O que é um directed acyclic graph (DAG)?

Directed acyclic graph (DAG) representa uma tecnologia inovadora de estruturação de dados que se consolidou como uma das grandes novidades no setor das criptomoedas e blockchain. Embora a tecnologia blockchain tenha dominado o universo fintech desde o início, o DAG apresenta uma alternativa para organizar e processar transações digitais. Esta solução tem sido alvo de interesse por parte de programadores e entusiastas de criptomoedas que procuram superar limitações inerentes ao blockchain, especialmente no que toca à escalabilidade e à velocidade das transações.

TL;DR

A tecnologia DAG distingue-se do blockchain tradicional por diversas características fundamentais. Desde logo, proporciona maior rapidez e eficiência ao eliminar os processos de criação de blocos e mineração, que são centrais nos sistemas blockchain. A estrutura do DAG organiza as transações como nós interligados e não em blocos sequenciais, o que resulta em ganhos significativos de eficiência e menor consumo energético. As taxas de transação em sistemas baseados em DAG são mínimas ou inexistentes, tornando esta tecnologia especialmente indicada para aplicações de micropagamentos. É importante salientar que o DAG não pretende substituir totalmente o blockchain, mas sim apresentar uma alternativa para casos de uso e projetos específicos. Contudo, a tecnologia ainda enfrenta desafios, nomeadamente quanto à centralização, continuando a evoluir paralelamente aos sistemas blockchain já estabelecidos.

DAG vs tecnologia blockchain

Directed acyclic graph funciona como ferramenta de modelação e estruturação de dados que algumas criptomoedas preferem em vez da arquitetura blockchain convencional. No setor, há quem descreva o DAG como "blockchain killer", insinuando que poderá ultrapassar os sistemas convencionais. No entanto, a possibilidade de uma mudança tão radical permanece em aberto, já que o blockchain mantém-se como infraestrutura dominante na indústria das criptomoedas.

A arquitetura do DAG assenta num sistema único de círculos e linhas, distinto da estrutura do blockchain. Cada círculo, denominado vértice, representa atividades ou transações individuais a inserir na rede. Cada linha, chamada aresta, indica a ordem sequencial em que as transações recebem aprovação. Estas linhas são unidirecionais, explicando a designação da tecnologia. Os sistemas DAG são "directed" porque seguem apenas um sentido, e "acyclic" porque os vértices nunca regressam ao ponto de partida, promovendo um fluxo contínuo de validação de transações.

Esta estrutura de dados é especialmente útil para modelação, permitindo aos utilizadores observar e analisar relações entre várias variáveis. Investigadores podem recorrer ao DAG para perceber como diferentes fatores se influenciam mutuamente. No universo das criptomoedas, o DAG permite alcançar consenso em redes distribuídas. A principal diferença entre DAG e blockchain reside na organização das transações: enquanto o blockchain agrupa transações em blocos, o DAG constrói-as diretamente umas sobre as outras, proporcionando velocidades de transação substancialmente superiores face às implementações tradicionais de blockchain.

Qual é a diferença entre um DAG e um blockchain?

Apesar de a tecnologia DAG e o blockchain servirem propósitos essenciais semelhantes no ecossistema das criptomoedas, apresentam diferenças estruturais e operacionais relevantes. O principal ponto de distinção está na forma como cada sistema organiza os dados das transações. O blockchain, como o nome indica, cria blocos discretos que agrupam várias transações, formando depois uma cadeia cronológica. Já os sistemas DAG dispensam a criação de blocos, construindo cada nova transação diretamente sobre as anteriores numa estrutura contínua e estratificada.

Visualmente, estas diferenças refletem-se nas respetivas aparências: as redes blockchain assemelham-se a cadeias de blocos ligados, enquanto os sistemas DAG se apresentam como grafos complexos constituídos por círculos e linhas interligadas. Esta diferença estrutural traduz-se em características de desempenho distintas, com os sistemas DAG a oferecerem, em regra, tempos de processamento de transações mais rápidos devido à ausência dos atrasos inerentes à criação e confirmação de blocos.

Como funciona a tecnologia DAG?

O funcionamento do DAG pode ser explicado através dos seus principais componentes e processos. Tal como referido, os sistemas baseados em DAG incluem círculos (vértices) e linhas (arestas), sendo cada círculo uma transação individual. O sistema constrói as transações em camadas, colocando cada nova sobre as anteriores, resultando numa rede crescente de validação.

Ao iniciar uma transação num sistema DAG, o utilizador tem de confirmar primeiro uma transação anterior à sua. Estas transações, designadas "tips", são transações pendentes de validação. Esta obrigatoriedade de confirmar tips antes de submeter a própria transação garante a participação contínua na validação da rede. Após confirmar os tips necessários e submeter a sua transação, esta transforma-se num novo tip, aguardando validação por parte de utilizadores seguintes. Este ciclo auto-sustentado faz com que a comunidade construa sucessivas camadas de transações, promovendo o crescimento e funcionamento permanente do sistema.

O DAG incorpora mecanismos robustos para prevenir o double-spending, um requisito de segurança essencial em qualquer criptomoeda. Ao confirmar transações antigas, os nós avaliam todo o percurso da transação até à inicial. Esta verificação completa assegura que os saldos são suficientes e todas as transações anteriores são legítimas. Quem tentar construir sobre um percurso inválido arrisca que as suas transações sejam ignoradas pela rede. Mesmo operações legítimas podem ser rejeitadas se assentarem em percursos que incluam transações fraudulentas ou inválidas, preservando a integridade do sistema.

Para que serve o DAG?

A tecnologia DAG destina-se, sobretudo, a processar transações com maior eficiência que os sistemas blockchain convencionais. Ao eliminar os blocos, elimina-se também o tempo de espera associado à sua criação e confirmação, permitindo que os utilizadores submetam transações de forma contínua. O único requisito é a confirmação de transações anteriores, garantindo a validação da rede.

A eficiência energética é outra vantagem notável dos sistemas DAG. Enquanto redes blockchain tradicionais com algoritmos Proof of Work (PoW) exigem elevada capacidade computacional e consumo energético, criptomoedas baseadas em DAG requerem energia mínima, mesmo recorrendo ao PoW. Este perfil reduzido torna o DAG mais sustentável e económico.

O processamento de micropagamentos é um dos casos de uso mais relevantes para o DAG. Os sistemas blockchain convencionais têm dificuldade com micropagamentos, pois as taxas de transação podem exceder o valor pago, tornando pequenas operações inviáveis economicamente. Os sistemas DAG resolvem este problema com taxas de processamento ínfimas ou inexistentes, cobrando apenas uma taxa mínima de nó. Mesmo em períodos de congestionamento, estas taxas mantêm-se estáveis e acessíveis, tornando o DAG ideal para aplicações que exigem transações pequenas e frequentes.

Que criptomoedas utilizam DAG?

Apesar das vantagens teóricas do DAG, só alguns projetos de criptomoeda conseguiram implementá-lo com sucesso. A IOTA destaca-se como exemplo de referência, sendo o nome acrónimo de Internet of Things Application. A IOTA (MIOTA) é reconhecida pela rapidez nas transações, escalabilidade, segurança, privacidade e integridade dos dados. O projeto utiliza um sistema de nós e tangles – combinações de múltiplos nós para validação de transações. O consenso exige que cada utilizador verifique duas outras transações antes de a sua receber aprovação, garantindo envolvimento universal na validação e descentralização total da rede.

Outro projeto relevante é a Nano, que adota uma abordagem híbrida em vez de uma arquitetura DAG pura. A Nano combina elementos DAG e blockchain, transmitindo todos os dados por nós mas mantendo carteiras individuais baseadas em blockchain para cada utilizador. A validação exige confirmação de remetente e destinatário, criando um sistema bilateral. Tal como a IOTA, a Nano destaca-se pela rapidez, escalabilidade, segurança, privacidade e zero taxas de transação.

Outros projetos continuam a explorar e implementar o DAG, oferecendo soluções como mineração eficiente e aplicações móveis. Estas implementações apresentam mecanismos de consenso e modelos económicos únicos, diferenciando-se dos projetos blockchain tradicionais.

Vantagens e desvantagens do DAG

Tal como qualquer tecnologia, o DAG apresenta benefícios e limitações que importa analisar. Esta avaliação é essencial para perceber o potencial do DAG e os seus casos de uso mais adequados.

As vantagens do DAG são expressivas. A velocidade é talvez o benefício mais evidente, já que não existe limitação por tempo de bloco. Assim, as transações são processadas continuamente, sem atrasos artificiais, bastando confirmar transações anteriores. A ausência ou minimização das taxas de transação é outro ponto forte, sobretudo em micropagamentos. Dado que o DAG não depende de mineração tradicional, não há necessidade de taxas para remunerar mineiros, embora algumas soluções exijam pequenas taxas para operações especializadas de nó. A eliminação da mineração intensiva significa que os sistemas DAG consomem muito menos energia que as redes blockchain tradicionais, resultando numa pegada ambiental mínima e maior sustentabilidade. Por fim, a ausência de restrições temporais nos blocos permite ao DAG escalar eficazmente, sem os problemas de congestionamento e atrasos que afetam muitos blockchains.

Contudo, o DAG enfrenta desafios e limitações relevantes. As dúvidas sobre a descentralização são centrais, dado que alguns protocolos incorporam elementos centralizados, sobretudo nas fases iniciais. Muitos projetos aceitam esta centralização como medida temporária para lançar a rede, mas o DAG continua a procurar demonstrar que pode operar de forma segura e eficiente sem intervenção de terceiros. Sem esta intervenção, pode tornar-se vulnerável a diferentes tipos de ataques. Além disso, o DAG tem evoluído gradualmente, sem ainda alcançar a adoção generalizada de outras inovações blockchain, como as soluções Layer-2. Esta fase de desenvolvimento contínuo implica que as capacidades do DAG continuam a ser exploradas e aprimoradas, amadurecendo paralelamente aos sistemas blockchain, em vez de pretender substituí-los totalmente.

Conclusão

Os directed acyclic graphs são uma tecnologia fascinante e potencialmente transformadora no setor das criptomoedas e dos registos distribuídos. Embora os sistemas DAG ofereçam vantagens claras face ao blockchain tradicional – taxas de transação inferiores, escalabilidade aumentada, eficiência energética superior e maior rapidez – a tecnologia continua a evoluir e a consolidar o seu espaço no ecossistema das criptomoedas. As inovações estruturais que o DAG introduz no processamento e validação de transações demonstram benefícios teóricos evidentes, e as aplicações práticas continuam a enfrentar desafios, sobretudo em matéria de descentralização e segurança.

O aumento de projetos baseados em DAG e o desenvolvimento constante da tecnologia indicam que o DAG continuará a amadurecer e a afirmar-se na indústria das criptomoedas. As vantagens que oferece para casos de uso específicos, como micropagamentos e aplicações de elevado volume, sugerem que o DAG continuará a expandir-se no ecossistema global. À medida que surgem novos casos de uso e a tecnologia amadurece, o DAG revela-se não como um "blockchain killer", mas como uma solução complementar e alternativa para aplicações específicas onde os seus pontos fortes se adequam aos requisitos do projeto. O interesse e investimento contínuo da comunidade cripto na tecnologia DAG refletem confiança no seu potencial, e o seu papel no futuro dos sistemas distribuídos irá certamente evoluir em paralelo com as soluções blockchain convencionais.

FAQ

O que é a tecnologia DAG?

DAG (Directed Acyclic Graph) é uma tecnologia de registo distribuído sem cadeias, que proporciona elevada escalabilidade e eficiência para redes descentralizadas, ao contrário dos sistemas blockchain tradicionais.

O que significa DAG em tecnologia?

DAG significa Directed Acyclic Graph, uma estrutura de dados usada em blockchain e sistemas distribuídos para representar transações e dependências.

Que criptomoedas utilizam a tecnologia DAG?

IOTA (MIOTA), Nano (XNO), Fantom (FTM), Hedera Hashgraph (HBAR) e OByte (GBYTE) são criptomoedas de referência que utilizam tecnologia DAG.

O que significa DAGs?

DAGs significa Directed Acyclic Graphs. São estruturas de dados utilizadas em blockchain para representar transações e aumentar a escalabilidade.