有向非巡回グラフ (DAG) とは何ですか? DLT の代替としてどのように使用されますか?

分散型台帳テクノロジーにおける有向非巡回グラフを理解する

1. 有向非巡回グラフ (DAG) は、ノードと有向エッジで構成される数学的構造であり、ノード間の接続は特定の方向を持ち、サイクルは存在しません。つまり、パスがあるノードから別のノードに移動すると、以前に訪問したノードにループバックすることはできません。分散台帳テクノロジー (DLT) のコンテキストでは、DAG は従来のブロックチェーン アーキテクチャの代替フレームワークとして機能します。

2. トランザクションをブロックにグループ化し、それらを順番に連鎖させるブロックチェーンとは異なり、DAG では、各トランザクションを 1 つ以上の以前のトランザクションに直接リンクできます。これにより、マイナーがブロックを検証する必要がなくなり、より有機的でスケーラブルな検証プロセスが可能になります。新しいトランザクションはそれぞれ以前のトランザクションを検証し、線形チェーンではなくウェブのような構造を形成します。

3. ブロックがないため、確認時間が短縮され、ブロック作成間隔に関連するボトルネックが回避されます。トランザクションは非同期で処理されるため、スループットが向上します。このため、DAG は、モノのインターネット (IoT) ネットワークやマシン間の支払いなど、高速かつ頻繁なマイクロトランザクションを必要とするアプリケーションにとって特に魅力的です。

4. DAG ベースのシステムのセキュリティは、多くの場合、トランザクションの位置と累積的な検証に基づいてトランザクションの重要性を評価するアルゴリズムに依存します。一部の実装では、攻撃を防ぐためにネットワークの初期段階でコーディネーター ノードを使用しますが、これにより一時的な集中化のトレードオフが生じます。ネットワークが成熟するにつれて、完全な分散化を達成するために、これらのコーディネーターを段階的に廃止することができます。

5. エネルギー効率は、Proof-of-Work ブロックチェーンに対する DAG の顕著な利点です。競合するマイニング プロセスがないため、計算オーバーヘッドが大幅に低くなります。これは、暗号通貨の運用を取り巻く環境への懸念の高まりと一致しており、デジタル資産分野での持続可能な成長をサポートします。

ブロックチェーンと DAG アーキテクチャの主な違い

1. ブロックチェーンでは、トランザクションはブロックにバッチ化され、その後、プルーフ オブ ワークやプルーフ オブ ステークなどのコンセンサス メカニズムを通じてチェーンに追加されます。 DAG 構造は、以前の未確認トランザクションを参照することで個々のトランザクションを台帳に直接追加し、ブロックの概念を完全に削除します。

2. ブロックチェーンは通常、ブロックのサイズと間隔が固定されているため、スケーラビリティの制限があります。 DAG ネットワークは本質的に使用量に応じて拡張されます。各ユーザーが自分のトランザクションを送信するときに他のトランザクションの確認に貢献するため、参加者が増えると検証が高速化されます。

3. ブロックチェーンネットワークでの取引手数料は、混雑やマイナーのインセンティブに基づいて変動します。 DAG ベースのプラットフォームの多くは手数料なしで動作するため、少額決済に最適です。ユーザー自身が検証プロセスに参加しているため、ユーザーはマイナーに支払いをしません。

4. ブロックチェーンにおけるコンセンサスには、ブロックが受け入れられる前にノード全体でのグローバルな合意が必要です。 DAG はローカルの承認を通じて最終的な整合性を実現します。トランザクションは、後続のトランザクションが参照するにつれて信頼性が高まり、確率的なファイナリティ モデルが作成されます。

5. ブロックチェーンでフォークすると 2 つの競合するチェーンが生成され、最長チェーン ルールまたは同様のプロトコルによる解決が必要になります。 DAG では、複数のブランチが一時的に共存でき、新しいトランザクションがサポートするパスを選択すると自然に収束し、永続的な分割のリスクが軽減されます。

著名な DAG ベースの暗号通貨プロジェクト

1. IOTA は、無料かつ迅速なデータまたは価値の転送が不可欠な IoT エコシステム向けに特別に設計された、Tangle と呼ばれる DAG 構造を使用します。各トランザクションは、組み込みの検証を保証し、ネットワークへの参加を促進するために、前の 2 つのトランザクションを承認する必要があります。

2. Hedera Hashgraph は、高速コンセンサスを達成するために、ゴシップ プロトコルと仮想投票を組み合わせた DAG の別のバリアントを採用しています。技術的には DAG 基盤を使用していますが、ネットワークの整合性を監視する組織の評議会による許可されたガバナンス モデルの下で動作します。

3. Nano はブロックラティス アーキテクチャを実装しており、各アカウントが独自のブロックチェーンを持ち、グローバルに見た場合に DAG として効果的に機能します。トランザクションは代表ノード間の投票メカニズムを通じて迅速に確認され、低遅延とゼロ手数料が維持されます。

4. Obyte (旧 Byteball) は、DAG を利用してトランザクションを注文し、因果関係を強制し、スマート コントラクトと分散型オラクルを組み込んでいます。そのコンセンサスは構造そのものから生まれ、メインチェーンの選択に依存してトランザクションの優先順位を決定します。

5. Fantom の Lachesis プロトコルは、非同期イベント処理を可能にし、スケーラビリティ、セキュリティ、分散化のトリレンマを解決することを目的とした DAG ベースのコンセンサス メカニズムです。 Fantom Opera Chain のバックボーンを形成し、ほぼ瞬時のファイナリティで EVM 互換の dApps をサポートします。

よくある質問

DAG システムではトランザクションのファイナリティはどのように機能しますか? DAG ネットワークのファイナリティは絶対的なものではなく、確率的なものです。より多くのトランザクションが追加され、以前のトランザクションが参照されると、トランザクションが取り消される可能性は低くなります。時間の経過とともに、頻繁に参照されるトランザクションは実質的に元に戻すことができなくなり、ブロックチェーンのように固定回数の確認を必要とせずに効果的なファイナリティを達成できます。

DAG ネットワークはスマート コントラクトをサポートできますか?はい、いくつかの DAG ベースのプラットフォームはスマート コントラクト機能をサポートしています。たとえば、Obyte と Fantom を使用すると、開発者は自動実行コントラクトを展開できます。これらの実装はイーサリアムのモデルとは異なりますが、契約の自動化と分散アプリケーションの構築に同様の機能を提供します。

DAG アーキテクチャでの二重支出を防ぐものは何ですか?二重支出は、DAG トラバーサル ロジックに組み込まれたコンセンサス ルールによって軽減されます。ノードはグラフ構造を分析することで競合するトランザクションを検出し、より強力な検証証跡を持つトランザクションを優先します。ネットワークが集合的に最も一貫した履歴に収束するため、悪意のある試みは破棄されます。

DAG ベースのシステムは完全に分散化されていますか?一部の DAG 実装は、導入の初期段階で攻撃から保護するための集中調整から始まります。 IOTA は当初コーディネーター ノードを使用していましたが、それを削除する取り組みが進行中です。 Nano や Obyte などの他のプロジェクトは、中央コーディネーターなしで運営され、ネイティブのコンセンサスメカニズムを通じて分散化を実現しています。