什么是DAG(有向无环图)?
Learn how DAG works as a distributed ledger alternative to blockchain, its consensus mechanisms, real-world implementations like IOTA and Hedera, and ...
有向无环图(DAG)是图论中的一种数据结构,其中节点由永不回溯到先前节点的定向边连接。在加密货币中,DAG 用一个相互连接的交易网络取代了线性的区块链,其中每个新交易都会验证两个或更多之前的交易。
DAG 并非一种区块链。区块链和 DAG 都是分布式账本技术 (DLT) 的一种,但它们使用不同的数据结构来记录和验证交易。它们都共享去中心化的目标:即无需中央机构即可验证和记录价值转移。
如果说区块链是一条单向的铁轨,火车必须按顺序一辆接一辆地行驶,那么DAG技术则更像是一个城市的道路网络,多辆汽车可以同时沿着不同的路线行驶,并且随着更多参与者的加入,整个系统运行得更快。如果你在加密货币的白皮书中遇到这个术语,本指南将解释它的含义、它在架构上与区块链有何不同、哪些项目在使用它,以及它真正的优势和局限性是什么。
澄清: DAG和区块链是同等类型的分布式账本技术。DAG并非区块链的子类或演进。它们通过结构上不同的设计解决相同的问题。
DAG 对比 区块链:理解区别
区块链和 DAG 解决了分布式账本技术中相同的核心问题,但它们在结构上采用了不同的方法。区块链将交易记录在由按顺序验证的区块组成的线性链中,而 DAG 则将交易记录为相互连接的交易节点网络,每笔新交易都会直接验证之前的交易。
一个区块链将单独的交易分组到区块中,然后按时间顺序链接这些区块。验证新区块需要矿工运行工作量证明 (PoW),这意味着专用计算机需要花费大量的计算能量来解决数学难题,或者验证者在权益证明 (PoS) 下质押资本。在高负荷下,这种顺序架构会造成瓶颈:交易排队等待区块包含,用户出价争取优先权导致费用上涨,吞吐量达到由区块大小和时间决定的上限。以太坊的 Gas 费是这种拥堵下的费用市场最常见的例子。
区块链三元悖论(Blockchain Trilemma)是由 Vitalik Buterin 普及并广泛使用的一个框架,它描述了在分布式网络中同时实现去中心化、安全性和可扩展性所面临的工程挑战。像比特币和合并前的以太坊这样的传统区块链优先考虑去中心化和安全性,并接受可扩展性有限作为其权衡。DAG 的架构旨在直接解决该可扩展性限制,尽管它也带来了其自身的权衡,这些权衡将在本文后面讨论。
| 维度 | DAG | 区块链 |
|---|---|---|
| 交易结构 | 互连交易节点的网络 | 连续区块的线性链 |
| 验证模型 | 每笔新交易验证 2 笔或更多之前的交易 | 矿工或验证者批量验证区块中的交易 |
| 吞吐量 / TPS | 理论上随网络活动扩展;Hedera 声称在测试条件下达到 10,000+ TPS | 受限于区块生成时间和大小;比特币约 7 TPS;以太坊约 15–30 TPS |
| 交易手续费 | 零费用或近乎零费用;无交易费市场;无需补偿矿工 | 存在费用市场;拥堵时费用上升(以太坊 Gas 费) |
| 智能合约支持 | 部分支持;视平台而定;通常比以太坊成熟度低 | 以太坊上已成熟;完整的 EVM、Solidity、DeFi 生态系统 |
| 能源消耗 | 低;无需工作量证明(PoW)挖矿 | PoW 链(比特币)消耗高;PoS 链(合并后的以太坊)较低 |
| 示例项目 | IOTA、Hedera Hashgraph、Nano、Fantom、Avalanche X-Chain | Bitcoin、Ethereum、Solana、Cardano |
比特币的出现完全早于基于 DAG 的加密货币网络。比特币 2008 年的设计利用线性区块链来解决双重支付问题,将其切换到 DAG 需要从零开始进行根本性的协议重新设计,而非增量升级。比特币保守的设计理念也优先考虑安全性和去中心化,而不是吞吐量实验,这意味着基于 DAG 的架构是作为独立项目专门构建的,而不是从比特币演变而来的。
两种架构并非普遍优越。区块链优先考虑经过实战检验的安全性以及成熟的智能合约生态系统;DAG 理论上优先考虑高频率、低价值用例的吞吐量和无费用交易。合适的架构取决于应用的具体需求。
核心要素:图论简明入门
在数学和计算机科学中,图(graph)是由一组节点(也称为顶点)以及连接这些节点的边组成的集合。在了解什么是定向有向无环图(DAG)的特性之前,需要先理解其名称中的三个组成部分。正式定义上,DAG 被定义为 G = (V, E),其中 V 是一组顶点,E 是一组有向边,且任何边的序列都不会形成环路。通俗地说:它是一组数据点的集合,通过单向链接连接,且不存在任何可以绕回到起点的路径。
词语“有向的”意思是每条边都有一个特定的方向。如果一条边从节点 A 指向节点 B,这并不意味着会有一条边从 B 指回 A。词语“无环的”意味着你可以沿着有向边向前走任意长的路径,而永远不会回到你已经访问过的节点。家谱自然地体现了这两种特性:父母指向子女(有向),并且你不可能成为你自己的祖先(无环)。沿着世代向前走任何路径,你都不会回到起点。
普通图与有向无环图 (DAG) 之间的区别归结为两个约束条件。任何由边连接的节点集合都是图。DAG 是一种特定类型的图,其中的边具有方向性,且没有任何有向边序列会形成循环。在加密货币 DAG 网络中,循环会产生逻辑悖论:交易 A 验证交易 B,而交易 B 又验证交易 A,导致无法确定哪个交易在前,或者两者是否有效。无环约束保留了因果顺序,并防止了这种循环依赖。
在继续之前,需要进行一项澄清。在加密货币领域,“node”这个词有两种含义。在本文中,“node”指的是图结构中的一个交易。相比之下,网络节点是指参与协议的一台计算机。当这两种含义出现在同一语境中时,会明确区分它们。
DAG是如何运作的?
基于 DAG 的加密货币网络通过一种自我强化的网状结构来处理交易:每笔新交易在获得网络接受之前,必须验证先前的交易,这意味着每位参与者都直接为确认过程做出贡献,而无需等待特定类别的矿工或验证者来处理。可以将其想象成一名新员工,在自己的提交被系统接受之前,必须先审核并批准之前的两项工作。加入并审核先前工作的员工越多,积压工作的清理速度就越快。
以下是交易如何在 DAG 网络中进行流转:
- 新交易被创建为一个节点。 发送者生成一个交易,该交易作为一个新的节点进入 DAG,等待与之前的节点连接。
- 新交易选择并验证两个或多个之前的交易。 使用一种选择算法,新交易引用未确认的交易,并在网络接受新交易之前确认其合法性。在 IOTA 的 Tangle 中,这个过程被称为尖端选择(tip selection),它使用加权随机游走来选择要引用的先前交易。
- 选定的先前交易获得确认权重。 每个先前交易现在都有一个后续交易引用它。后续交易引用先前交易的数量越多,其确认权重就越高,确认性就越强。
- 新交易本身等待确认。 它作为 DAG 中一个未确认的尖端等待,直到后续交易依次对其进行验证。最终性是概率性的,并且随着时间的推移而加深,而不是在某一瞬间发生。
- 随着网络活动的增长,吞吐量会增加。 进入网络的交易越多,用于确认先前交易的验证者就越多。DAG 中的拥堵与区块链中的拥堵作用相反:更高的交易量会加速确认,而不是减慢它。
[图示:有向无环图 (DAG) 节点-边结构,显示7个交易节点(圆圈)由定向箭头连接,每个新交易指向两个先前的节点。结构从左到右呈网状向外扩展,永不形成循环。对比面板显示线性的、块链式结构的区块链。替代文本:“图示一个有向无环图 (DAG) 加密货币网络,其交易节点由无循环的定向边连接,并与线性区块链链结构形成对比。”]
新的交易会使用选择算法来挑选先前需要验证的交易。在 IOTA 的 Tangle 网络中,端点选择算法(tip selection algorithm)确保了较旧的未确认交易不会一直处于未验证状态,从而将确认工作分摊到整个图谱中,而不仅仅是集中在端点上。
在 DAG 中,交易无法实现即时最终性。随着后续交易不断引用该交易,其确认度会逐渐提高,而在实际操作中,高确认度的交易被视为不可篡改。这种概率性最终性与区块链基于区块的最终性有所不同,但在网络活动充足的情况下,能达到相同的功能性结果。
既然没有区块,也没有矿工,那么 DAG 网络是如何就哪些交易是有效的达成共识的呢?
DAG 如何实现共识
分布式网络中的共识意味着所有参与者在无需依赖中心化机构仲裁的情况下,就哪些交易有效以及交易顺序达成一致。DAG 网络确实拥有共识机制;它们在结构上与基于区块的共识有所不同,而非不存在。
DAG 共识通过累积验证运行。每笔新交易都会验证之前的交易,因此账本的确认状态源自相互引用的累积权重,而非源于单一的权威链。三种主要的协议以不同的方式实现了这一原理:
- IOTA Tangle: 尖端选择结合确认权重。新交易采用加权随机游走来选择先前未确认的交易进行验证,而一笔交易的确认会随着更多后续交易引用它而加深。
- Hedera Hashgraph: 谣言协议结合虚拟投票。节点不仅分享交易,还分享它们已分享信息的记录,从而构建通信事件的DAG。虚拟投票在此事件DAG上决定共识顺序,无需显式投票消息。
- Fantom Lachesis: 通过DAG排序实现异步拜占庭容错 (aBFT)。Lachesis 构建事件块的DAG,异步对其进行排序,并在不等待固定区块时间的情况下,在 Opera 主网 上最终确定交易。
DAG 加密货币:现实世界的应用
数个加密货币项目使用 DAG 作为其核心数据结构或共识层。五个最突出的实现案例展示了不同的设计团队如何以架构上截然不同的方式,应用相同的基础概念。
IOTA 与 Tangle
IOTA 是一种基于 DAG 的分布式账本,专为物联网 (IoT) 用例和机器对机器支付而设计。其名为 Tangle 的 DAG 实现要求每笔交易在网络接受之前验证恰好两笔先前的交易。这一验证要求,加上无需补偿矿工,造就了 IOTA 的无手续费交易模式。新交易使用尖端选择算法选择要验证的先前交易,这是一种在 Tangle 未确认尖端上的加权随机游走。IOTA 最初使用了一个中心化的协调器节点来防止网络早期低活跃度阶段的攻击,这是一个已知的安全妥协,IOTA 基金会一直在努力将其移除,作为其 IOTA 2.0 去中心化路线图的一部分。其基础架构在 Serguei Popov 的 IOTA Tangle 白皮书.) 中进行了描述。
Hedera Hashgraph
Hedera Hashgraph 采取了与 IOTA 不同的架构路线。Hedera 并非直接构建交易的有向无环图 (DAG),而是利用哈希图共识 (Hashgraph consensus) 来构建通信事件的 DAG。节点共享交易历史以及它们共享内容的记录(即 gossip-about-gossip 协议),并且通过对该事件 DAG 进行虚拟投票来确定交易顺序,而无需显式的投票消息。Hedera 声称在测试条件下,其吞吐量超过每秒 10,000 笔交易 (TPS),且手续费低,并在几秒钟内即可达成终局性。该网络由企业成员组成的治理委员会管理,且并非开源,这代表了为换取治理稳定性而做的去中心化权衡。有关完整协议说明,请参阅 Hedera Hashgraph 共识文档。
Nano
Nano 的方法在结构上与 IOTA 和 Hedera 都截然不同。它采用区块晶格(block-lattice)结构,这是一种 DAG 变体,其中每个账户都维护自己的区块链,并且账户们通过 DAG 结构相互连接。此设计实现了无手续费、近乎即时的交易,且无需矿工或验证者。Nano 以前名为 RaiBlocks。该架构在其 Nano 白皮书. 中有描述。
Fantom 和 拉刻西斯
Fantom 使用其 Lachesis 共识机制,这是一种基于 DAG 的协议,它运行在共识层,而不是像 IOTA 的 Tangle 那样运行在交易记录层。Lachesis 通过 DAG 结构异步排序事件,然后在 Opera 主网上进行最终确定,从而实现近乎即时的最终性,并支持 EVM(以太坊虚拟机)兼容的智能合约。该架构在 Fantom Lachesis 共识文档.) 中有所描述。
阿瓦隆
Avalanche 在其 X-链(交易链)上专门使用基于 DAG 的共识协议,为资产转账实现了高吞吐量和亚秒级最终性。Avalanche 仅在其 X-链上使用 DAG,而非应用于所有链。C-链兼容 EVM,并使用线性链结构支持智能合约。请参阅 Avalanche X-链 DAG 文档 以获取协议详情。
跨 DAG 平台的智能合约支持
一些基于 DAG 的平台支持智能合约,但不同实现方案的支持程度差异很大,且在成熟度方面通常落后于以太坊生态系统。智能合约是部署在分布式网络上的自执行程序,当满足预设条件时会自动运行。
Fantom 的 Opera 主网与 EVM 兼容,这意味着它运行与以太坊相同的智能合约代码。Avalanche 的 C-Chain 同样兼容 EVM 并支持完整的智能合约环境,尽管只有 X-Chain 使用基于 DAG 的共识机制。IOTA 通过独立的 IOTA 智能合约协议层(IOTA Smart Contracts Protocol)支持智能合约,而非在底层 Tangle 中原生支持。Hedera 通过其兼容 EVM 的 Hedera 智能合约服务(Hedera Smart Contract Service)支持智能合约。在所有这些实现中,智能合约生态系统均不如以太坊成熟,开发者社区规模较小,经过审计的协议较少,且投入生产的去中心化金融(DeFi)基础设施也相对匮乏。
--- ## DAG 的优点
DAG 的架构设计相较于传统的区块链,带来了若干操作上的优势,尽管这些优势伴随着实际的权衡,将在下一节中详述。
理论上的可扩展性。 DAG 的吞吐量随着网络活动的增加而增长:更多的交易意味着更多的验证者,从而意味着更快的确认速度。这与区块链拥堵相反,在区块链拥堵的情况下,高需求会减慢网络速度并提高费用。解决区块链三元悖论中的可扩展性顶点是 DAG 设计的核心架构动机。
零费用或接近零费用的交易。 DAG 网络没有交易费用市场,因为没有矿工或区块验证者需要补偿。IOTA 的 Tangle 是这种模式的主要生产案例。请注意,提交设备的计算资源仍然必不可少;“零费用”是指不含网络费用,而非没有任何成本。
并行交易处理。多个交易可在 DAG 网络中同步进行验证,而无需等待按顺序纳入区块。与单链顺序验证相比,这种并行处理方式在高活动量的情况下有助于提高有效吞吐量。
能源效率。 DAG 网络无需进行工作量证明 (PoW) 挖矿,从而避免了比特币式区块链所依赖的、能源密集型的计算解谜过程。验证工作是分散在交易提交者之间,而不是集中在专门的挖矿硬件上。
微交易可行性。无手续费模式使得高频、低价值的交易在经济上变得可行。这是该架构的特性,使 DAG 成为物联网 (IoT) 和机对机 (M2M) 支付应用的潜在选择,因为在这种应用中,单笔交易费用可能会超过交易本身的价值。
DAG 的局限性与风险
DAG 的优势在架构上是真实存在的,其局限性亦然。了解这两者对于评估基于 DAG 的项目所提出的技术主张是否可靠至关重要。
双重支付(Double spending)是指在第一笔交易确认前,尝试两次支付同一个加密货币单位的行为。区块链通过使重写顺序链在数学上变得极其昂贵来防止这种情况;攻击者需要控制网络 50% 以上的挖矿算力才能执行重写。DAG 则通过相互验证的网络来防止双重支付:与已验证的前序交易相冲突的交易将不会被后续交易引用,从而有效地从已确认的图谱中剔除无效分支。然而,这种保护机制存在一个结构性弱点,这与下文提到的第一个局限性直接相关。
低交易量下的安全漏洞。 当DAG网络的用户活跃度不高时,整个图上的确认权重会变得稀疏。攻击者可以更容易地提交冲突的交易,这些交易会压倒合法的确认权重,并被图接纳。这是DAG可扩展性优势的结构性反面:使其在高活跃度下更快运行的同一特性,使其在低活跃度下更弱。
智能合约不成熟。大多数纯 DAG 实现的智能合约生态系统比以太坊欠发达。这限制了原生 DAG 平台上的去中心化应用 (dApp) 开发潜力以及 DeFi 基础设施。各平台的详细信息已包含在上述的“智能合约支持”部分中。
早期网络中的中心化妥协。 IOTA 最初使用一个中心化协调器节点来防止攻击,直到其网络活动足以独立提供足够的确认权重。Hedera Hashgraph 在一个由企业成员组成的治理委员会领导下运作。早期 DAG 网络通常需要临时或结构性的中心化措施,以确保安全,直到完全去中心化成为可能。
在大规模应用中尚未得到验证。 DAG 的吞吐量优势很大程度上仍停留在理论层面,或仅在受控的测试环境下得到证实。与比特币超过 15 年的运行记录以及以太坊在多年真实 DeFi 负载下的压力测试相比,其长期的生产性能数据十分有限。
开发者工具及生态系统成熟度有限。 大多数 DAG 平台缺乏以太坊生态系统多年来积累的广泛开发者工具、经过审计的库和经过生产测试的基础设施。在 DAG 平台上构建项目的开发者所面临的参考实现较少,人才库较小,且可借鉴的社区测试代码也较少。
DAG 安全性:34% 攻击与低活跃度风险
DAG 网络面临着一种特定的安全风险,当网络中的活跃用户较少时,这种风险会变得更加严重。理解这一风险有助于解释为什么某些 DAG 实现方案在去中心化目标上做出了折中处理,采取了中心化的方式,否则这些做法似乎与其初衷相违背。
34% 攻击是 DAG 在功能上等同于区块链 51% 攻击的术语,尽管特定的阈值因协议而异,不应被视为普遍常量。在 DAG 网络中,控制足够网络交易活动份额的攻击者可以尝试产生冲突交易,从而压倒图中合法的确认权重。由于 DAG 中的确认取决于累积的交易引用,而非计算能力或抵押资本,因此在低活跃度网络中,资源充足的攻击者对哪些交易分支积累权重具有成比例的更大影响力。攻击阈值取决于协议设计和网络活跃程度。
IOTA 最初的 Coordinator 节点是针对这一漏洞的直接应对措施。Coordinator 充当一个中心化的检查点,在 Tangle 自身没有足够自然交易量来保障安全的时期,阻止无效分支被确认。IOTA 已公开承认这是一个已知的中心化妥协,并一直致力于在 IOTA 2.0 中将其移除。Hedera 的治理委员会体现了同一权衡的不同形式:以治理稳定性和安全保障为代价,换取去中心化程度的降低。作为一个类别,DAG 的安全模型相较于比特币在长达 15 年的对抗性生产环境中经受考验的记录而言,仍处于不断成熟的阶段。
DAG技术的实际应用
DAG 的无费用架构和理论上无限的吞吐量,使其在结构上非常适合那些区块链交易费用会使经济上不可行的应用。两个突出的类别是物联网 (IoT) 和机器对机器 (M2M) 支付网络,以及需要大规模免费微价值转账的高吞吐量结算系统。
DAG 与物联网 (IoT)
物联网 (IoT) 指的是数十亿联网的物理设备,它们能够自主地通信并交易数据和价值,范围涵盖从智能家居电器、工业传感器到联网汽车。这些设备日益需要相互支付或向服务提供商付款,而其交易金额可能极其微小且频率极高,以至于任何单笔交易费用都会使经济效益变得不可行。
想象一下,您的自动驾驶汽车驶近一个高速公路收费站,并自动完成结算,无需人工授权,且矿工费不会比通行费本身消耗更多的价值。DAG 的无费用模式使此次结算在数十亿笔交易的规模下,在经济上可行,而在此类情况下,区块链费用将使整个用例变得不切实际。
智能电表每15分钟即可在用户家庭与能源供应商之间结算能源使用费用,而这些费用金额小到任何区块链交易费都显得不成比例。DAG 的架构移除了那个费用障碍,从而实现了精细的实时结算,否则需要批量处理交易才能使这些费用变得有价值。
在制造供应链中,工业传感器在一个机器对机器(M2M)数据市场中相互购买数据读数,其中每个数据包都带有微观货币价值。一个区块链矿工费会使每次数据包购买变得不经济;DAG 的无费用架构移除了这一限制,并在微观规模上实现了一个真正的机器生成数据市场。
加密货币白皮书中的 DAG:读者指南
加密货币白皮书是由项目创始团队发布的技术文档,该文档描述了其架构、共识机制、代币经济学和价值主张。这一传统由中本聪于2008年发布的 比特币:一种点对点的电子现金系统, 确立,这份匿名文件同时介绍了区块链数据结构和这一体裁。在加密货币领域,“白皮书”一词的使用比较随意:有些文档是数学上严谨的技术论文;而有些则是为了显得更具可信度而采用“白皮书”标签的营销材料。阅读任何 DAG 项目的白皮书时,请相应地调整您的期望。
DAG 架构通常出现在白皮书的“架构”或“技术设计”部分。使用 DAG 的项目通常使用图论符号来描述其结构,经常包含一个展示节点和有向边的 DAG 拓扑图,然后解释叠加在该结构之上的共识机制。在白皮书中遇到 DAG 术语时,以下术语表涵盖了您最常会看到的术语。
常见的 DAG 白皮书术语:
[{"definition":"the structural arrangement of nodes and directional edges in the specific DAG implementation","term":"DAG topology","translation":"DAG 拓扑 - 特定DAG实现中节点和有向边的结构排列"},{"definition":"an alternative term for DAG used in some whitepapers","term":"Acyclic transaction graph","translation":"无环交易图 - DAG 在一些白皮书中使用的替代术语"},{"definition":"IOTA's specific DAG implementation, where each transaction validates two prior transactions","term":"Tangle","translation":"Tangle - IOTA 的特定DAG实现,其中每笔交易验证两笔先前的交易"},{"definition":"consensus achieved through the DAG structure rather than through sequential blocks","term":"DAG-based consensus","translation":"基于DAG的共识 - 通过DAG结构而非顺序区块实现的共识"},{"definition":"a graph where edges have directional orientation; a DAG is a directed graph with the additional acyclic constraint","term":"Directed graph","translation":"有向图 - 边具有方向性的图;DAG是具有额外无环约束的有向图"},{"definition":"the graph theory term for node; used interchangeably in formal whitepaper descriptions","term":"Vertex","translation":"顶点 - 图论中节点的术语;在正式白皮书描述中可互换使用"},{"definition":"the algorithm for choosing which prior unconfirmed transactions a new transaction will validate","term":"Tip selection","translation":"尖端选择 - 选择新交易将验证哪些先前未确认交易的算法"}]
有三个 DAG 白皮书值得了解作为参考。 Serguei Popov 的 IOTA Tangle 白皮书,,正式标题为《The Tangle》,描述了 IOTA 的 DAG 结构的数学特性,包括尖端选择算法和概率确认模型。 Hedera Hashgraph 的 共识文档 详细介绍了 gossip-about-gossip 协议和虚拟投票机制。 Fantom 基金会的文档描述了 Lachesis aBFT 共识架构及其与 DAG 事件排序的关系。
当您打开一个 DAG 项目的白皮书时,请检查其架构部分中的这五个要素:
- DAG 拓扑类型。白皮书是否指定 DAG 是用于交易层(如 IOTA 的 Tangle,其中每个交易都是一个节点)还是共识层(如 Fantom 的 Lachesis,其中事件在最终确定之前通过 DAG 进行排序)?这些是具有不同安全性和可扩展性属性的架构上不同的实现。
- 共识机制。网络如何就账本的有效状态达成一致?寻找命名的机制:末端选择(tip selection)、gossip-about-gossip、aBFT、虚拟投票。如果一份白皮书仅将共识描述为“交易验证交易”而没有命名具体机制,那么它遗漏了重要的技术细节。
- 安全模型。在交易量较低时,网络如何防止攻击?攻击阈值是多少,白皮书是否承认该阈值随网络活动水平而变化?省略低活动安全性讨论的白皮书遗漏了一个已知的结构性漏洞。
- 去中心化设计。是否存在协调节点、管理委员会或其他中心化措施?如果是这样,移除这些措施的既定路径是什么?IOTA 和 Hedera 都曾不得不做出中心化妥协;一份可信的白皮书会承认这一点,而不是声称完全去中心化。
- 包含方法论的性能声明。TPS 数据是否包含测试条件和网络规模?没有背景的无限制 TPS 声明,例如没有模型的“无限吞吐量”或没有测试描述的“10,000 TPS”,应持怀疑态度。
这五个要素为您提供了一个框架,用以评估一份 DAG 白皮书的主张是否可信,以及其架构是创新的贡献,还是已知模式的标准实现。
关于 DAG 的常见问题
DAG 是区块链的一种吗?
不是。DAG 和区块链都是分布式账本技术 (DLT) 的类型,但它们使用的底层数据结构截然不同。区块链将交易记录在按顺序链接成链的数据块中;而 DAG 则将交易记录为一个互连的交易节点网络,其中每笔新交易都会验证之前的交易。两者互不属于对方的子类别。
DAG 是如何达成共识的?
DAG 网络通过累积交易验证而非顺序区块创建来达成共识。每笔新交易都会验证之前的交易,从而构建一个相互确认的网络;后续引用某笔交易的次数越多,该交易就越得到确认。具体机制因协议而异:IOTA 的 Tangle 使用提示选择(tip selection)和确认权重,Hedera Hashgraph 使用闲话协议(gossip-about-gossip)结合虚拟投票,而 Fantom 的 Lachesis 则通过 DAG 事件排序采用异步拜占庭容错(aBFT)。
DAG 是否优于区块链?
两者并没有绝对的优劣之分;它们代表了针对不同用例的架构权衡。从理论上讲,DAG 为物联网 (IoT) 支付等高频低额应用提供了更高的吞吐量、零手续费交易以及更好的可扩展性;而区块链则提供了更经得起考验的安全性、更成熟的智能合约生态系统,以及在生产环境中更长久的运行记录。选择哪种架构取决于应用的具体需求。
DAG 的主要缺点是什么?
DAG 的主要局限性包括在交易量低迷时的安全漏洞,此时稀疏的确认权重会使网络更容易受到协同攻击。在大多数实现中,DAG 的智能合约支持也比以太坊(Ethereum)不成熟,并且几个主要的 DAG 网络出于安全原因做出了中心化妥协,包括 IOTA 历史上的协调器节点以及 Hedera 的理事会模式。与十多年来区块链的业绩记录相比,DAG 的吞吐量优势在很大程度上仍是理论性的,缺乏实际的生产数据。
哪些加密货币使用 DAG?
五种最著名的基于 DAG 的加密货币实现是 IOTA(Tangle,专注于物联网且免手续费)、Hedera Hashgraph(企业级哈希图共识)、Nano(区块点阵结构,免手续费即时支付,前身为 RaiBlocks)、Fantom(Lachesis DAG 共识层,兼容 EVM 的智能合约)以及 Avalanche(基于 DAG 的 X-Chain,用于高吞吐量资产交换)。
加密货币白皮书中的 DAG 是什么?
当加密货币白皮书将其架构描述为基于 DAG 时,这意味着该项目使用类网状图结构而非线性区块链来记录或排序交易。DAG 架构通常在白皮书的“架构”或“技术设计”部分进行描述,使用的术语包括“DAG 拓扑”、“有向无环交易图”、“Tangle”、“顶端选择”或“基于 DAG 的共识”。
关键要点
["- 定向无环图 (DAG) 是一种源自图论的数据结构,其中交易节点通过永不回溯的有向边连接,从而形成网状账本而非线性链。","- DAG 并非一种区块链。两者都是分布式账本技术 (DLT) 的类型;它们使用不同的数据结构来解决去中心化交易记录的同一个问题。","- DAG 的主要架构优势在于理论上可自我扩展的吞吐量:更高的交易量会加快确认速度而非减慢速度,并且无需交易费用市场来补偿矿工。","- DAG 的主要局限性在于低网络活动下的安全漏洞、比以太坊不成熟的智能合约支持、早期实施中的中心化妥协,以及与成熟的区块链平台相比,开发者生态系统成熟度有限。","- 五种最著名的基于 DAG 的加密货币实施方案是 IOTA (Tangle)、Hedera Hashgraph、Nano、Fantom (Lachesis) 和 Avalanche 的 X-Chain。","- 在评估 DAG 项目的白皮书时,请检查五项内容:DAG 拓扑类型、共识机制、低活动下的安全模型、去中心化设计,以及 TPS 性能声明是否包含测试方法。"]
IOTA、Hedera Hashgraph 和 Fantom 的核心白皮书在本文中均有链接,方便您进行更深入的技术研究。
本文仅供教育和参考用途。本文不构成任何投资建议、财务建议,或买卖、持有任何加密货币的推荐。加密货币投资具有重大风险,包括损失全部投资的风险。在做出投资决定之前,请自行研究并咨询合格的财务顾问。