Wie unterscheidet sich ein gerichteter azyklischer Graph (DAG) von einer Blockchain?

Strukturelle Unterschiede zwischen DAG und Blockchain

1. Eine Blockchain organisiert Daten in aufeinanderfolgenden Blöcken, von denen jeder eine Reihe von Transaktionen enthält, die durch kryptografische Hashes verknüpft sind. Jeder Block referenziert den vorherigen und bildet eine lineare Kette.

2. Im Gegensatz dazu ist ein gerichteter azyklischer Graph (DAG) nicht auf Blöcke angewiesen. Stattdessen sind Transaktionen direkt miteinander verknüpft, wobei jede neue Transaktion eine oder mehrere vorherige validiert.
3. Diese Struktur ermöglicht es DAGs, Transaktionen parallel zu verarbeiten, sodass Miner keine Transaktionen in Blöcken gruppieren müssen.
4. Das Fehlen von Blöcken reduziert die Bestätigungslatenz und ermöglicht einen schnelleren Durchsatz bei zunehmender Netzwerkbeteiligung.
5. Da es keine feste Blockzeit gibt, kann die Transaktionsendgültigkeit in einem DAG organischer erfolgen, je nachdem, wie schnell nachfolgende Transaktionen auf frühere verweisen.

Variationen des Konsensmechanismus

1. Blockchains verwenden typischerweise Konsensmechanismen wie Proof of Work (PoW) oder Proof of Stake (PoS), die dedizierte Teilnehmer (Miner oder Validatoren) erfordern, um das Netzwerk zu sichern.

2. In vielen DAG-basierten Systemen ist der Konsens in den Transaktionsvalidierungsprozess eingebettet – jeder Benutzer, der eine Transaktion einreicht, muss vorherige Transaktionen validieren.
3. Dadurch wird die Verantwortung für die Aufrechterhaltung der Netzwerkintegrität von spezialisierten Knoten auf alle Teilnehmer verlagert, was möglicherweise die mit Mining-Pools verbundenen Zentralisierungsrisiken verringert.
4. Einige DAG-Implementierungen verwenden in frühen Phasen Koordinatorknoten, um Angriffe zu verhindern. Dies führt jedoch zu einer vorübergehenden Zentralisierung.
5. Mit der Zeit, wenn das Transaktionsvolumen zunimmt, können diese Koordinatoren auslaufen, sodass das Netzwerk durch kumulative Validierungsgewichtung eine vollständige Dezentralisierung erreichen kann.

Skalierbarkeit und Transaktionsgebühren

1. Herkömmliche Blockchains stehen aufgrund von Blockgrößenbeschränkungen und festen Intervallen vor Skalierbarkeitsproblemen, was zu Überlastungen und steigenden Gebühren bei Spitzenauslastung führt.

2. DAG-Architekturen skalieren von Natur aus mit der Nutzung – mehr Benutzer bedeuten mehr Validierungen und erhöhen den Gesamtdurchsatz, ohne dass größere Blöcke erforderlich sind.
3. Viele DAG-basierte Kryptowährungen funktionieren ohne Transaktionsgebühren, was Mikrotransaktionen wirtschaftlich macht.
4. Ohne Miner zur Kompensation sind gebührenfreie Modelle nachhaltig, da Sicherheit und Validierung auf alle Benutzer verteilt sind.
5. Allerdings werden häufig Spam-Schutzmechanismen wie ein minimaler Proof-of-Work pro Transaktion implementiert, um böswillige Akteure davon abzuhalten, das Netzwerk zu überfluten.

Sicherheit und Netzwerkreife

1. Blockchains profitieren von jahrelangen Praxistests mit gut verstandenen Angriffsvektoren wie 51 %-Angriffen und Abwehrstrategien.

2. Da DAGs relativ neu sind, wurden sie wegen potenzieller Schwachstellen kritisiert, insbesondere in Netzwerken mit geringem Datenverkehr, in denen ein Angreifer die Transaktionsausgabe dominieren könnte.
3. Das Sicherheitsmodell hängt stark von der Transaktionsrate ab; In Zeiten geringer Aktivität können bestimmte DAGs anfällig für Doppelausgaben sein, wenn sie nicht ordnungsgemäß koordiniert werden.
4. Projekte wie IOTA haben ihre DAG-Implementierungen dahingehend weiterentwickelt, dass sie verbesserte Spitzenauswahlalgorithmen und temporäre Koordinatoren umfassen, um die Widerstandsfähigkeit zu stärken.
5. Mit zunehmender Akzeptanz macht das kumulative Gewicht validierter Transaktionen die Umkehrung des Verlaufs rechnerisch unpraktisch, ähnlich wie bei der Unveränderlichkeit der Blockchain.

Häufig gestellte Fragen

Was hindert jemanden daran, betrügerische Transaktionen in einer DAG zu erstellen? Jede Transaktion muss frühere Transaktionen mithilfe kryptografischer Signaturen referenzieren und validieren. Ungültige Transaktionen werden vom Netzwerk ignoriert. Zusätzliche Ebenen wie der obligatorische, leichte Proof-of-Work schrecken Spam und Sybil-Angriffe ab.

Können DAGs Smart Contracts unterstützen? Ja, allerdings unterscheidet sich die Implementierung von virtuellen Maschinen im Ethereum-Stil. Einige DAG-Plattformen verwenden Statuskanäle oder mehrschichtige Protokolle, um bedingte Logik und dezentrale Anwendungen auszuführen.

Ist Bitcoin auf einer DAG aufgebaut? Während der Transaktionsgraph von Bitcoin technisch gesehen eine DAG auf Datenebene bildet, basiert sein primärer Konsens auf einer Blockchain-Struktur. Der Begriff „Blockchain“ bezieht sich auf den blockbasierten Konsensmechanismus und nicht nur auf die zugrunde liegenden Transaktionsabhängigkeiten.

Eliminieren alle DAG-basierten Systeme Miner? Die meisten zielen darauf ab, das zentralisierte Mining zu beseitigen, indem die Validierung an die Benutzer verteilt wird. Einige Hybridmodelle beinhalten jedoch Validator-Rollen oder Absteckungen, um die Sicherheit zu erhöhen und gleichzeitig die Skalierbarkeitsvorteile von DAG beizubehalten.