O que é um directed acyclic graph (DAG)?

A tecnologia directed acyclic graph (DAG) constitui uma abordagem inovadora aos sistemas de registo distribuído no universo das criptomoedas. Embora a tecnologia blockchain tenha liderado o setor desde a sua origem, o DAG propõe uma solução alternativa, capaz de superar algumas limitações das arquiteturas blockchain convencionais. Este artigo apresenta os princípios fundamentais da tecnologia de grafos DAG, os seus mecanismos de funcionamento e o papel que desempenha no ecossistema das criptomoedas em transformação.

DAG vs tecnologia blockchain

Um directed acyclic graph (DAG) é uma ferramenta de modelação e estruturação de dados adotada por determinadas criptomoedas como alternativa à arquitetura blockchain tradicional. O conceito de "grafo DAG" tem recebido atenção por parte de entusiastas que acreditam no potencial desta tecnologia para melhorar significativamente os sistemas blockchain convencionais. No entanto, o desenvolvimento futuro desta tecnologia permanece em aberto, pois a infraestrutura blockchain continua a ser o fundamento da maioria dos projetos de criptomoedas.

A arquitetura de grafo DAG assenta numa estrutura única de círculos e linhas. Cada círculo (vértice) representa uma atividade ou transação individual a adicionar à rede, enquanto as linhas (arestas) indicam a ordem em que as transações são aprovadas e validadas. Uma característica singular do grafo DAG é que estas linhas seguem apenas um sentido, justificando o nome da tecnologia. O termo "directed" refere-se ao fluxo unidirecional das transações; "acyclic" indica que os vértices nunca se cruzam com o próprio percurso, evitando dependências circulares.

Esta estrutura de dados é especialmente relevante para a modelação de dados, permitindo aos utilizadores observar e analisar relações entre múltiplas variáveis. Os investigadores podem estudar a interação e influência entre diferentes variáveis. No contexto das criptomoedas, os grafos DAG permitem alcançar consenso em redes distribuídas sem necessidade de criação de blocos. Ao contrário das blockchains, que agrupam transações em blocos, os sistemas baseados em grafo DAG constroem as transações diretamente umas sobre as outras, o que se traduz numa melhoria significativa da velocidade e eficiência do processamento de transações.

Qual a diferença entre um DAG e uma blockchain?

Embora os grafos DAG e as blockchains desempenhem funções semelhantes no setor das criptomoedas, existem diferenças estruturais fundamentais entre estas duas tecnologias. A principal distinção reside na forma como os dados são organizados: as blockchains agrupam dados em blocos sequenciais formando uma cadeia, enquanto os grafos DAG não criam blocos, mas constroem transações diretamente sobre as anteriores, formando uma estrutura de dados mais contínua e fluida.

Visualmente, estas diferenças são evidentes nas suas representações: as blockchains assemelham-se a uma cadeia linear de blocos ligados, enquanto os sistemas baseados em grafo DAG apresentam grafos complexos, formados por círculos e linhas de ligação. Esta diferença estrutural traduz-se em desempenhos distintos, sendo que os grafos DAG normalmente proporcionam maior rapidez no processamento de transações e melhor escalabilidade face às arquiteturas blockchain tradicionais.

Como funciona a tecnologia DAG?

O funcionamento da tecnologia de grafo DAG baseia-se nos seus componentes e processos essenciais. Os sistemas baseados em grafo DAG consistem em círculos (vértices) e linhas (arestas), sendo cada vértice uma transação individual. As transações são construídas em camadas, com cada nova transação a ser adicionada sobre as anteriores.

Quando um utilizador inicia uma transação, deve primeiro confirmar pelo menos uma transação submetida anteriormente. Estas transações prévias, denominadas "tips", são transações não confirmadas à espera de validação. Para submeter uma nova transação, o utilizador valida tips existentes, tornando a sua transação uma nova tip em espera de confirmação por utilizadores seguintes. Este processo cria um ciclo autoalimentado, em que a comunidade constrói sucessivamente camadas de transações, permitindo ao sistema crescer de forma orgânica.

A tecnologia de grafo DAG integra mecanismos rigorosos para evitar ataques de double-spending. Ao confirmar transações antigas, os nós rastreiam e avaliam todo o percurso até à transação original, assegurando que os saldos das contas são suficientes e que todas as operações anteriores são legítimas. Quem tentar construir sobre um percurso de transação inválido arrisca ver a sua própria transação ignorada pela rede, mesmo que seja legítima. Isto acontece porque o sistema valida todo o histórico de transações e qualquer operação ilegítima pode invalidar as subsequentes.

Para que serve o DAG?

A tecnologia de grafo DAG apresenta várias aplicações no âmbito das criptomoedas, destacando-se a eficiência no processamento de transações. Ao não recorrer à criação de blocos, elimina-se o tempo de espera associado à geração e mineração desses blocos, permitindo aos utilizadores submeter transações ilimitadas desde que confirmem as anteriores antes de avançar.

A eficiência energética é outro benefício da tecnologia de grafo DAG. Os sistemas blockchain convencionais que recorrem ao consenso Proof-of-Work (PoW) consomem grandes quantidades de energia elétrica na mineração. Embora algumas criptomoedas baseadas em grafo DAG possam utilizar algoritmos PoW, o consumo energético é apenas uma fração do exigido pela mineração blockchain tradicional, tornando-se mais sustentável.

O processamento de micropagamentos é particularmente compatível com a tecnologia de grafo DAG. Os sistemas de registo distribuído tradicionais enfrentam dificuldades com micropagamentos, pois as taxas podem exceder o próprio valor da operação. Os sistemas de grafo DAG resolvem este desafio ao eliminar ou reduzir as taxas de processamento, exigindo apenas pequenas taxas de nó que permanecem estáveis mesmo em períodos de congestionamento. Isto torna a tecnologia DAG ideal para aplicações que exigem transações frequentes de baixo valor.

Que criptomoedas utilizam DAG?

Apesar das vantagens teóricas da tecnologia de grafo DAG em relação à blockchain, apenas alguns projetos de criptomoedas implementam sistemas baseados neste modelo. IOTA é um dos exemplos mais reconhecidos, destacado pela velocidade nas transações, escalabilidade, segurança, privacidade e integridade de dados. O projeto recorre a nós e tangles – conjuntos de nós utilizados na validação de transações. O sistema exige que cada utilizador verifique duas transações antes de a sua ser aprovada, garantindo a participação no consenso e mantendo a descentralização da rede.

Nano é outro projeto relevante, que adota uma abordagem híbrida ao combinar grafo DAG e blockchain. A transmissão de dados é efetuada por nós, enquanto cada utilizador mantém uma carteira própria com elementos blockchain. A validação das transações exige confirmação por parte do remetente e do destinatário. O projeto destaca-se pela rapidez nas transações, escalabilidade, segurança, privacidade e ausência de taxas.

BlockDAG representa outra implementação da tecnologia de grafo DAG, disponibilizando rigs de mineração eficientes em termos energéticos e uma aplicação móvel para mineração de tokens BDAG. Ao contrário do ciclo de halving de quatro anos do Bitcoin, o BDAG adota um ciclo de halving anual, criando um modelo económico distinto para distribuição de tokens.

Vantagens e desvantagens do DAG

Como qualquer tecnologia, os sistemas de grafo DAG apresentam benefícios e limitações que devem ser considerados na sua avaliação.

Entre as principais vantagens do grafo DAG destaca-se a elevada velocidade de transação, já que a ausência de restrições de tempo de bloco permite processar transações a qualquer momento e sem limite de volume. Basta confirmar operações anteriores antes de submeter novas transações. A tecnologia proporciona taxas nulas ou mínimas, uma vez que não requer operações de mineração, eliminando a necessidade de recompensas para mineradores. Em algumas implementações, podem existir pequenas taxas para nós especializados, mas estas são significativamente inferiores às taxas tradicionais de blockchain, tornando os grafos DAG ideais para microtransações.

A eficiência energética é outro benefício relevante, pois os sistemas de grafo DAG não recorrem aos algoritmos PoW da mesma forma que as blockchains convencionais, resultando num consumo energético mínimo e numa pegada de carbono drasticamente reduzida. A escalabilidade é superior devido à inexistência de tempos de bloco e períodos de espera, eliminando problemas de escalabilidade comuns nas redes blockchain.

No entanto, subsistem desafios. Existem preocupações quanto à descentralização, já que alguns protocolos baseados em grafo DAG integram elementos centralizados. Muitos projetos aceitam a centralização temporária para impulsionar as redes na fase inicial de desenvolvimento. Contudo, os sistemas de grafo DAG ainda não provaram funcionar eficazmente sem intervenção de terceiros, ficando expostos a possíveis ataques. Além disso, a tecnologia DAG não foi testada à escala dos protocolos blockchain estabelecidos. Apesar de existir há vários anos, o grafo DAG não atingiu níveis de adoção equiparáveis a outras soluções, como as tecnologias Layer-2.

Conclusão

Os directed acyclic graphs constituem uma tecnologia promissora e inovadora, com elevado potencial no setor das criptomoedas. Embora tragam vantagens claras face aos sistemas blockchain tradicionais – como taxas reduzidas, maior escalabilidade e eficiência energética –, a tecnologia DAG permanece pouco desenvolvida e enfrenta desafios que impedem ainda a sua afirmação perante o domínio da blockchain. Continua em fase de desenvolvimento, com limitações e oportunidades por explorar e compreender. Apesar disso, as vantagens dos sistemas de grafo DAG são evidentes e a comunidade de criptomoedas acompanha com expectativa a evolução desta tecnologia à medida que surgem novos casos de utilização e o setor amadurece. Em vez de substituir totalmente a blockchain, o grafo DAG deverá coexistir como abordagem alternativa, servindo necessidades específicas no ecossistema dos registos distribuídos.

FAQ

O que significa o diagrama DAG?

DAG significa Directed Acyclic Graph, uma estrutura de dados utilizada na tecnologia blockchain para aumentar a escalabilidade e a velocidade das transações.

O que significa DAG?

DAG significa Directed Acyclic Graph, uma estrutura de dados utilizada na tecnologia blockchain para processamento eficiente de transações e escalabilidade.