Що таке спрямований ациклічний граф (DAG)?

Технологія спрямованого ациклічного графа (DAG) — це сучасний підхід до розподілених реєстрів у сфері криптовалют. Блокчейн-технологія домінує на ринку з моменту своєї появи. Однак DAG пропонує альтернативу, яка усуває певні обмеження класичної блокчейн-архітектури. У цій статті розглядаються основи технології DAG, механізми її роботи та роль у розвитку криптовалютної екосистеми.

DAG проти блокчейн-технології

Спрямований ациклічний граф (DAG) — це інструмент моделювання та структурування даних, який використовують деякі криптовалюти як альтернативу класичній блокчейн-архітектурі. Термін «граф DAG» набув популярності серед учасників ринку, які очікують від цієї технології значних переваг у порівнянні зі звичайними блокчейн-системами. Проте подальший розвиток цієї технології залишається відкритим, оскільки блокчейн і далі є основною інфраструктурою для більшості криптопроєктів.

Архітектура графа DAG побудована на унікальній структурі з кіл і ліній. Кожне коло (вершина) у цій системі — це окрема дія або транзакція, яку треба додати до мережі. Лінії (ребра) визначають послідовність затвердження та підтвердження транзакцій. Ключова риса графа DAG — односторонній напрямок ліній, що і відображено в назві технології. «Спрямований» означає односторонній рух транзакцій, а «ациклічний» — відсутність повторних циклів чи зворотних петель, що унеможливлює циклічні залежності.

Ця структура даних ефективна для моделювання і дає змогу аналізувати взаємозв’язки між змінними. Дослідники можуть відслідковувати вплив змінних одна на одну. У криптовалютному контексті графи DAG забезпечують досягнення консенсусу в розподілених мережах без створення блоків. На відміну від блокчейна, який об’єднує транзакції в блоки, системи DAG будують транзакції безпосередньо одна поверх іншої, що істотно підвищує швидкість і ефективність обробки транзакцій.

У чому різниця між DAG і блокчейном?

Графи DAG та блокчейни виконують схожі функції у криптовалютній індустрії, проте між ними існують принципові відмінності. Найзначніша різниця — у структурі даних. Блокчейн формує ланцюг послідовних блоків, тоді як граф DAG не створює блоків. У системах DAG транзакції будуються безпосередньо на попередніх, що створює більш гнучку та безперервну структуру даних.

Ці відмінності чітко простежуються у візуальних схемах. Блокчейн виглядає як лінійний ланцюг блоків, а системи DAG — як складний граф із кіл та ліній. Така структурна різниця забезпечує різні експлуатаційні властивості: графи DAG зазвичай дають змогу здійснювати транзакції швидше й масштабувати систему краще, ніж класична блокчейн-архітектура.

Як працює технологія DAG?

Принцип роботи технології DAG полягає у взаємодії її основних компонентів і процесів. Системи DAG складаються з кіл (вершин) і ліній (ребер); кожна вершина — це окрема транзакція. Транзакції формуються шарами: кожна нова транзакція вибудовується поверх попередніх.

Коли користувач ініціює транзакцію, він має підтвердити щонайменше одну раніше подану транзакцію. Такі попередні транзакції називають «tips» (непідтверджені транзакції, що очікують верифікації). Для надсилання нової транзакції користувач підтверджує існуючі tips, після чого його транзакція стає новим tip і очікує наступного підтвердження. Так формується самопідтримувальний цикл, у якому спільнота постійно нарощує шари транзакцій, а система розвивається органічно.

Граф DAG впроваджує ефективні механізми для запобігання атакам подвійного витрачання. Під час підтвердження старих транзакцій вузли перевіряють увесь шлях до початку. Така перевірка забезпечує достатність балансу й легітимність усіх попередніх транзакцій. Користувачі, які намагаються побудувати транзакцію на невалідній гілці, ризикують, що їх власна транзакція буде проігнорована мережею, навіть якщо вона коректна. Це відбувається, оскільки система перевіряє всю історію, і будь-яка невалідна транзакція у ланцюжку може обнулити наступні транзакції.

Для чого використовується DAG?

Технологія DAG має ряд практичних застосувань у криптовалютній екосистемі, головне з яких — підвищення ефективності обробки транзакцій. Через відсутність блоків у DAG-системах зникають затримки, пов’язані з генерацією та майнінгом блоків. Це дає змогу користувачам здійснювати необмежену кількість транзакцій, підтверджуючи попередні перед створенням нових.

Ще одна ключова перевага DAG — енергоефективність. Традиційні блокчейн-системи з консенсусом Proof-of-Work (PoW) споживають значну кількість електроенергії для майнінгу. У криптовалютах на основі DAG PoW-алгоритми можуть використовуватися, але енергоспоживання в рази менше, що робить такі системи екологічно сталими.

Для обробки мікроплатежів технологія DAG є особливо ефективною. Традиційні розподілені реєстри часто не дозволяють ефективно проводити мікроплатежі через високі комісії. Системи DAG усувають цю проблему, мінімізуючи або повністю усуваючи комісії, залишаючи лише невеликі збори для вузлів, які залишаються стабільними навіть під час навантаження. Це робить DAG оптимальним для частих транзакцій на невеликі суми.

Які криптовалюти використовують DAG?

Попри теоретичні переваги технології DAG, лише обмежена кількість криптовалютних проєктів наразі застосовують цю систему. IOTA — один із найвідоміших прикладів. Проєкт отримав визнання за високу швидкість, масштабованість, безпеку, захист приватності та цілісність даних. IOTA використовує вузли та tangles — комбінації кількох вузлів для перевірки транзакцій. Для затвердження транзакції користувач має перевірити ще дві інші, що забезпечує участь усіх у консенсусі й децентралізацію мережі.

Nano — ще один відомий проєкт на основі DAG з гібридним підходом (поєднанням DAG і блокчейна). Передача даних здійснюється через вузли, а кожен користувач підтримує власний гаманець із блокчейн-елементами. Верифікація транзакцій у Nano вимагає підтвердження як від відправника, так і від одержувача. Проєкт вирізняється швидкістю, масштабованістю, безпекою, захистом приватності й відсутністю комісій.

BlockDAG — ще одна реалізація DAG, що пропонує енергоефективні майнінгові установки та мобільний застосунок для видобутку токенів BDAG. На відміну від чотирирічного циклу халвінгу Bitcoin, у BDAG цей цикл відбувається раз на дванадцять місяців, що формує іншу економічну модель розподілу токенів.

Переваги та недоліки DAG

Як і будь-яка технологія, системи DAG мають свої переваги та недоліки, які слід враховувати під час оцінювання можливостей використання.

Основні переваги DAG — висока швидкість транзакцій, оскільки відсутність блоків дає змогу обробляти транзакції без обмежень у будь-який момент. Користувачі повинні підтвердити попередні транзакції перед створенням власних. Технологія забезпечує нульові або мінімальні комісії — майнінг не потрібен, виплати майнерам відсутні. Деякі реалізації DAG можуть передбачати невеликі збори для спеціалізованих вузлів, але ці збори значно нижчі, ніж у звичайних блокчейн-системах. Це робить DAG особливо ефективним для мікротранзакцій.

Енергоефективність — ще одна помітна перевага, оскільки системи DAG не застосовують консенсус PoW у класичному розумінні. Це забезпечує мінімальне енергоспоживання й знижує вуглецевий слід. Масштабованість також вища, оскільки відсутність блоків і затримок дозволяє уникнути проблем масштабування, характерних для багатьох блокчейн-мереж.

Водночас технологія DAG має і виклики. Існують питання децентралізації, оскільки деякі протоколи DAG містять централізовані елементи. Багато проєктів на старті обирають тимчасову централізацію для запуску мережі. Проте системи DAG поки не довели здатності ефективно працювати без стороннього втручання, що створює ризики атак. Крім того, технологія DAG ще не проходила масштабного тестування, як це відбувалося з класичними блокчейн-протоколами. Попри багаторічну історію, рівень впровадження DAG поступається іншим блокчейн-рішенням, наприклад, Layer-2 технологіям.

Висновок

Спрямовані ациклічні графи — це перспективна й сучасна технологія з потенціалом для криптовалютного ринку. Вони пропонують переваги над класичними блокчейн-системами — нижчі комісії, масштабованість і кращу енергоефективність. Проте технологія DAG ще розвивається й має невирішені виклики, тому не може повністю замінити блокчейн. Багато можливостей і обмежень ще належить вивчити. Водночас переваги, які демонструють системи DAG, відкривають перспективи, і криптовалютна спільнота уважно стежить за розвитком цієї технології. DAG, ймовірно, стане альтернативним підходом, який співіснуватиме з блокчейн-системами, виконуючи різні функції у межах екосистеми розподілених реєстрів.

FAQ

Що означає діаграма DAG?

DAG — це абревіатура від Directed Acyclic Graph (спрямований ациклічний граф), структура даних у блокчейн-технології для підвищення масштабованості та швидкості транзакцій.

Що означає DAG?

DAG — це абревіатура від Directed Acyclic Graph (спрямований ациклічний граф), структура даних у блокчейн-технології для ефективної обробки транзакцій і масштабування.