用戶的交易被確認，它就成為另一個“tip”，其他用戶需要再次驗證。如此一來，網絡就會有機地不斷擴展，層層疊加相互驗證的交易。

為了防止雙重花費，節點會評估從任何交易到網絡根部的完整路徑，確保沒有資金不足的情況。如果用戶試圖建立在一個欺詐的歷史上，其交易將被自動拒絕。

這種相互驗證的機制，使得DAG可以在沒有礦工和交易手續費的情況下運行。安全性來自整個網絡的集體參與，而非依賴某些專門的驗證者。

DAG的優勢與限制：能否成為區塊鏈的真正替代？

DAG的優勢

速度是最明顯的優點。由於沒有區塊時間限制，交易可以在任何時間點被處理。交易量沒有上限，唯一的限制是需要先確認前序交易。

低或零手續費也是一大優點。由於DAG不依賴挖礦，不需要向驗證者支付獎勵。一些DAG項目對專用節點收取微薄手續費，但與區塊鏈的手續費相比微不足道。這使得DAG非常適合微支付。

能源效率在當前追求可持續發展的時代尤為重要。與PoW的區塊鏈相比，DAG採用的共識機制大幅降低了能耗。其碳足跡遠低於傳統區塊鏈。

此外，DAG的擴展性較高，不會因長時間等待而限制交易量，能更有效地處理大量交易。

當前的限制

最大挑戰在於去中心化。一些DAG協議在早期階段引入了中心化協調元素，以提升速度。儘管許多開發者將此視為暫時的解決方案，但DAG尚未證明能在沒有外部干預的情況下完全運作。缺乏去中心化可能使網絡易受攻擊。

技術成熟度也是一個問題。儘管已經存在數年，但DAG尚未達到層2解決方案那樣的廣泛採用。這意味著它在大規模和極端條件下的測試仍有限。

標準化不足和不同實現之間的碎片化，也對互操作性構成挑戰。

DAG的未來：邁向技術成熟

有向非循環圖代表了一項令人著迷的技術創新，具有巨大潛力。它提供了明顯的優勢，如較低的手續費、擴展性提升和能源效率優於傳統區塊鏈。

然而，DAG仍處於早期階段。其目前的限制，特別是在去中心化和大規模測試方面，阻礙了其成為區塊鏈全面替代方案的可能性。這項技術仍屬於新興領域，許多潛在的應用和改進空間待探索。

可以確定的是，DAG將持續演進。隨著新用例的出現和研究的深入，未來有望解決現有的挑戰。許多加密界人士都在關注DAG的發展，期待它在解決區塊鏈擴展性問題方面展現出更大的潛力。