Що таке направлений ациклічний граф (DAG)?

Технологія направленого ациклічного графа (DAG) — це суттєва інновація у сфері криптовалют і блокчейн-технологій. DAG слугує альтернативною структурою даних до класичного блокчейну, забезпечуючи особливі переваги для обробки транзакцій, масштабування та енергоефективності. У статті розглядаються основи directed acyclic graph, механізми його роботи та порівняння з традиційними блокчейн-системами.

Коротко

Розуміння directed acyclic graph починається з аналізу його ключових переваг над класичними блокчейн-системами. Технологія DAG забезпечує вищу швидкість транзакцій і масштабування завдяки відсутності необхідності створювати і майнити блоки. На відміну від блокчейнів, які структурують дані у послідовних блоках, DAG формує транзакції як взаємопов’язані вузли, що підвищує ефективність і зменшує енергоспоживання. Технологія також має дуже низькі або нульові комісії, що робить її оптимальною для мікроплатежів. DAG — це не заміна блокчейну, а альтернативне рішення для окремих проєктів. Попри переваги, DAG має виклики з централізацією і поки не довів здатність повністю замінити блокчейн у всіх сценаріях використання.

DAG і блокчейн-технологія

Щоб розуміти directed acyclic graph, слід порівняти його із класичним блокчейном. Directed acyclic graph — це спеціалізований інструмент для моделювання і структурування даних, який окремі криптовалюти застосовують як альтернативу традиційній блокчейн-архітектурі. Вираз "blockchain killer" (англ. — потенційний конкурент блокчейну) іноді використовують для DAG, відображаючи думку експертів про його потенціал. Але чи відбудеться така трансформація, невідомо, оскільки блокчейн і надалі домінує у криптоіндустрії.

Архітектура DAG працює на принципово іншій основі, ніж блокчейн. Вона складається з кіл і ліній: кожне коло (вершина) позначає дію чи транзакцію, яку потрібно додати до мережі. Кожна лінія (ребро) показує порядок підтвердження транзакцій і має один напрямок. Такий односторонній рух і визначає термін "направлений ациклічний граф" — направлений, бо рух лише в одному напрямку, ациклічний, бо вершини не утворюють циклів.

Ця структура даних корисна для моделювання, адже дозволяє бачити зв’язки між змінними і розуміти, як вони впливають одна на одну. У криптовалютному контексті DAG допомагає досягати консенсусу у розподілених мережах. Важлива особливість: транзакції будуються одна на одній, а не збираються у блоки, тому швидкість обробки значно вища, ніж у класичних блокчейн-системах.

В чому різниця між DAG і блокчейном?

Вивчаючи directed acyclic graph, треба чітко розуміти його відмінності від блокчейну. DAG і блокчейн мають схожі функції у криптоіндустрії, але ключові відмінності є суттєвими. Головна — DAG не створює блоків, як блокчейн. Транзакції формуються одна на попередній, створюючи безперервний потік підтверджених операцій.

Структурно DAG складається з кіл і ліній, а не з блоків. Тому блокчейн виглядає як ланцюг блоків, а DAG — як граф з багатьма взаємопов’язаними вузлами. Така різниця відчутно впливає на процес обробки транзакцій, досягнення консенсусу і масштабування мережі.

Як працює технологія DAG?

Механізм роботи directed acyclic graph простий і ефективний. DAG-системи складаються з кіл (вершин) і ліній (ребер), де вершина — це окрема транзакція. Транзакції формуються одна на одній у безперервному потоці.

Коли користувач створює транзакцію, він спершу має підтвердити раніше подану транзакцію. Такі попередні непідтверджені транзакції називають "tips" (англ. — підказки). Щоб подати власну транзакцію, потрібно підтвердити ці підказки, після чого ваша транзакція стає новою підказкою і очікує підтвердження наступним користувачем. Так формується безперервний процес, у якому спільнота нарощує шар за шаром транзакції, і система органічно розширюється.

DAG має надійний механізм захисту від подвійного витрачання. Під час підтвердження вузли перевіряють весь шлях транзакції до початкової операції. Така перевірка гарантує достатній баланс і легітимність усіх попередніх транзакцій. Якщо користувач будує транзакцію поверх недійсної, його операцію можуть ігнорувати, навіть якщо вона валідна, — якщо баланс не підтверджується через недійсні попередні транзакції, вся ланка блокується.

Для чого використовується DAG?

Розуміння directed acyclic graph охоплює і практичні застосування. Основна сфера використання DAG — ефективна обробка транзакцій порівняно з класичними блокчейнами. Відсутність блоків усуває затримки, пов’язані зі створенням і майнінгом, дозволяючи швидко подавати багато транзакцій. Для цього потрібно лише підтвердити попередні операції.

Енергоефективність — ще одна суттєва перевага DAG. На відміну від блокчейнів із алгоритмами Proof of Work, що потребують великої обчислювальної потужності, криптовалюти на базі DAG споживають значно менше енергії, зберігаючи захист через модифікований PoW-підхід.

DAG особливо ефективний для мікроплатежів. Традиційні блокчейн-реєстри часто мають проблеми з малими транзакціями, адже комісії перевищують суму платежу. У DAG потрібні мінімальні або нульові комісії, лише мала плата за вузол, яка не зростає навіть при високому навантаженні мережі.

Які криптовалюти працюють на DAG?

Хоча багато експертів вважають DAG ефективнішим за блокчейн, лише окремі проєкти реально застосовують цю технологію. IOTA — найвідоміший приклад, назва якого розшифровується як Internet of Things Application.

Проєкт IOTA (MIOTA), запущений у 2016 році, отримав визнання завдяки швидким транзакціям, масштабованості, безпеці, приватності та цілісності даних. Проєкт використовує вузли і tangles (англ. — заплутування), тобто комбінації вузлів для перевірки транзакцій. Користувач повинен верифікувати дві інші транзакції для підтвердження власної, що гарантує участь усіх у консенсусі та повну децентралізацію мережі.

Nano — ще один проєкт на DAG, який поєднує елементи DAG і блокчейну. Усі дані передаються через вузли, а кожний користувач має власний гаманець на блокчейні. Відправник і отримувач мають підтвердити платіж, а система відома швидкістю транзакцій, масштабуванням, безпекою, приватністю і нульовими комісіями.

BlockDAG також використовує DAG, пропонуючи енергоефективні майнінгові пристрої і мобільний застосунок для видобутку BDAG. На відміну від чотирирічного халвінгу Bitcoin, BDAG має цикл скорочення винагороди тривалістю дванадцять місяців.

Плюси і мінуси DAG

Як і будь-яка технологія, щоб зрозуміти directed acyclic graph, треба враховувати переваги й недоліки.

Переваги DAG — це висока швидкість, оскільки система не обмежена часом блоку і транзакції обробляються у будь-який момент без ліміту. Комісії відсутні або мінімальні, бо немає класичного майнінгу з винагородами, хоча у деяких DAG вони є для спеціалізованих вузлів. Це особливо вигідно для мікротранзакцій. DAG не потребує традиційного майнінгу, тому енергоспоживання мінімальне, а вуглецевий слід зменшується. Відсутність блоку усуває довгі затримки і проблеми масштабування.

Недоліки DAG — це ризики централізації, оскільки деякі протоколи мають такі елементи. Частина проєктів використовує це як тимчасове рішення для запуску мережі, але DAG ще не довів здатність працювати без зовнішньої підтримки. Без запобіжників мережа може бути вразливою до атак. Крім того, DAG не тестувався у таких масштабах, як блокчейн-протоколи; хоча технологія існує кілька років, вона не стала такою популярною, як Layer-2 рішення.

Висновок

Розуміння directed acyclic graph показує інноваційну перспективну технологію з потенціалом для криптовалютної сфери. Directed acyclic graph — це проривний підхід із очевидними перевагами: низькі комісії, масштабування, енергоефективність порівняно з класичним блокчейном. Однак DAG ще недостатньо розвинений і має обмеження, що не дають йому повністю конкурувати із блокчейн-технологією. Технологія перебуває на стадії розвитку, має обмеження і невивчені можливості. Переваги DAG систем виглядають перспективно, і криптоспільнота стежить за тим, як вона розвиватиметься з новими кейсами і набуттям зрілості. DAG навряд чи замінить блокчейн повністю — directed acyclic graph може стати альтернативою для окремих застосувань, де його особливості дають перевагу.

FAQ

Що означає directed acyclic graph?

Directed acyclic graph — це граф з односторонніми зв’язками між вузлами без циклів. Його використовують у криптовалюті для ефективної структури даних і обробки транзакцій.

Для чого використовується DAG?

DAG застосовують для представлення робочих процесів, оптимізації послідовності завдань і підвищення ефективності у розподілених системах і криптовалютах.

Що таке DAG: приклад

DAG — це directed acyclic graph із вузлами і ребрами, що не містить циклів. Наприклад, робочий процес, де завдання мають залежності і рухаються в одному напрямку без петель.

Яка різниця між directed acyclic graph і directed graph?

Directed graph має спрямовані ребра, а directed acyclic graph не містить циклів чи петель. Directed acyclic graph — це підмножина directed graph без кругових шляхів.