¿Qué es un grafo acíclico dirigido (DAG)?

La tecnología de grafo acíclico dirigido (DAG) supone un avance relevante en el sector de las criptomonedas y la blockchain. Como alternativa a la estructura de datos tradicional de las blockchains, el DAG aporta ventajas específicas en el procesamiento de transacciones, la escalabilidad y la eficiencia energética. En este artículo se abordan los fundamentos de los grafos acíclicos dirigidos, su funcionamiento y su comparación con los sistemas blockchain convencionales.

TL;DR

Para entender qué es un grafo acíclico dirigido hay que empezar por identificar sus ventajas principales frente a los sistemas blockchain convencionales. El DAG permite transacciones más rápidas y mejor escalabilidad al eliminar la creación y minería de bloques. Mientras que las blockchains organizan los datos en bloques secuenciales, los DAG estructuran las transacciones como nodos interconectados, lo que incrementa la eficiencia y reduce el consumo energético. Además, la tecnología permite comisiones muy bajas o inexistentes, por lo que resulta especialmente adecuada para micropagos. Aunque el DAG es prometedor, no pretende sustituir totalmente a la blockchain, sino ofrecer una alternativa en proyectos concretos. Pese a sus ventajas, los DAG presentan retos como la centralización y aún no han demostrado poder reemplazar la blockchain en todos los casos de uso.

DAG frente a la tecnología blockchain

Para comprender qué es un grafo acíclico dirigido, resulta esencial contrastarlo con la tecnología blockchain tradicional. Un grafo acíclico dirigido es una herramienta de modelado y estructuración de datos que emplean ciertas criptomonedas como alternativa a la arquitectura blockchain. Se ha llegado a denominar a la tecnología DAG como "blockchain killer", reflejando la opinión de algunos expertos sobre su potencial para superar a los sistemas blockchain. No obstante, esta transformación aún es incierta, ya que la blockchain sigue siendo fundamental en el sector cripto.

La arquitectura DAG se basa en principios distintos a los de la blockchain. Consiste en una estructura de círculos y líneas, donde cada círculo (vértice) representa una actividad o transacción que se añade a la red. Cada línea (arista) indica el orden de aprobación de las transacciones y siempre es unidireccional. De ahí proviene el término "grafo acíclico dirigido": dirigido porque el flujo solo avanza en una dirección, y acíclico porque los vértices no retroceden sobre sí mismos.

Esta estructura de datos es especialmente útil para el modelado de relaciones, permitiendo observar cómo interactúan múltiples variables. En el ámbito de las criptomonedas, los DAG facilitan el consenso en redes distribuidas. La diferencia clave es que las transacciones no se agrupan en bloques, sino que se construyen directamente una sobre otra, lo que incrementa sustancialmente la velocidad frente a las blockchains tradicionales.

¿En qué se diferencian un DAG y una blockchain?

Para comprender qué es un grafo acíclico dirigido, es esencial identificar sus diferencias frente a la blockchain. Aunque ambos cumplen funciones similares en el sector cripto, existen diferencias fundamentales. La principal es que los DAG no crean bloques como una blockchain, sino que construyen las transacciones directamente sobre las anteriores, generando un flujo continuo de validaciones.

En cuanto a estructura, los DAG se componen de círculos y líneas, no de bloques. Esta diferencia hace que la blockchain sea una cadena de bloques conectados, mientras que el DAG se asemeja a un grafo de nodos interconectados. Estas diferencias afectan la forma en que cada tecnología procesa transacciones, alcanza consenso y escala ante la demanda creciente de la red.

¿Cómo funciona la tecnología DAG?

El funcionamiento de un grafo acíclico dirigido es sencillo y altamente eficiente. Los sistemas DAG constan de círculos (vértices) y líneas (aristas), y cada vértice representa una transacción individual construida de forma continua sobre las anteriores.

Cuando un usuario inicia una transacción, debe confirmar antes una transacción previa aún no confirmada, denominada "tip". Para enviar su propia transacción, valida estos tips y, tras ello, su transacción pasa a ser el nuevo tip a la espera de la siguiente confirmación. Así se crea un ciclo continuo donde la comunidad añade transacciones capa a capa, haciendo crecer el sistema de manera orgánica.

La tecnología DAG incorpora mecanismos sólidos contra los ataques de doble gasto. Al confirmar transacciones antiguas, los nodos revisan la ruta completa hasta la transacción inicial, garantizando que el saldo sea suficiente y que todas las operaciones anteriores sean legítimas. Si alguien intenta construir sobre una ruta inválida, su transacción puede ser descartada, incluso si es válida, ya que si el saldo no cuadra debido a operaciones previas inválidas, toda la cadena queda comprometida.

¿Para qué se utiliza un DAG?

Entender qué es un grafo acíclico dirigido implica conocer sus aplicaciones prácticas. El principal uso del DAG es el procesamiento eficiente de transacciones, superando a los sistemas blockchain tradicionales. Al no haber bloques, se eliminan los tiempos de espera asociados a la creación y minería, y los usuarios pueden enviar muchas transacciones rápidamente, solo confirmando las anteriores.

La eficiencia energética es otra ventaja relevante. A diferencia de las blockchains con algoritmos Proof of Work (PoW), que demandan gran potencia computacional, las criptomonedas basadas en DAG consumen solo una fracción de esa energía, manteniendo la seguridad con un PoW modificado.

El DAG es especialmente útil para micropagos. Las blockchains suelen tener problemas con las transacciones pequeñas, ya que las comisiones pueden superar el importe a transferir. Con DAG, las comisiones son mínimas o inexistentes, limitándose a una pequeña tarifa de nodo, estable incluso en situaciones de congestión.

¿Qué criptomonedas emplean DAG?

Pese a que muchos expertos consideran que el DAG es más eficiente que la blockchain, solo unos pocos proyectos han adoptado la tecnología. IOTA es el ejemplo más conocido, y su nombre es el acrónimo de Internet of Things Application.

Lanzada en 2016, IOTA (MIOTA) se ha posicionado por su rapidez, escalabilidad, seguridad, privacidad e integridad de datos. El proyecto emplea nodos y tangles (conjuntos de nodos que validan transacciones). Para que una transacción sea aprobada, el usuario debe verificar otras dos, garantizando la participación activa de todos en el consenso y la descentralización total de la red.

Nano es otro ejemplo que utiliza la tecnología DAG, aunque lo hace de forma híbrida combinando elementos de DAG y blockchain. Todos los datos se transmiten a través de nodos y cada usuario gestiona su propio monedero blockchain. Tanto emisor como receptor deben verificar los pagos, y el sistema destaca por su velocidad, escalabilidad, seguridad, privacidad y ausencia de comisiones.

BlockDAG también recurre a la tecnología DAG, ofreciendo equipos de minería eficientes energéticamente y una app móvil para minar tokens BDAG. A diferencia de la reducción a la mitad cada cuatro años de Bitcoin, BDAG lo hace cada doce meses.

Ventajas y desventajas del DAG

Como toda tecnología, entender qué es un grafo acíclico dirigido requiere analizar cuidadosamente sus ventajas y desventajas.

Entre los puntos fuertes del DAG destacan la velocidad, ya que no está limitado por los tiempos de bloque y permite procesar transacciones en cualquier momento y sin límite de cantidad. El sistema dispone de comisiones nulas o muy bajas porque no requiere minería tradicional ni recompensas para mineros, aunque algunos DAG exigen pequeñas tarifas para ciertos nodos. Esta estructura de bajo coste es ideal para microtransacciones. Además, al eliminar la minería convencional, el consumo eléctrico es mínimo y la huella de carbono se reduce. La ausencia de tiempos de bloque elimina esperas y, por tanto, los problemas de escalabilidad.

Por el contrario, el DAG enfrenta desventajas. Persisten dudas sobre la descentralización, ya que algunos protocolos basados en DAG mantienen elementos centralizados. Muchos proyectos aceptan esto como solución temporal para arrancar sus redes, pero el DAG aún no ha probado que pueda funcionar sin intervención de terceros. Sin salvaguardas, las redes pueden ser vulnerables a ataques. Además, la tecnología DAG no se ha validado a gran escala como la blockchain. Aunque lleva años en el mercado, no ha alcanzado la adopción masiva de otras soluciones como las tecnologías de escalado de capa 2.

Conclusión

Comprender qué es un grafo acíclico dirigido permite identificar una tecnología innovadora y prometedora, con gran potencial en el sector cripto. Los grafos acíclicos dirigidos representan un enfoque disruptivo, con ventajas claras como costes bajos, mayor escalabilidad y mejor eficiencia energética en comparación con las blockchains tradicionales. Sin embargo, el DAG sigue en desarrollo y afronta retos que dificultan que pueda competir plenamente con la blockchain consolidada. La tecnología está en fase de madurez, con limitaciones y oportunidades por explorar. Aun así, las ventajas del DAG son prometedoras y la comunidad cripto sigue de cerca su evolución a medida que surgen nuevos casos de uso y la tecnología madura. Más que sustituir la blockchain, el DAG puede acabar siendo una solución complementaria, aportando alternativas para aplicaciones específicas donde sus características sean ventajosas.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa grafo acíclico dirigido?

Un grafo acíclico dirigido (DAG) es un grafo con conexiones unidireccionales entre nodos y sin ciclos. Se utiliza en cripto para estructurar datos de forma eficiente y procesar transacciones.

¿Para qué se usa un DAG?

El DAG sirve para representar flujos de datos, optimizar secuencias de tareas y aumentar la eficiencia en sistemas distribuidos y criptomonedas.

¿Qué es un DAG? Ejemplo

Un DAG es un grafo acíclico dirigido formado por nodos y aristas, sin ciclos. Por ejemplo: un flujo de trabajo donde las tareas dependen unas de otras y avanzan siempre en la misma dirección, sin bucles.

¿Cuál es la diferencia entre un grafo dirigido y un grafo acíclico dirigido?

Un grafo dirigido tiene aristas con dirección, mientras que un grafo acíclico dirigido (DAG) carece de ciclos o bucles. El DAG es un subconjunto de los grafos dirigidos que no permite trayectorias circulares.