什麼是有向無環圖 (DAG) 以及如何將其用作 DLT 替代方案？

了解分佈式賬本技術中的有向無環圖

1、有向無環圖（DAG）是一種由節點和有向邊組成的數學結構，節點之間的連接有特定的方向，不存在環。這意味著一旦路徑從一個節點移動到另一個節點，它就不能環回到任何先前訪問過的節點。在分佈式賬本技術 (DLT) 的背景下，DAG 作為傳統區塊鏈架構的替代框架。

2. 與將交易分組並按順序鏈接起來的區塊鏈不同，DAG 允許每筆交易直接鏈接到一個或多個先前的交易。這消除了礦工驗證區塊的需要，從而實現了更加有機和可擴展的驗證過程。每筆新交易都會驗證之前的交易，形成網絡狀結構而不是線性鏈。

3. 區塊的缺失減少了確認時間並避免了與區塊創建間隔相關的瓶頸。事務是異步處理的，允許更高的吞吐量。這使得 DAG 對於需要快速且頻繁的微交易的應用程序特別有吸引力，例如物聯網 (IoT) 網絡和機器對機器支付。

4. 基於 DAG 的系統中的安全性通常依賴於根據交易位置和累積驗證權衡交易重要性的算法。一些實現在早期網絡階段使用協調器節點來防止攻擊，儘管這引入了臨時的中心化權衡。隨著網絡的成熟，這些協調員可以逐步淘汰，以實現完全去中心化。

5. 能源效率是 DAG 相對於工作量證明區塊鏈的顯著優勢。由於沒有競爭性挖礦過程，因此計算開銷顯著降低。這符合圍繞加密貨幣運營日益增長的環境問題，並支持數字資產領域的可持續增長。

區塊鍊和 DAG 架構之間的主要區別

1. 在區塊鏈中，交易被批量打包成區塊，然後通過工作量證明或權益證明等共識機制將其添加到鏈中。 DAG 結構通過引用早期未確認的交易，將各個交易直接附加到分類賬，完全消除了區塊的概念。

2. 由於固定的區塊大小和間隔，區塊鏈通常會受到可擴展性的限制。 DAG 網絡本質上會隨著使用情況而擴展——參與者越多，驗證速度就越快，因為每個用戶在提交自己的交易時都有助於確認其他交易。

3. 區塊鍊網絡中的交易費用根據擁塞和礦工激勵而波動。許多基於 DAG 的平台都是免費運營的，這使得它們成為小額支付的理想選擇。用戶不需要向礦工付費，因為他們自己參與了驗證過程。

4. 區塊鏈中的共識需要在接受區塊之前在節點之間達成全球一致。 DAG通過當地審批實現最終一致性；隨著更多後續交易引用該交易，交易就會獲得信心，從而創建概率最終模型。

5. 區塊鏈中的分叉會產生兩條競爭鏈，需要通過最長鏈規則或類似協議來解決。在 DAG 中，多個分支可以暫時共存，並隨著新交易選擇支持哪些路徑而自然聚合，從而降低永久分裂的風險。

著名的基於 DAG 的加密貨幣項目

1. IOTA 使用名為 Tangle 的 DAG 結構，專為物聯網生態系統設計，在物聯網生態系統中，免費、快速的數據或價值傳輸至關重要。每筆交易必須批准之前的兩筆交易，確保內置驗證並促進網絡參與。

2. Hedera Hashgraph 採用 DAG 的不同變體，結合八卦協議和虛擬投票來實現高速共識。雖然在技術上使用 DAG 基礎，但它在許可的治理模型下運行，並由一個組織委員會監督網絡完整性。

3. Nano 實現了塊格架構，其中每個賬戶都有自己的區塊鏈，從全局角度看，它有效地充當 DAG。交易通過代表節點之間的投票機制快速確認，保持低延遲和零費用。

4. Obyte（以前稱為 Byteball）利用 DAG 來排序交易並強制執行因果關係，結合智能合約和去中心化預言機。它的共識源於結構本身，依靠主鏈選擇來確定交易優先級。

5. Fantom 的 Lachesis 協議是一種基於 DAG 的共識機制，可實現異步事件處理，旨在解決可擴展性、安全性和去中心化的三難困境。它構成了 Fantom Opera 鏈的支柱，以近乎即時的終結性支持 EVM 兼容的 dApp。

常見問題解答

交易最終性在 DAG 系統中如何運作？ DAG 網絡中的最終性是概率性的而非絕對性的。隨著添加更多交易並引用較早的交易，撤銷交易的可能性會降低。隨著時間的推移，大量引用的交易實際上變得不可逆轉，無需像區塊鏈那樣需要固定數量的確認即可實現有效的最終性。

DAG網絡可以支持智能合約嗎？是的，一些基於 DAG 的平台支持智能合約功能。例如，Obyte 和 Fantom 允許開發人員部署自動執行合約。這些實現與以太坊的模型不同，但提供了類似的自動化協議和構建去中心化應用程序的功能。

什麼可以防止 DAG 架構中的雙重支出？通過嵌入 DAG 遍歷邏輯中的共識規則可以減少雙花。節點通過分析圖結構來檢測衝突的事務，並優先考慮具有更強驗證軌蹟的事務。當網絡集體收斂於最一致的歷史記錄時，惡意嘗試就會被丟棄。

基於 DAG 的系統是否完全去中心化？一些 DAG 實施從集中協調開始，以防止在早期採用階段受到攻擊。 IOTA 最初使用了一個協調器節點，儘管正在努力將其刪除。 Nano 和 Obyte 等其他項目在沒有中央協調員的情況下運行，通過其原生共識機制實現去中心化。