理解有向无环图(DAG)：区块链的快速、可扩展替代方案

快速概述

有向无环图(DAGs)已经成为传统区块链技术的一个令人信服的替代方案。与将交易打包成区块的区块链不同，DAG将交易结构化为连接在流动网络中的独立节点。这一根本差异带来了令人印象深刻的优势：更快的处理时间、零或接近零的交易费用，以及显著更低的能耗。然而，尽管有这些好处，DAG技术仍处于早期阶段，尚未证明它能够在大规模上完全取代区块链。

DAG技术实际是如何工作的？

要理解DAG，可以将其视为图形而非链条。名称本身描述了结构：它是“有向”的(交易仅向一个方向流动)和“无环”的(它们从不回头)。

这是实际流程：

交易过程

在DAG网络中，每个交易都引用并验证一个或多个先前的交易。当您提交交易时，您必须首先确认早期未确认的交易——这些未确认的交易被称为“tips”。您对现有tips的确认使您的交易成为新的tip，它将等待下一个用户进行确认。这创建了不断相互构建的交易层。

双重支付保护

系统通过路径验证来防止欺诈。当节点验证较旧的交易时，他们会追溯整个历史到创世交易。这确保了余额充足，并且历史中没有无效的交易被掩埋。如果有人试图在欺诈交易上构建，他们自己的交易将被拒绝——即使这些交易在技术上是有效的。这创建了一个自我监管的网络，社区共同维护诚信。

无需挖矿

与区块链的高能耗挖矿不同，DAG系统不需要持续的计算验证。虽然一些DAG项目使用工作量证明，但它消耗的能量仅是区块链所需的一小部分。这消除了对挖矿奖励的需求，这就是为什么交易费用可以很低或者完全消除的原因。

有向无环图(DAG)与区块链：关键区别

这两种技术在加密领域中具有相似的目的——它们创建分布式、无需信任的网络。但其机制有显著差异。

区块链以固定的时间间隔创建区块，然后矿工对其进行验证。这个顺序的过程会造成瓶颈。DAG消除了这个中间步骤——每笔交易在到达时即被验证，使网络更快，更能响应用户需求。

现实世界的DAG项目

IOTA (MIOTA)

IOTA于2016年推出，通过其“Tangle”结构开创了DAG的应用。IOTA不是使用传统节点，而是使用tangle——多个节点的组合，共同验证交易。每个参与网络的用户必须验证两个先前的交易才能提交自己的交易。这使得网络完全去中心化且没有交易费用。IOTA因其超快的交易速度和对机器对机器(物联网)支付的关注而闻名。

纳米(XNO)

Nano采用一种混合方法，将有向无环图（DAG）与轻量级区块链元素相结合。每个用户维护自己的区块链作为个人账本，同时交易通过DAG网络流动。发送者和接收者都必须验证付款，确保安全而无需中心化验证。与IOTA一样，Nano提供零费用和卓越的速度，使其非常适合日常交易。

BlockDAG (BDAG)

BlockDAG融合了DAG和区块链的概念，通过专用的矿机和移动挖矿应用程序提供节能的挖矿方式。与比特币每4年减半的计划不同，BlockDAG每12个月减半，创造了一个更激进的供应减少模型。

为什么DAG对加密用户很重要

费用问题

传统区块链通常使得微支付变得不经济——交易费用超过支付本身。DAG通过消除挖矿激励来解决这个问题，使得真正的微支付成为可能，而无需支付比实际转移的价值更多的费用。

速度和效率

在没有区块时间限制的情况下，DAG网络可以即时处理交易。无需等待下一个区块——只需在交易通过网络时进行持续验证。

环境影响

随着加密货币的普及，能源消耗已成为一个有效的关注点。DAGs 消耗的电力远低于工作量证明区块链，这使得它们对注重环保的用户具有吸引力。

DAG优势：什么有效

✓ 即时处理 — 无区块创建延迟 ✓ 最低成本 — 零或可忽略的交易费用 ✓ 节能 — 区块链能耗的一小部分 ✓ 真正的可扩展性 — 随着更多用户参与，网络速度提高 ✓ 去中心化 — 所有用户参与验证

DAG挑战：什么不

✗ 中心化风险 — 许多DAG项目维护协调节点以确保网络稳定性，最初会导致中心化 ✗ 有限证明 — DAG 尚未像比特币或以太坊那样在大规模上经过战斗测试 ✗ 早期阶段 — 在区块链的采用、生态系统发展和真实世界应用案例方面仍落后数年 ✗ 理论缺口 — 在没有第三方协调的情况下，长期生存能力仍未得到验证

结论

有向无环图代表了分布式系统中一个引人注目的技术演变。它们解决了区块链所面临的真实问题——速度、成本和可扩展性。IOTA、Nano和BlockDAG证明了基于DAG的系统能够在特定应用场景中兑现它们的承诺。

然而，DAG技术并不是为了取代区块链。相反，它为优先考虑交易速度和成本的项目提供了一种替代方案。这项技术仍然年轻，限制仍在被发现，可能性尚待探索。随着加密领域的发展，区块链和DAG很可能会共存，各自服务于不同的用例和社区。真正的竞争不是DAG与区块链之间的竞争——而是随着采纳加速，哪种技术证明更具韧性、可扩展性和价值。