什麼是有向非循環圖（DAG）？

有向非循環圖（DAG）技術為加密貨幣及區塊鏈領域帶來重大創新。作為傳統區塊鏈外的新型資料結構，DAG 在交易處理速度、可擴展性與能源效率方面具備獨特優勢。本文將系統性整理有向非循環圖的運作原理與機制，並解析其與傳統區塊鏈系統的核心差異。

簡要說明

理解有向非循環圖，重點在於掌握其相較於傳統區塊鏈的主要優勢。DAG 透過省略區塊建立與挖礦流程，實現更快的交易速度及更優異的擴展能力。與線性區塊結構不同，DAG 以節點互相連結的方式組織交易，顯著提升系統效率並降低能耗。DAG 技術可大幅減少甚至免除交易手續費，特別適合微支付應用。儘管 DAG 前景廣闊，但其定位並非完全取代區塊鏈，而是為特定專案提供另一項技術選擇。需注意，DAG 仍面臨中心化等挑戰，目前尚未證明可在所有場景完全取代區塊鏈。

DAG 與區塊鏈技術對比

了解有向非循環圖需對照傳統區塊鏈技術。DAG 是專為資料建模與結構化設計的工具，部分加密貨幣專案將其作為傳統區塊鏈架構的替代方案。業界曾有「區塊鏈終結者」之說，指部分專家認為 DAG 有潛力取代區塊鏈系統，但這一變革尚未定論，目前區塊鏈仍主導加密貨幣市場。

DAG 與區塊鏈在架構原理上截然不同。DAG 由圓圈和線條構成，每個圓圈（頂點）代表待新增至網路的活動或交易，每條線（邊）標示交易確認的先後順序，且僅單向流動。這種單向性即「有向非循環圖」之名的由來——「有向」表示流動方向唯一，「非循環」則指頂點不會自我循環。

這種資料結構在資料建模領域特別實用，可直觀呈現多變數之間的關聯與影響。在加密貨幣應用中，DAG 協助分散式網路專案實現共識。其最大特色為交易不需聚合成區塊，而是直接層疊，極大提升交易速度。

DAG 與區塊鏈的區別

要深入理解有向非循環圖，需明確釐清其與區塊鏈的不同。DAG 與區塊鏈在加密貨幣領域扮演相似角色，但技術本質大異。最明顯的差異在於 DAG 不產生區塊，而是將交易直接建立在先前交易之上，形成持續串聯的驗證鏈。

結構方面，DAG 由圓圈與線條組成，而區塊鏈則以區塊串連成鏈。區塊鏈呈線性結構，DAG 則為多節點互聯的圖狀架構，這類根本差異深刻影響交易處理方式、共識機制與擴展性。

DAG 技術運作原理

有向非循環圖的運作機制簡潔且高效。DAG 系統由圓圈（頂點）和線條（邊）組成，每個頂點代表一筆交易，這些交易以連續流動方式層層疊加。

用戶在發起交易時，需先確認前序尚未確認的交易（稱為「tips」）。要提交自己的交易，必須驗證這些 tips，隨後自身交易成為新的 tip，等待下位用戶確認。如此一來，社群成員可持續層疊交易，系統自然擴展。

DAG 技術設有防範雙重支付攻擊的機制。節點確認歷史交易時，會追溯整個交易路徑至最初的交易，確保帳戶餘額充足且所有歷史交易皆合法。若用戶試圖在無效交易路徑上繼續，即便該筆交易本身有效也可能遭排除，因前序交易無效導致餘額不符，整個鏈路都會失效。

DAG 的應用場景

掌握有向非循環圖，需聚焦其實際應用。DAG 技術主要用於提升交易處理效率，無需建立區塊或挖礦，用戶可迅速提交大量交易，只需確認前序交易。

能源效率亦是 DAG 技術的主要優勢。與採用 PoW 共識機制且高耗能的區塊鏈不同，DAG 加密貨幣僅耗極少能源，安全性則由改良型 PoW 機制保障。

DAG 特別適合微支付。傳統區塊鏈分散式帳本處理小額交易時，手續費往往高於交易金額；而 DAG 僅需極低甚至零手續費，節點費用即便網路壅塞亦可維持穩定。

採用 DAG 技術的加密貨幣

雖然產業專家普遍認為 DAG 比區塊鏈更高效，但實際採用該技術的專案並不多。IOTA 是其中最具代表性的項目，其名稱來自 Internet of Things Application。

IOTA (MIOTA) 於 2016 年問世，因交易速度快、可擴展性強、安全性高、隱私性佳與資料完整性而備受肯定。該專案採用節點與 tangle（多節點組成的交易驗證）結構。用戶需驗證其他兩筆交易才能獲准，確保所有用戶共同參與共識演算法，實現網路去中心化。

Nano 也是採用 DAG 技術的專案，但融合了區塊鏈與 DAG 元素。所有資料經由節點傳輸，每位用戶擁有自己的區塊鏈錢包。交易時，收付款雙方均需驗證，系統以交易速度快、可擴展性強、安全、隱私佳及零手續費著稱。

BlockDAG 同樣採用 DAG 技術，提供節能型礦機及行動端 BDAG 代幣挖礦應用。不同於比特幣四年減半週期，BDAG 採用十二個月減半機制。

DAG 優缺點

任何技術均有優劣，理解有向非循環圖需全盤評估其利弊。

DAG 的優勢包括極快處理速度，系統不受區塊時間限制，交易可隨時進行且無數量上限。全系統零或極低費用，無需礦工獎勵，僅部分 DAG 專案對特殊節點酌收少量費用，超低成本非常適合微型交易。DAG 排除傳統挖礦環節，能耗與碳排放極低，無區塊時間限制也免去長時間等待，徹底解決可擴展性問題。

不過，DAG 技術亦有不足。去中心化仍是挑戰，部分採用 DAG 的協議包含中心化設計。許多專案以中心化為網路早期建設的過渡手段，但尚未證明 DAG 能完全獨立於第三方運作。若缺乏這些保護機制，網路容易受到攻擊。此外，DAG 技術尚未如區塊鏈協議一樣經歷大規模實測，雖已存在數年，普及度仍不及 Layer-2 等擴展方案。

結論

深入了解有向非循環圖，可見這項創新技術於加密貨幣領域潛力無窮。DAG 作為突破性技術，在交易手續費、可擴展性與能源效率方面，相較於傳統區塊鏈有明顯優勢。但 DAG 仍處於開發階段、挑戰猶存，難以全面取代區塊鏈。技術持續優化，侷限與潛力並存。儘管如此，DAG 的優勢令人期待，業界普遍關注其新應用場景及未來發展。DAG 更可能成為區塊鏈的補充方案，在特定應用領域展現獨特價值，而非完全取代區塊鏈。

常見問題

什麼是有向非循環圖？

有向非循環圖（DAG）是一種節點間僅有單向連結且不形成環路的圖形結構，在加密領域用於高效資料結構與交易處理。

DAG 有哪些應用？

DAG 應用於資料流程建模、任務順序最佳化，以及提升分散式系統和加密貨幣領域的效率。

什麼是 DAG？舉例說明。

DAG 是由節點與邊組成的有向非循環圖，結構中不存在循環。例如，在一個任務流程中，各步驟間存在依賴關係，任務始終僅能沿單一方向推進，不會回繞。

有向非循環圖與有向圖有何不同？

有向圖的邊具有方向，而有向非循環圖（DAG）則不包含任何環路或循環。DAG 屬於有向圖的特殊類型，其結構絕無環狀路徑。