什么是有向无环图 (DAG) 以及如何将其用作 DLT 替代方案？

了解分布式账本技术中的有向无环图

1、有向无环图（DAG）是一种由节点和有向边组成的数学结构，节点之间的连接有特定的方向，不存在环。这意味着一旦路径从一个节点移动到另一个节点，它就不能环回到任何先前访问过的节点。在分布式账本技术 (DLT) 的背景下，DAG 作为传统区块链架构的替代框架。

2. 与将交易分组并按顺序链接起来的区块链不同，DAG 允许每笔交易直接链接到一个或多个先前的交易。这消除了矿工验证区块的需要，从而实现了更加有机和可扩展的验证过程。每笔新交易都会验证之前的交易，形成网络状结构而不是线性链。

3. 区块的缺失减少了确认时间并避免了与区块创建间隔相关的瓶颈。事务是异步处理的，允许更高的吞吐量。这使得 DAG 对于需要快速且频繁的微交易的应用程序特别有吸引力，例如物联网 (IoT) 网络和机器对机器支付。

4. 基于 DAG 的系统中的安全性通常依赖于根据交易位置和累积验证权衡交易重要性的算法。一些实现在早期网络阶段使用协调器节点来防止攻击，尽管这引入了临时的中心化权衡。随着网络的成熟，这些协调员可以逐步淘汰，以实现完全去中心化。

5. 能源效率是 DAG 相对于工作量证明区块链的显着优势。由于没有竞争性挖矿过程，因此计算开销显着降低。这符合围绕加密货币运营日益增长的环境问题，并支持数字资产领域的可持续增长。

区块链和 DAG 架构之间的主要区别

1. 在区块链中，交易被批量打包成区块，然后通过工作量证明或权益证明等共识机制将其添加到链中。 DAG 结构通过引用早期未确认的交易，将各个交易直接附加到分类账，完全消除了区块的概念。

2. 由于固定的区块大小和间隔，区块链通常会受到可扩展性的限制。 DAG 网络本质上会随着使用情况而扩展——参与者越多，验证速度就越快，因为每个用户在提交自己的交易时都有助于确认其他交易。

3. 区块链网络中的交易费用根据拥塞和矿工激励而波动。许多基于 DAG 的平台都是免费运营的，这使得它们成为小额支付的理想选择。用户不需要向矿工付费，因为他们自己参与了验证过程。

4. 区块链中的共识需要在接受区块之前在节点之间达成全球一致。 DAG通过当地审批实现最终一致性；随着更多后续交易引用该交易，交易就会获得信心，从而创建概率最终模型。

5. 区块链中的分叉会产生两条竞争链，需要通过最长链规则或类似协议来解决。在 DAG 中，多个分支可以暂时共存，并随着新交易选择支持哪些路径而自然聚合，从而降低永久分裂的风险。

著名的基于 DAG 的加密货币项目

1. IOTA 使用名为 Tangle 的 DAG 结构，专为物联网生态系统设计，在物联网生态系统中，免费、快速的数据或价值传输至关重要。每笔交易必须批准之前的两笔交易，确保内置验证并促进网络参与。

2. Hedera Hashgraph 采用 DAG 的不同变体，结合八卦协议和虚拟投票来实现高速共识。虽然在技术上使用 DAG 基础，但它在许可的治理模型下运行，并由一个组织委员会监督网络完整性。

3. Nano 实现了块格架构，其中每个账户都有自己的区块链，从全局角度看，它有效地充当 DAG。交易通过代表节点之间的投票机制快速确认，保持低延迟和零费用。

4. Obyte（以前称为 Byteball）利用 DAG 来排序交易并强制执行因果关系，结合智能合约和去中心化预言机。它的共识源于结构本身，依靠主链选择来确定交易优先级。

5. Fantom 的 Lachesis 协议是一种基于 DAG 的共识机制，可实现异步事件处理，旨在解决可扩展性、安全性和去中心化的三难困境。它构成了 Fantom Opera 链的支柱，以近乎即时的终结性支持 EVM 兼容的 dApp。

常见问题解答

交易最终性在 DAG 系统中如何运作？ DAG 网络中的最终性是概率性的而非绝对性的。随着添加更多交易并引用较早的交易，撤销交易的可能性会降低。随着时间的推移，大量引用的交易实际上变得不可逆转，无需像区块链那样需要固定数量的确认即可实现有效的最终性。

DAG网络可以支持智能合约吗？是的，一些基于 DAG 的平台支持智能合约功能。例如，Obyte 和 Fantom 允许开发人员部署自动执行合约。这些实现与以太坊的模型不同，但提供了类似的自动化协议和构建去中心化应用程序的功能。

什么可以防止 DAG 架构中的双重支出？通过嵌入 DAG 遍历逻辑中的共识规则可以减少双花。节点通过分析图结构来检测冲突的事务，并优先考虑具有更强验证轨迹的事务。当网络集体收敛于最一致的历史记录时，恶意尝试就会被丢弃。

基于 DAG 的系统是否完全去中心化？一些 DAG 实施从集中协调开始，以防止在早期采用阶段受到攻击。 IOTA 最初使用了一个协调器节点，尽管正在努力将其删除。 Nano 和 Obyte 等其他项目在没有中央协调员的情况下运行，通过其原生共识机制实现去中心化。