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

Công nghệ đồ thị có hướng không chu trình (DAG) là bước đột phá đáng kể trong lĩnh vực tiền mã hóa và blockchain. Là cấu trúc dữ liệu thay thế cho blockchain truyền thống, DAG mang lại các lợi thế riêng về xử lý giao dịch, khả năng mở rộng và tiết kiệm năng lượng. Bài viết này phân tích tổng quan về DAG, cơ chế vận hành và so sánh với hệ thống blockchain thông thường.

Tóm tắt nhanh

Để hiểu về DAG, trước hết cần nhận diện các ưu điểm vượt trội so với blockchain truyền thống. Công nghệ DAG đạt tốc độ giao dịch nhanh và khả năng mở rộng cao nhờ loại bỏ quy trình tạo và khai thác khối. Khác với blockchain lưu trữ dữ liệu theo chuỗi khối, DAG tổ chức giao dịch thành các nút liên kết trực tiếp, giúp tối ưu hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng. DAG còn có phí giao dịch cực thấp hoặc miễn phí, rất phù hợp cho các giao dịch giá trị nhỏ. Tuy DAG rất tiềm năng, công nghệ này không nhằm thay thế hoàn toàn blockchain mà chỉ cung cấp giải pháp thay thế cho một số dự án nhất định. Bên cạnh các ưu điểm, DAG cũng tồn tại thách thức như rủi ro tập trung hóa và chưa chứng minh khả năng thay thế blockchain trong mọi trường hợp sử dụng.

So sánh DAG và công nghệ blockchain

Để hiểu DAG, cần đặt nó cạnh công nghệ blockchain truyền thống. DAG là công cụ mô hình hóa, cấu trúc dữ liệu chuyên biệt mà một số loại tiền mã hóa lựa chọn thay thế kiến trúc blockchain. Thuật ngữ “kẻ thay thế blockchain” đôi khi được dùng cho DAG, phản ánh quan điểm rằng công nghệ này có thể vượt mặt blockchain. Tuy nhiên, hiện chưa có gì chắc chắn, bởi blockchain vẫn giữ vai trò chủ đạo trong ngành tiền mã hóa.

Kiến trúc DAG vận hành theo nguyên lý hoàn toàn khác blockchain. DAG xây dựng từ các vòng tròn và đường thẳng, mỗi vòng tròn (đỉnh) đại diện cho một giao dịch. Đường thẳng (cạnh) xác định thứ tự xác thực giao dịch và chỉ di chuyển một chiều. Chính dòng chảy một chiều này tạo nên tên gọi “đồ thị có hướng không chu trình” – “có hướng” do luồng chỉ đi một chiều, “không chu trình” vì các đỉnh không tạo thành vòng lặp.

Cấu trúc dữ liệu này rất hữu ích cho mô hình hóa dữ liệu, cho phép người dùng nhận diện mối liên kết giữa nhiều biến và đánh giá sự ảnh hưởng lẫn nhau. Trong tiền mã hóa, DAG giúp dự án đạt đồng thuận trong mạng lưới phân tán. Điểm khác biệt then chốt là các giao dịch không gom thành khối mà xây dựng trực tiếp lên nhau, tạo tốc độ xử lý vượt trội so với blockchain truyền thống.

DAG và blockchain khác nhau ở điểm nào?

Khi tìm hiểu về DAG, cần nhận diện sự khác biệt với blockchain. Dù đều đóng vai trò nền tảng trong ngành tiền mã hóa, hai công nghệ này có sự khác biệt cơ bản. DAG không tạo khối như blockchain mà xây dựng giao dịch chồng lên các giao dịch trước, tạo luồng xác thực liên tục.

Xét về cấu trúc, DAG gồm các vòng tròn và đường thẳng thay vì các khối. Sự khác biệt này khiến blockchain xuất hiện như chuỗi các khối kết nối, còn DAG là đồ thị gồm các nút liên kết đa chiều. Sự khác biệt về cấu trúc ảnh hưởng lớn đến cách xử lý giao dịch, đạt đồng thuận và mở rộng mạng lưới của mỗi công nghệ.

Công nghệ DAG vận hành ra sao?

Cơ chế vận hành của DAG vừa đơn giản vừa hiệu quả. Hệ thống dựa trên DAG gồm các vòng tròn (đỉnh) và đường thẳng (cạnh), mỗi đỉnh là một giao dịch riêng biệt. Các giao dịch liên tục xây dựng chồng lên nhau tạo thành luồng dữ liệu liền mạch.

Khi người dùng khởi tạo giao dịch, họ phải xác nhận một giao dịch trước đó. Các giao dịch chưa được xác nhận gọi là “tip”. Để gửi giao dịch mới, bạn cần xác thực các tip này; sau đó, giao dịch của bạn trở thành tip tiếp theo chờ xác nhận. Quy trình này tạo chu trình liên tục, cộng đồng cùng xây dựng các lớp giao dịch, giúp mạng lưới phát triển tự nhiên.

DAG tích hợp hệ thống kiểm soát chống tấn công chi tiêu kép rất mạnh. Khi nút xác nhận giao dịch cũ, chúng kiểm tra toàn bộ chuỗi giao dịch từ đầu. Bước xác minh này đảm bảo số dư tài khoản đủ và tất cả giao dịch trước đều hợp lệ. Người dùng cố xác thực trên chuỗi giao dịch không hợp lệ sẽ bị loại bỏ giao dịch, dù giao dịch đó hợp lệ, do số dư không xác minh được vì các giao dịch trước đó không hợp lệ, làm cả chuỗi bị vô hiệu.

DAG dùng để làm gì?

Để hiểu DAG, cần biết các ứng dụng thực tiễn của công nghệ này. DAG chủ yếu giúp xử lý giao dịch nhanh hơn blockchain truyền thống. Không có khối, loại bỏ thời gian chờ cho việc tạo và khai thác khối, cho phép gửi liên tục nhiều giao dịch. Người dùng chỉ cần xác nhận giao dịch trước khi thực hiện giao dịch mới.

Hiệu quả năng lượng là ưu điểm nổi bật của DAG. Khác với blockchain dùng thuật toán đồng thuận Proof of Work (PoW) tiêu tốn tài nguyên, các đồng tiền mã hóa dựa trên DAG chỉ cần một phần nhỏ năng lượng mà vẫn đảm bảo an ninh nhờ PoW cải tiến.

DAG rất hữu hiệu cho thanh toán vi mô. Sổ cái phân tán blockchain truyền thống thường gặp khó khi xử lý giao dịch nhỏ do phí có thể vượt giá trị thanh toán. Với DAG, phí xử lý cực thấp hoặc không có, chỉ thu phí nút nhỏ và không thay đổi kể cả khi mạng quá tải.

Những đồng tiền mã hóa nào ứng dụng DAG?

Dù DAG được đánh giá hiệu quả hơn blockchain, hiện chỉ có một số dự án lựa chọn công nghệ này. IOTA là ví dụ tiêu biểu, tên gọi viết tắt của Internet of Things Application.

IOTA (MIOTA), ra mắt năm 2016, nổi bật với tốc độ giao dịch nhanh, khả năng mở rộng, bảo mật, quyền riêng tư và tính toàn vẹn dữ liệu. Dự án sử dụng các nút và tangle – hợp thành từ nhiều nút để xác thực giao dịch. Người dùng phải xác thực hai giao dịch khác trước khi giao dịch của mình được chấp nhận, đảm bảo mọi người đều tham gia đồng thuận và duy trì phi tập trung toàn mạng.

Nano là dự án khác ứng dụng DAG kết hợp yếu tố blockchain. Dữ liệu truyền qua các nút, mỗi người dùng có ví riêng trên nền tảng blockchain. Cả bên gửi và nhận đều xác thực thanh toán, hệ thống này nổi bật với tốc độ giao dịch, khả năng mở rộng, bảo mật, quyền riêng tư và không thu phí giao dịch.

BlockDAG cũng dùng DAG, cung cấp thiết bị đào tiết kiệm năng lượng và ứng dụng di động cho khai thác token BDAG. Khác Bitcoin với chu kỳ halving bốn năm, BDAG áp dụng chu kỳ halving mười hai tháng.

Ưu nhược điểm của DAG

Như mọi công nghệ, để hiểu DAG cần đánh giá cả ưu và nhược điểm một cách toàn diện.

DAG có ưu điểm vượt trội về tốc độ, không bị giới hạn bởi thời gian tạo khối, cho phép xử lý giao dịch liên tục và không giới hạn số lượng. Hệ thống có phí giao dịch bằng 0 hoặc rất thấp do không có khai thác truyền thống, dù một số DAG vẫn thu phí nhỏ cho nút chuyên biệt. Chi phí thấp rất phù hợp cho giao dịch vi mô. DAG loại bỏ khai thác, giảm thiểu tiêu thụ điện năng và phát thải carbon. Ngoài ra, không có thời gian chờ tạo khối giúp loại bỏ vấn đề mở rộng mạng lưới.

Tuy nhiên, DAG vẫn còn những nhược điểm. Tính phi tập trung vẫn là vấn đề khi một số giao thức DAG còn yếu tố tập trung hóa. Nhiều dự án chấp nhận tạm thời để khởi động mạng, nhưng DAG chưa chứng minh khả năng hoạt động độc lập không cần bên thứ ba. Nếu thiếu các biện pháp bảo vệ này, mạng có thể bị tấn công. Ngoài ra, DAG chưa được kiểm nghiệm quy mô lớn như các giao thức blockchain. Dù đã tồn tại nhiều năm, DAG chưa phổ biến như các giải pháp Layer-2 khác.

Kết luận

Hiểu về DAG cho thấy đây là công nghệ đột phá, nhiều tiềm năng trong lĩnh vực tiền mã hóa. DAG mang lại phương pháp mới với những lợi thế rõ rệt như phí thấp, khả năng mở rộng và hiệu quả năng lượng vượt trội so với blockchain truyền thống. Tuy nhiên, DAG còn non trẻ, đối mặt nhiều thách thức khiến chưa thể cạnh tranh hoàn toàn với blockchain. Công nghệ này vẫn đang hoàn thiện, còn nhiều giới hạn và cơ hội chưa khai thác. Dù vậy, các lợi thế mà DAG thể hiện rất đáng kỳ vọng, cộng đồng tiền mã hóa đang theo dõi sát sự phát triển của công nghệ này khi xuất hiện các ứng dụng mới và thị trường trưởng thành hơn. Thay vì thay thế hoàn toàn blockchain, DAG có thể trở thành giải pháp bổ sung, mang lại lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng đặc thù nhờ tính năng nổi trội.

Câu hỏi thường gặp

Đồ thị có hướng không chu trình là gì?

Đồ thị có hướng không chu trình (DAG) là đồ thị gồm các nút liên kết một chiều, không có vòng lặp. DAG được ứng dụng trong tiền mã hóa để cấu trúc dữ liệu và xử lý giao dịch hiệu quả.

DAG dùng để làm gì?

DAG được sử dụng để mô hình hóa luồng dữ liệu, tối ưu hóa trình tự công việc và nâng cao hiệu quả trong hệ thống phân tán và tiền mã hóa.

DAG là gì, ví dụ?

DAG là đồ thị có hướng không chu trình gồm các nút và cạnh, không tạo vòng lặp. Ví dụ: một quy trình trong đó các tác vụ phụ thuộc nhau, diễn ra một chiều không quay lại điểm ban đầu.

Điểm khác biệt giữa đồ thị có hướng không chu trình và đồ thị có hướng là gì?

Đồ thị có hướng có các cạnh một chiều, còn đồ thị có hướng không chu trình (DAG) thì không có vòng lặp hay chu trình. DAG là tập hợp con của đồ thị có hướng, không có đường đi vòng tròn.