Понимание направленных ациклических графиков (DAG ) в крипто

Введение

Когда вы думаете о криптовалютах, на ум могут приходить такие термины, как "блокчейн" или "распределенная бухгалтерская система". С момента появления Биткойна появилось сотни других цифровых валют. Большинство из них основываются на аналогичных архитектурах сети, что позволяет пользователям передавать ценность или взаимодействовать с децентрализованными приложениями.

В блокчейн-системах новые блоки периодически добавляются к растущей цепочке. Каждый блок криптографически связан с предыдущим через хэш-значение. Эти блоки содержат недавние транзакции, переданные пользователями.

Тем не менее, обычно существует период ожидания между трансляцией транзакции и включением в блок. Представьте себе ожидание на вокзале. В зависимости от размера вагона (размера блока) и количества других ожидающих (ожидающих транзакций), вы можете не успеть на следующий поезд. Или даже на тот, что после него. Время подтверждения может варьироваться от секунд до часов.

Для многих эта компромиссная ситуация приемлема, обеспечивая высокую безопасность без централизованной координации. Другие утверждают, что у технологии блокчейн есть срок годности, указывая на проблемы масштабируемости как на препятствие для широкого принятия в долгосрочной перспективе.

Некоторые считают, что будущее сетей криптовалютных платежей заключается в совершенно другой архитектуре — направленных ациклических графах (DAGs).

Что такое DAG?

DAG — это альтернативная структура данных, представляющая собой базу данных, связывающую различные pieces информации. Давайте разберем термин "Ориентированный ациклический граф", чтобы понять его значение.

Направленный ациклический граф.

Концептуально, DAG'и напоминают изображение выше. Они состоят из вершин (сферы), соединенных ребрами (линиями). Они направленные, движущиеся в одном направлении (как указано стрелками). И они ациклические (некруговые), что означает, что вершины не возвращаются к себе — если вы начнете с точки и проследите по графику, вы не сможете вернуться в ту же точку. Это станет яснее совсем скоро.

Такие структуры данных часто используются для моделирования данных. В научных или медицинских областях DAG могут быть использованы для наблюдения за взаимосвязями между переменными и определения того, как они влияют друг на друга. Например, вы можете рассмотреть такие факторы, как питание, циклы сна и физические симптомы, чтобы отобразить их связи и понять их влияние на пациента.

Для наших целей нас больше интересует, как DAG помогают достигать консенсуса в распределённых криптовалютных сетях.

Как работают DAG?

В криптовалютах на основе DAG каждый узел в структуре представляет собой транзакцию. Здесь нет концепции блоков, и для расширения базы данных не требуется майнинг. Вместо того чтобы собирать транзакции в блоки, каждая транзакция строится на основе другой. Однако, когда узлы отправляют транзакции, выполняется небольшая операция доказательства работы. Это обеспечивает защиту сети от спама и проверяет предыдущие транзакции.

Чтобы добавить новую транзакцию, она должна основываться на более старых. Допустим, Алиса создает новую транзакцию. Чтобы подтвердить эту транзакцию, она должна ссылаться на предыдущие. Это похоже на то, как блоки в Биткойне ссылаются на предыдущие блоки, но она ссылается на несколько транзакций.

В некоторых системах алгоритм выбирает, на каких транзакциях ( или "чаевых" ) должна основываться новая транзакция. Чаевые с большим совокупным весом — мерой количества подтверждений, которые имеет путь чаевых — с большей вероятностью будут выбраны.

Транзакции, на которых основывается Алиса, неподтверждены. Но как только Алиса ссылается на них, они становятся подтвержденными. Транзакция Алисы сейчас неподтверждена, поэтому другие должны построить на ней, чтобы она была принята.

Пользователи с большей вероятностью подтверждают транзакции с "большим" весом, что гарантирует постоянный рост системы. В противном случае ничто не помешало бы пользователям продолжать строить на старых транзакциях.

С блокчейнами защита от двойного расходования проста. Одни и те же средства не могут быть потрачены дважды в одном блоке — узлы легко обнаруживают любые попытки и отклоняют блоки, содержащие конфликтующие транзакции. Поскольку генерация блоков затратна для майнеров, они мотивированы честно конкурировать.

DAG также имеет механизмы для предотвращения двойного расходования. Это несколько похоже, но без майнеров. Когда узлы подтверждают более старые транзакции, они оценивают весь путь обратно к первой транзакции DAG, чтобы убедиться, что у отправителя достаточно средств. Могут быть несколько путей, но для проверки нужен только один.

Если пользователи строят на недействительном пути, они рискуют тем, что их собственные транзакции будут проигнорированы. Их транзакция может быть легитимной, но никто не хочет продолжать этот конкретный путь из-за предыдущих недействительных транзакций.

Сначала это может показаться нелогичным — разве у вас не получится несколько веток, не знающих о существовании друг друга? Не смогут ли люди потратить одни и те же деньги на этих разных ветках?

Хотя это возможно, это решается с помощью алгоритмов выбора, которые отдают предпочтение подсказкам с большим накопленным весом. Со временем у вас оказывается одна ветка значительно сильнее других. Более слабые выбрасываются, и сеть продолжает строиться на самой тяжелой ветке.

Как и с блокчейнами, нет абсолютной финальности — вы никогда не можете быть на 100% уверены, что транзакцию нельзя будет отменить. Хотя это крайне маловероятно, теоретически возможно "отменить" блоки Bitcoin или Ethereum, отменив все транзакции внутри них. Чем больше блоков добавляется после блока, содержащего вашу транзакцию, тем более уверенно вы можете в ней быть. Вот почему рекомендуется ждать шести подтверждений перед тратой.

В DAG, таких как Tangle IOTA, существует концепция уверенности в подтверждении. Алгоритм выбора запускается 100 раз, а затем вычисляется, сколько раз ваша транзакция была непосредственно или косвенно одобрена в выбранных советах. Чем выше процент, тем больше уверенности вы можете иметь в том, что транзакция останется "завершенной."

Это может показаться, что это приведет к плохому пользовательскому опыту. Но это не так. Если Алиса отправляет 10 MagicDAGTokens Бобу, ей не нужно беспокоиться о выборе правильных графовых советов. За кулисами ее кошелек может:

• Выберите важные советы ( помните, что это те, которые имеют наибольшее количество подтверждений.

• Проследите путь предыдущих транзакций, убедившись, что у чаевых достаточно средств для расходования.

• Как только они будут удовлетворены, они добавят транзакцию в DAG, подтверждая построенные транзакции.

Для Алисы это выглядит как обычный рабочий процесс с криптовалютой. Она вводит адрес Боба и сумму, которую хочет потратить, а затем нажимает отправить. Вышеуказанный список — это доказательство работы, которое каждый участник выполняет при создании транзакции.

➠ Хотите начать использовать криптовалюты? Купите Биткойн на Gate!

Плюсы и минусы направленных ациклических графов

) Преимущества DAG

Скорость

Не ограниченные временем блоков, любой может в любой момент транслировать и обрабатывать свои транзакции. Нет ограничений на количество транзакций, которые пользователи могут подавать, при условии, что они подтвердят более ранние.

Нет майнинга

DAG не используют алгоритмы консенсуса PoW, к которым мы привыкли. Таким образом, их углеродный след составляет лишь малую долю от криптовалют, которые полагаются на майнинг для обеспечения безопасности блокчейн-сетей.

Нулевая комиссия за транзакции

Без майнеров пользователи могут транслировать свои транзакции без уплаты сборов. Тем не менее, некоторые транзакции все же требуют небольших сборов, которые необходимо платить специальным типам узлов. Низкие или нулевые сборы привлекательны для микроплатежей, так как высокие сетевые сборы делают мелкие транзакции бессмысленными.

Нет проблем с масштабируемостью

Не ограниченные временем блоков, DAG могут обрабатывать гораздо больше транзакций в секунду, чем традиционные блокчейн-сети. Многие сторонники считают, что это сделает их ценными в сценариях использования Интернета вещей ###IoT(, где различные машины будут взаимодействовать друг с другом.

) Недостатки DAG

Не полностью децентрализованный

Протоколы, полагающиеся на DAG, имеют различные централизованные элементы. Для некоторых это должно быть краткосрочным решением для управления сетью, но еще предстоит выяснить, могут ли DAG существовать без вмешательства третьих сторон. Если нет, они подвержены вектором атак, которые в конечном итоге могут скомпрометировать их сети.

Не протестировано в масштабе

Хотя криптовалюты на основе DAG существуют уже несколько лет, они далеки от широкого использования. Таким образом, трудно предсказать, какие мотивации могут быть у будущих пользователей для эксплуатации системы.

Заключение

Направленные ациклические графы безусловно являются увлекательной технологией для создания криптовалютных сетей. На данный момент относительно мало проектов используют эту структуру данных, и они еще не полностью развиты.

Тем не менее, если они смогут реализовать свой потенциал, они будут поддерживать высокомасштабируемые экосистемы. Технология DAG имеет бесчисленные варианты использования в областях, требующих высокой пропускной способности и бесплатных услуг, таких как Интернет вещей ###IoT( и микроплатежи.