資料結構中的有向無環圖（DAG）簡介

在資料結構領域，有向無環圖（DAG）為加密貨幣及區塊鏈產業帶來嶄新突破。區塊鏈技術革新金融體系，效能明顯優於傳統銀行，而DAG獨特的資料組織方式，則解決了區塊鏈部分原生瓶頸。DAG於分散式網路中重新定義交易組織與驗證流程，展現高速、可擴充性與優異能源效率。

DAG與區塊鏈技術：資料結構差異解析

在資料結構領域，部分加密貨幣專案以DAG取代傳統區塊鏈架構，作為建模及結構化工具。DAG常被稱為「區塊鏈殺手」，激起加密貨幣圈對其取代或共存於區塊鏈的熱烈討論。DAG架構由圓點與線條組成，每個圓點（頂點）代表一筆待加入網路的交易，每條線（邊）則標示交易流向與批准順序。

「有向無環圖」名稱即反映其結構特性：連結僅單向流動，頂點間不會形成迴圈。此結構具有顯著優勢，便於資料建模，使用者可直觀剖析多變數間的關聯及影響。在加密貨幣應用場景，DAG免除區塊生成與挖礦流程，即能於分散式網路實現共識。

DAG與區塊鏈在交易處理方式本質不同——交易不會被歸類至區塊，而是直接相互疊加。如此結構大幅提升交易速度，亦消除區塊生成時所需的等待時間。

DAG與區塊鏈資料結構的差異

雖然DAG與區塊鏈在加密貨幣系統中功能相近，兩者資料結構則截然不同。區塊鏈採線性串鏈模式，將交易歸納至區塊串接；DAG則以圖形結構，每筆交易為獨立節點，並以有向邊連結。

區塊鏈仰賴區塊順序新增，每個區塊涵蓋多筆交易，且需挖礦與驗證，資源消耗巨大。DAG完全移除區塊概念，交易可獨立並行處理，結構呈現複雜圖狀，改變交易驗證及網路共識機制。

DAG資料結構的運作機制

DAG的核心在於獨特的交易驗證流程。每筆交易（頂點）在加入網路前需驗證一筆或多筆尚未確認的交易（tips）。用戶發起新交易時，必須確認現有tips，協助網路完成驗證。交易確認後即成為新的tip，等待後續交易驗證。

此機制讓DAG網路自我運作，每位用戶都參與交易確認，系統層層疊加，提升整體網路安全性。為防止雙重支付攻擊，節點在確認交易時會回溯交易路徑至起始交易，確保帳戶餘額充足且路徑正確。

若用戶試圖在無效路徑發起交易，即使交易本身合規，亦可能遭網路忽略，促使用戶正確驗證歷史交易，以維護網路完整性。DAG協作式驗證，無需傳統挖礦流程，保障網路安全。

DAG資料結構的主要應用

DAG資料結構主要用來提升交易效率，較傳統區塊鏈系統更具優勢。移除區塊後，交易可隨時提交，無須等待挖礦，特別適合高吞吐量與即時交易場景。

DAG在能源效率上表現突出。相較於採用PoW機制、耗能巨大的區塊鏈，DAG系統能耗極低。部分實現仍採PoW，但耗能遠低於傳統區塊鏈挖礦。

DAG特別適合微支付處理。傳統區塊鏈因手續費高於交易額，難以支持微支付，DAG則通常只收取固定小額節點費，即使網路擁塞也不會變動。此經濟特性讓DAG成為物聯網裝置通訊及微交易服務的理想選擇。

採用DAG資料結構的加密貨幣

儘管DAG理論優勢明顯，實際採用專案仍屬少數。IOTA（MIOTA）是最具代表性的專案，聚焦物聯網應用，因交易速度快、可擴充性高、安全及資料完整性而廣受肯定。IOTA採用“Tangle”架構，使用者需驗證兩筆交易才能批准自己的交易，實現去中心化共識。

Nano是另一項重要DAG應用，採用DAG與區塊鏈混合架構。Nano以節點傳輸資料，每位用戶擁有自己的區塊鏈錢包，交易需由發送方和接收方共同確認，提升安全性。Nano以高速、強大可擴充性、穩健安全、隱私保護及零手續費著稱。

其他專案亦持續探索DAG資料結構，推動能源效率解決方案及創新代幣經濟模式，展現DAG架構的多元應用。

DAG資料結構的優缺點

與所有技術一樣，DAG資料結構具備優勢與限制，需綜合評估實際應用及長期發展。

DAG主要優勢包括交易速度快，因不受區塊生成影響，交易可持續處理，具備無限吞吐量。零或極低手續費，特別適合微支付，無需礦工獎勵，僅針對特殊節點收取小額費用。能耗極低，碳足跡小，有助減緩區塊鏈環境壓力。可擴充性強，無區塊大小或挖礦間隔瓶頸。

DAG結構挑戰主要在去中心化議題，部分協議導入中心化機制以支援網路啟動，雖屬暫時措施，但可能產生安全疑慮，違背去中心化原則。多數DAG系統尚未證明能在無第三方介入下穩定運作。DAG於大規模應用仍缺乏充分驗證，尚未達區塊鏈或Layer-2解決方案的普及程度，長期可行性仍待進一步驗證。

結語

資料結構中的有向無環圖為區塊鏈架構帶來有力補充，在交易速度、能源效率及成本控制方面展現獨特優勢。透過移除區塊並實現交易並行，DAG有效緩解區塊鏈可擴充性及微支付挑戰，已獲多項專案驗證其應用潛力。

但目前DAG仍處於發展階段，需克服去中心化及大規模測試等難題，尚無法取代區塊鏈於加密貨幣領域的主導地位。DAG更適合針對特定場域作為互補方案。隨著技術成熟與應用拓展，DAG在加密貨幣生態系的角色將持續演進，有望與區塊鏈技術並行發展。加密貨幣社群持續關注DAG架構發展，期待其潛力獲得最大釋放。

常見問題

DAG的意義為何？

DAG為Directed Acyclic Graph（有向無環圖）之英文縮寫，是部分加密貨幣用來強化交易速度與可擴充性的資料結構。

DAG為何被採用？

DAG能提升區塊鏈網路的可擴充性、交易速度與運作效率，支援交易並行處理、有效降低瓶頸，加速交易確認。