Розуміння спрямованих ациклічних графіків (DAGs) у Крипто

Вступ

Коли ви думаєте про криптовалюти, на думку можуть спасти такі терміни, як "блокчейн" або "технологія розподіленого реєстру". З моменту появи Біткойна з'явилися сотні інших цифрових валют. Більшість із них покладаються на подібні архітектури мережі, що дозволяє користувачам передавати цінність або взаємодіяти з децентралізованими додатками.

У блокчейн-системах нові блоки періодично додаються до зростаючого ланцюга. Кожен блок криптографічно пов'язаний зі своїм попередником через хеш-значення. Ці блоки містять останні транзакції, які були оголошені користувачами.

Однак, зазвичай існує період очікування між трансакцією та включенням до блоку. Уявіть, що ви чекаєте на вокзалі. Залежно від розміру вагону (розміру блоку) та кількості інших, хто чекає (очікуючих трансакцій), ви можете не встигнути на наступний поїзд. Або навіть на той, що йде після нього. Час підтвердження може варіюватися від кількох секунд до кількох годин.

Для багатьох цей компроміс є прийнятним, пропонуючи високий рівень безпеки без централізованої координації. Інші стверджують, що блокчейн-технології мають термін придатності, зазначаючи проблеми масштабованості як бар'єр для широкого впровадження в довгостроковій перспективі.

Дехто вважає, що майбутнє мереж криптовалютних платежів полягає в абсолютно іншій архітектурі—скерованих ациклічних графах (DAGs).

Що таке DAG?

DAG — це альтернативна структура даних — уявіть собі це як базу даних, що з'єднує різні шматки інформації. Давайте розглянемо термін "Directed Acyclic Graph", щоб зрозуміти його значення.

Спрямований ациклічний граф.

Концептуально, DAG-структури нагадують зображення вище. Вони складаються з вершин (сфери), з'єднаних ребрами (лінії). Вони направлені, рухаючись в один бік (як вказують стрілки). І вони ациклічні (некругові), що означає, що вершини не повертаються назад на себе—якщо ви починаєте з точки і слідуєте графу, ви не можете повернутися до тієї ж точки. Це стане зрозумілішим незабаром.

Такі структури даних часто використовуються для моделювання даних. У наукових або медичних сферах DAG можуть бути використані для спостереження за зв'язками між змінними та визначення того, як вони впливають одна на одну. Наприклад, ви можете врахувати такі фактори, як харчування, цикли сну та фізичні симптоми, щоб відобразити їхні зв'язки та зрозуміти їхній вплив на пацієнта.

Для наших цілей нас більше цікавить, як DAG сприяє досягненню консенсусу в розподілених криптовалютних мережах.

Як працюють DAG?

У криптовалютах на основі DAG кожна вершина в структурі представляє транзакцію. Немає поняття блоків, і для розширення бази даних не потрібен майнінг. Замість того, щоб збирати транзакції в блоки, кожна транзакція будується на основі іншої. Однак, коли вузли подають транзакції, виконується невелика операція доказу виконаної роботи. Це забезпечує, що мережа не заповнюється спамом і підтверджує попередні транзакції.

Щоб додати нову транзакцію, вона повинна ґрунтуватися на старих. Припустимо, що Аліса створює нову транзакцію. Щоб підтвердити цю транзакцію, вона повинна посилатися на попередні. Це схоже на те, як блоки в Bitcoin посилаються на попередні блоки, але посилається на кілька транзакцій.

У деяких системах алгоритм обирає, на яких транзакціях ( або "порадах" ) нова транзакція повинна ґрунтуватися. Поради з більшою кумулятивною вагою — міра того, скільки підтверджень має шлях поради — швидше за все будуть обрані.

Транзакції, на яких будує Аліса, непідтверджені. Але як тільки Аліса посилається на них, вони стають підтвердженими. Транзакція Аліси зараз непідтверджена, тому інші повинні на неї спиратися, щоб її прийняли.

Користувачі з більшою ймовірністю підтверджують транзакції з "більшою" вагою, що забезпечує постійний ріст системи. Інакше нічого б не заважало користувачам продовжувати будувати на старих транзакціях.

З захищеністю від подвійних витрат у блокчейнах все просто. Одні й ті ж кошти не можуть бути витрачені двічі в одному блоці — вузли легко виявляють будь-які спроби та відхиляють блоки, що містять конфліктуючі транзакції. Оскільки генерація блоків є дорогою для майнерів, вони мають стимул чесно змагатися.

DAG також має механізми для запобігання подвійним витратам. Це дещо схоже, але без майнерів. Коли вузли підтверджують старі транзакції, вони оцінюють увесь шлях назад до першої транзакції DAG, щоб переконатися, що відправник має достатній баланс. Можуть бути кілька шляхів, але потрібно перевірити лише один.

Якщо користувачі будують на недійсному шляху, вони ризикують, що їхні транзакції будуть ігноруватися. Їхня транзакція може бути легітимною, але ніхто не хоче продовжувати цей конкретний шлях через попередні недійсні транзакції.

Це може спочатку здаватися нелогічним—хіба ви не опинитеся з кількома гілками, що не знають одна про одну? Чи не можуть люди витрачати ті самі гроші на цих різних гілках?

Хоча це можливо, це вирішується через алгоритми відбору, які віддають перевагу порадам з більшим кумулятивним вагою. З часом ви отримуєте одну гілку, яка значно сильніша за інші. Слабші відкидаються, і мережа продовжує будуватися на найважчій гілці.

Як і з блокчейнами, немає абсолютної фінальності — ви ніколи не можете бути на 100% впевненими, що транзакцію не буде скасовано. Хоча це надзвичайно малоймовірно, теоретично можливо "скасувати" блоки Bitcoin або Ethereum, скасовуючи всі транзакції всередині них. Чим більше блоків додано після блоку, що містить вашу транзакцію, тим більше ви можете бути впевнені в ній. Ось чому рекомендується чекати шість підтверджень перед витрачанням.

У DAG, таких як Tangle IOTA, існує концепція впевненості в підтвердженні. Алгоритм вибору запускається 100 разів, після чого обчислює, скільки разів ваша транзакція була безпосередньо або опосередковано схвалена у вибраних підказках. Чим вищий відсоток, тим більше ви можете бути впевненими, що транзакція залишиться "вsettled."

Це може здаватися, що це призводить до поганого користувацького досвіду. Але це не так. Якщо Аліса надсилає 10 MagicDAGTokens Бобу, їй не потрібно турбуватися про вибір правильних графів. За лаштунками, її гаманець може:

• Виберіть важливі поради ( пам'ятайте, що це ті, що мають найбільшу кількість підтверджень.

• Відстежте шлях попередніх транзакцій, переконавшись, що поради мають достатній баланс для витрат.

• Після задоволення вони додавали транзакцію до DAG, підтверджуючи транзакції, що на неї спираються.

Для Аліси це виглядає як звичайний робочий процес з криптовалютою. Вона вводить адресу Боба та суму, яку хоче витратити, а потім натискає "надіслати". Наведений вище список є доказом роботи, яку кожен учасник виконує при створенні транзакції.

➠ Хочете почати використовувати криптовалюти? Купуйте біткойн на Gate!

Плюси та мінуси спрямованих ациклічних графів

Переваги DAG

)# Швидкість

Не обмежуючись часом блоків, кожен може транслювати та обробляти свої транзакції в будь-який час. Немає обмежень на кількість транзакцій, які користувачі можуть подати, за умови, що вони підтверджують ранні.

Немає видобутку

DAG не використовують алгоритми консенсусу PoW, до яких ми звикли. Отже, їх вуглецевий слід є лише часткою від криптовалют, які покладаються на майнінг для забезпечення блокчейн-мереж.

Нульові комісії за транзакції

Без майнерів користувачі можуть транслювати свої транзакції без сплати комісій. Тим не менш, деякі транзакції все ще вимагають сплати невеликих комісій спеціальним типам вузлів. Низькі або нульові комісії є привабливими для мікроплатежів, оскільки високі мережеві комісії суперечать меті малих транзакцій.

Немає проблем зі масштабованістю

Не обмежені часовими рамками блоків, DAG можуть обробляти значно більше транзакцій на секунду, ніж традиційні мережі блокчейну. Багато прихильників вважають, що це зробить їх цінними у випадках використання Інтернету речей ###IoT###, де різні машини взаємодіятимуть одна з одною.

( Недоліки DAG

)# Не повністю децентралізовано

Протоколи, що залежать від DAG, мають різні централізовані елементи. Для деяких це має бути короткострокове рішення для управління мережею, але ще належить з'ясувати, чи можуть DAG процвітати без втручання третіх сторін. Якщо ні, вони піддаються атакам, які врешті-решт можуть скомпрометувати їхні мережі.

Неперевірено в масштабах

Хоча криптовалюти на основі DAG існують вже кілька років, вони ще далекі від широкого використання. Тому важко передбачити, які мотивації можуть мати майбутні користувачі для експлуатації системи.

Висновок

Направлені ациклічні графи безумовно є захоплюючою технологією для створення криптовалютних мереж. На сьогоднішній день відносно небагато проектів використовують цю структуру даних, і вони ще не повністю розроблені.

Проте, якщо вони зможуть реалізувати свій потенціал, вони підтримуватимуть високо масштабовані екосистеми. Технологія DAG має безліч застосувань у сферах, що вимагають високої пропускної здатності та безкоштовних послуг, таких як Інтернет речей ###IoT### та мікроплатежі.