Đồ thị có hướng không chu trình (DAG) là gì?

Công nghệ đồ thị có hướng không chu trình (DAG) mở ra cách tiếp cận mới cho hệ thống sổ cái phân tán trong lĩnh vực tiền mã hóa. Dù công nghệ blockchain đã giữ vị trí chủ đạo kể từ khi ngành xuất hiện, DAG mang lại giải pháp thay thế khắc phục các hạn chế của kiến trúc blockchain truyền thống. Bài viết này trình bày tổng quan về công nghệ đồ thị DAG, cơ chế hoạt động cũng như vai trò của DAG trong hệ sinh thái tiền mã hóa đang đổi mới từng ngày.

So sánh công nghệ DAG và blockchain

Đồ thị có hướng không chu trình (DAG) là công cụ mô hình hóa và tổ chức dữ liệu mà một số đồng tiền mã hóa ứng dụng để thay thế cho kiến trúc blockchain truyền thống. Thuật ngữ "đồ thị DAG" nổi lên trong cộng đồng nhờ tiềm năng cải tiến vượt trội so với blockchain thông thường. Tuy vậy, quá trình phát triển công nghệ này vẫn tiếp diễn, bởi blockchain vẫn là nền tảng chính cho hầu hết các dự án tiền mã hóa.

Kiến trúc đồ thị DAG được xây dựng từ các vòng tròn (đỉnh) và đường thẳng (cạnh). Mỗi vòng tròn đại diện cho từng hoạt động hay giao dịch cần đưa lên mạng lưới. Đường thẳng xác định thứ tự giao dịch được xác nhận và hợp lệ hóa. Điểm khác biệt của DAG là các đường chỉ chạy một chiều, đúng như tên gọi. "Có hướng" chỉ dòng giao dịch một chiều, còn "không chu trình" nghĩa là các đỉnh không quay lại chính nó, tránh phụ thuộc vòng lặp.

Cấu trúc này đặc biệt phù hợp cho mục đích mô hình hóa dữ liệu, giúp người dùng quan sát và phân tích mối quan hệ giữa các biến số. Nhà nghiên cứu có thể xác định cách các biến tương tác, tác động lẫn nhau. Trong lĩnh vực tiền mã hóa, đồ thị DAG giúp đạt được đồng thuận trong mạng phân tán mà không cần tạo khối. Khác với blockchain gom giao dịch vào từng khối, hệ thống DAG xây dựng giao dịch trực tiếp trên các giao dịch trước, từ đó tăng tốc độ xử lý và hiệu suất giao dịch vượt trội.

Khác biệt giữa DAG và blockchain là gì?

Dù DAG và blockchain đều phục vụ mục đích tương tự trong ngành tiền mã hóa, cấu trúc của hai công nghệ này khác biệt rõ rệt. Blockchain tổ chức dữ liệu thành chuỗi khối liên tiếp, còn DAG không tạo khối mà xây dựng giao dịch trực tiếp dựa vào các giao dịch trước, hình thành cấu trúc liên tục, linh hoạt hơn.

Về mặt trực quan, blockchain giống chuỗi khối tuyến tính kết nối nhau, còn DAG là tập hợp các vòng tròn và đường thẳng liên kết phức tạp. Sự khác biệt về cấu trúc này tạo ra đặc điểm hiệu suất riêng, với DAG thường mang lại tốc độ xử lý giao dịch nhanh hơn và khả năng mở rộng vượt trội so với kiến trúc blockchain truyền thống.

Công nghệ DAG vận hành như thế nào?

Nguyên lý vận hành của công nghệ DAG dựa trên các thành phần và quy trình nền tảng. Hệ thống DAG gồm các vòng tròn (đỉnh) và đường thẳng (cạnh), mỗi đỉnh đại diện cho một giao dịch riêng biệt. Hệ thống tạo lớp giao dịch mới trên nền các giao dịch trước đó.

Khi người dùng khởi tạo giao dịch, họ phải xác thực ít nhất một giao dịch đã gửi trước. Các giao dịch này gọi là "tip" – giao dịch chưa xác nhận đang chờ hợp lệ hóa. Để gửi giao dịch mới, người dùng cần xác thực tip hiện có, sau đó giao dịch của họ trở thành tip mới chờ xác nhận của người dùng tiếp theo. Chu trình này liên tục duy trì và cộng đồng xây lớp giao dịch mới, giúp hệ thống phát triển tự nhiên.

Công nghệ DAG tích hợp cơ chế bảo vệ chống chi tiêu kép hiệu quả. Khi các nút xác thực giao dịch cũ, chúng kiểm tra và truy vết toàn bộ đường dẫn về giao dịch gốc. Quy trình xác thực toàn diện đảm bảo số dư đủ, mọi giao dịch trước đều hợp lệ. Nếu người dùng xây dựng trên chuỗi giao dịch không hợp lệ, mạng lưới sẽ bỏ qua giao dịch đó, dù bản thân giao dịch hợp lệ. Nguyên nhân là hệ thống xác thực toàn bộ lịch sử giao dịch, bất kỳ điểm bất hợp pháp nào đều có thể làm vô hiệu hóa các giao dịch tiếp theo.

DAG được ứng dụng như thế nào?

Công nghệ DAG có nhiều ứng dụng thực tế trong hệ sinh thái tiền mã hóa, nổi bật nhất là tối ưu hóa hiệu suất xử lý giao dịch. Do hệ DAG không tạo khối, nó loại bỏ thời gian chờ do tạo khối, đào khối. Nhờ đó, người dùng có thể gửi số lượng giao dịch không giới hạn, chỉ cần xác thực giao dịch trước khi thực hiện giao dịch mới.

Tiết kiệm năng lượng là lợi thế lớn tiếp theo của DAG. Blockchain truyền thống sử dụng thuật toán đồng thuận Proof-of-Work (PoW), tiêu tốn điện năng lớn cho hoạt động đào. Dù đồng tiền mã hóa dựa trên DAG có thể vẫn dùng PoW, lượng điện tiêu thụ chỉ bằng phần nhỏ so với blockchain, tăng tính bền vững môi trường.

Xử lý thanh toán giá trị nhỏ đặc biệt phù hợp với DAG. Hệ thống sổ cái phân tán truyền thống thường gặp khó khăn với giao dịch nhỏ vì phí thường vượt giá trị giao dịch. DAG giải quyết vấn đề bằng cách loại bỏ hoặc giảm phí xử lý, chỉ thu phí nút nhỏ và ổn định ngay cả khi mạng lưới đông đúc. Nhờ đó, DAG lý tưởng cho ứng dụng đòi hỏi giao dịch giá trị nhỏ thường xuyên.

Những đồng tiền mã hóa nào ứng dụng DAG?

Mặc dù sở hữu nhiều ưu thế lý thuyết so với blockchain, chỉ một số dự án tiền mã hóa ứng dụng hệ DAG. IOTA là ví dụ tiêu biểu. Dự án này nổi bật với tốc độ giao dịch nhanh, khả năng mở rộng, bảo mật, riêng tư và đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu. IOTA sử dụng các nút và "tangle" – tổ hợp nhiều nút xác thực giao dịch. Hệ thống yêu cầu người dùng xác nhận hai giao dịch khác trước khi giao dịch của mình được phê duyệt, đảm bảo mọi người tham gia thuật toán đồng thuận và duy trì phi tập trung cho mạng lưới.

Nano là dự án DAG nổi bật khác, áp dụng cách tiếp cận lai giữa DAG và blockchain. Dữ liệu truyền qua các nút, mỗi người dùng kiểm soát ví riêng tích hợp yếu tố blockchain. Việc xác thực giao dịch trên Nano cần xác nhận của cả người gửi và người nhận. Dự án được biết đến nhờ tốc độ giao dịch nhanh, khả năng mở rộng, bảo mật, riêng tư và không có phí giao dịch.

BlockDAG là một triển khai DAG khác, cung cấp thiết bị đào tiết kiệm điện và ứng dụng di động khai thác token BDAG. Khác với chu kỳ halving bốn năm của Bitcoin, BDAG áp dụng chu kỳ halving mỗi mười hai tháng, xây dựng mô hình kinh tế phân phối token riêng biệt.

Ưu nhược điểm của DAG

Như mọi công nghệ, hệ DAG cũng có cả ưu điểm lẫn hạn chế cần cân nhắc khi triển khai thực tế.

Ưu điểm của DAG gồm tốc độ giao dịch vượt trội do không bị giới hạn bởi thời gian tạo khối, giao dịch được xử lý liên tục và không giới hạn số lượng. Người dùng chỉ cần xác thực giao dịch trước khi gửi giao dịch mới. Công nghệ này giúp phí giao dịch bằng 0 hoặc rất thấp vì không cần đào, loại bỏ phần thưởng cho thợ đào. Một số hệ DAG có thể thu phí nhỏ cho các nút chuyên biệt, nhưng vẫn thấp hơn nhiều so với blockchain truyền thống, cực kỳ phù hợp với giao dịch giá trị nhỏ.

Tiết kiệm năng lượng là điểm mạnh tiếp theo, do hệ DAG không sử dụng PoW truyền thống như blockchain, giảm tối đa điện năng tiêu thụ, hạn chế dấu chân carbon. Khả năng mở rộng vượt trội nhờ loại bỏ thời gian tạo khối và chờ đợi, khắc phục triệt để vấn đề mở rộng của nhiều mạng blockchain.

Dù vậy, công nghệ DAG cũng đối mặt với thách thức lớn. Một số giao thức DAG có yếu tố tập trung, ảnh hưởng đến tính phi tập trung. Nhiều dự án chấp nhận tập trung tạm thời để khởi động mạng lưới giai đoạn đầu. Tuy nhiên, DAG chưa chứng minh khả năng vận hành ổn định mà không cần bên thứ ba, khiến hệ thống dễ bị tấn công. Ngoài ra, DAG chưa được kiểm nghiệm ở quy mô lớn như các blockchain lâu đời. Dù đã tồn tại nhiều năm, DAG vẫn chưa đạt mức độ phổ biến như các công nghệ mở rộng Layer-2 trên blockchain.

Kết luận

Đồ thị có hướng không chu trình là công nghệ mới hứa hẹn nhiều tiềm năng trong lĩnh vực tiền mã hóa. Dù mang lại các ưu điểm nổi bật so với blockchain truyền thống – phí giao dịch thấp, khả năng mở rộng cao, tiết kiệm năng lượng – DAG vẫn đang phát triển và đối mặt với những thách thức khiến nó chưa soán ngôi blockchain. Công nghệ này vẫn trong giai đoạn hoàn thiện, còn nhiều giới hạn và tiềm năng chưa khai phá. Tuy vậy, các lợi thế đã được chứng minh của DAG rất đáng chú ý, cộng đồng tiền mã hóa kỳ vọng vào tiến trình phát triển khi công nghệ trưởng thành, xuất hiện nhiều ứng dụng mới. Thay vì thay thế hoàn toàn blockchain, DAG sẽ cùng tồn tại, bổ sung cho blockchain để đáp ứng các nhu cầu khác nhau trong hệ sinh thái sổ cái phân tán.

FAQ

Sơ đồ DAG mang ý nghĩa gì?

DAG là viết tắt của Đồ thị Có Hướng Không Chu Trình, cấu trúc dữ liệu dùng trong blockchain để nâng cao khả năng mở rộng và tốc độ giao dịch.

DAG là gì?

DAG là viết tắt của Đồ thị Có Hướng Không Chu Trình, cấu trúc dữ liệu áp dụng trong công nghệ blockchain nhằm tối ưu hóa xử lý giao dịch và khả năng mở rộng hệ thống.