O que é um Directed Acyclic Graph (DAG)?

A tecnologia Directed acyclic graph (DAG) destacou-se como uma inovação de relevo no universo das criptomoedas e do blockchain. Embora o blockchain tenha revolucionado o setor financeiro ao introduzir múltiplos benefícios face aos sistemas bancários tradicionais, o DAG constitui uma alternativa à tecnologia de registos distribuídos. Entre a comunidade cripto, muitos consideram o DAG como uma tecnologia potencialmente disruptiva, capaz de complementar ou mesmo rivalizar com as soluções baseadas em blockchain. Este artigo analisa o conceito de DAG, o seu funcionamento e o seu papel no ecossistema das criptomoedas.

DAG vs Tecnologia Blockchain

Um directed acyclic graph (DAG) é uma ferramenta de modelação e organização de dados que algumas criptomoedas utilizam como alternativa à arquitetura tradicional do blockchain. Frequentemente designada como "blockchain killer", a tecnologia DAG tem alimentado o debate sobre a possibilidade de substituir o blockchain como tecnologia dominante no setor das criptomoedas. Contudo, o blockchain mantém-se como a tecnologia de referência em todo o universo cripto.

A base estrutural do DAG assenta num grafo composto por círculos e linhas. Cada círculo, denominado vértice, representa uma atividade ou transação individual a adicionar à rede. As linhas, conhecidas como arestas, indicam a ordem de aprovação e validação das transações. Estas linhas têm apenas um sentido, o que justifica o nome da tecnologia: directed acyclic graph. O termo "directed" refere-se ao fluxo unidirecional, e "acyclic" significa que os vértices nunca regressam ao ponto de partida, originando uma estrutura que avança de forma contínua.

Esta estrutura de dados é especialmente útil para aplicações de modelação de dados, permitindo aos utilizadores analisar e observar as relações entre várias variáveis. Os investigadores podem compreender como diferentes variáveis se influenciam mutuamente no sistema. Em aplicações de criptomoeda, os dados DAG permitem alcançar consenso em redes distribuídas sem necessidade de criar blocos tradicionais, oferecendo uma abordagem inovadora à organização e validação das informações transacionais.

Qual a diferença entre um DAG e um Blockchain?

Apesar de os DAG e os blockchains desempenharem funções semelhantes no ecossistema das criptomoedas, existem diferenças essenciais entre estas tecnologias. A principal distinção reside na estrutura dos dados: os DAG não criam blocos como os blockchains. Em vez disso, as transações são construídas diretamente sobre transações anteriores, gerando uma arquitetura de dados em camadas, sem blocos individualizados.

Visualmente, os blockchains apresentam-se como uma cadeia linear de blocos conectados, ao passo que os DAG assumem a forma de grafos com nós interligados. Esta diferença na disposição dos dados DAG conduz a variações marcantes na forma como as transações são processadas e validadas. A ausência de blocos nos sistemas DAG elimina o tempo necessário à criação de blocos, possibilitando um processamento mais rápido das transações e maior escalabilidade face às redes blockchain tradicionais.

Como funciona a tecnologia DAG?

O funcionamento da tecnologia DAG assenta num sistema singular de validação de transações. Os sistemas baseados em DAG são compostos por vértices (círculos) e arestas (linhas), sendo que cada vértice representa uma transação individual com dados DAG específicos. As transações são sobrepostas em camadas, formando uma rede que se expande continuamente através de transações interligadas.

Ao iniciar uma transação, o utilizador tem de confirmar pelo menos uma transação anterior submetida antes da sua. Estas transações anteriores denominam-se "tips" – transações pendentes de validação. Para submeter uma nova transação, é necessário validar estas tips; de seguida, a transação do utilizador converte-se numa nova tip, aguardando validação de outros participantes. Este mecanismo cria um sistema dinâmico e auto-sustentável, em que a comunidade constrói sucessivas camadas de transações, acrescentando novos dados DAG e permitindo o crescimento orgânico da rede.

O sistema integra mecanismos de segurança robustos para prevenir ataques de double-spending. Ao confirmar transações antigas, os nós percorrem e analisam todo o percurso até à transação inicial, verificando todo o histórico de dados DAG. Esta validação minuciosa garante saldos adequados e legitimidade de todas as transações anteriores. Os utilizadores que tentem construir sobre percursos de transações inválidas arriscam-se a ver as suas transações ignoradas pela rede. Mesmo transações legítimas podem ser rejeitadas se estiverem ligadas a caminhos que contenham operações fraudulentas, o que assegura a integridade global da rede e dos respetivos dados DAG.

Para que serve o DAG?

A tecnologia DAG tem diversas aplicações cruciais no ecossistema das criptomoedas. O seu principal uso consiste em processar transações de forma mais eficiente do que os sistemas blockchain convencionais, graças à sua estrutura de dados DAG. A inexistência de blocos elimina tempos de espera associados à criação e mineração, permitindo a submissão contínua de transações. O único requisito passa pela confirmação de transações anteriores antes de avançar com novas operações.

A eficiência energética é outra mais-valia da tecnologia DAG. Ao contrário dos blockchains, que dependem de algoritmos de consenso Proof of Work (PoW) com elevado consumo energético e computacional, as criptomoedas baseadas em DAG consomem apenas uma fração dessa energia. Embora algumas variantes de DAG ainda utilizem PoW, os requisitos energéticos são substancialmente inferiores aos da mineração blockchain, em parte devido à forma eficiente como os dados DAG são processados e armazenados.

Os DAG revelam-se especialmente valiosos para o processamento de micropagamentos. Os registos distribuídos baseados em blockchain enfrentam frequentemente desafios com transações de valor reduzido, dado que as comissões podem exceder o próprio montante do pagamento. Os sistemas DAG, normalmente, não implicam comissões de processamento ou aplicam apenas pequenas taxas de nó, tornando-os ideais para microtransações. Mesmo em períodos de congestão da rede, estas taxas mantêm-se baixas e estáveis, pois a estrutura de dados DAG permite o processamento paralelo de múltiplas transações.

Que criptomoedas utilizam DAG?

Apesar da perceção generalizada quanto à elevada eficiência do DAG, apenas um número restrito de projetos de criptomoeda adotou esta tecnologia. A IOTA é um exemplo de referência, sendo o nome um acrónimo de Internet of Things Application. Lançada há vários anos, a IOTA (MIOTA) destacou-se pela rapidez das transações, escalabilidade, segurança, privacidade e integridade dos dados. A plataforma recorre a nós e "tangles" – conjuntos de múltiplos nós que validam transações através de estruturas DAG. Cada utilizador deve verificar duas transações para obter aprovação da sua, assegurando a total descentralização da rede através da participação de todos no algoritmo de consenso.

A Nano representa outro caso relevante de implementação DAG, adotando uma abordagem híbrida ao conjugar tecnologias DAG e blockchain. A plataforma transmite os dados por nós, sendo cada utilizador responsável pela sua própria carteira, que incorpora elementos de blockchain. A validação das transações requer confirmação por parte do remetente e do destinatário. A Nano consolidou a reputação de rapidez, escalabilidade, segurança, proteção da privacidade e inexistência de comissões, sustentada pelo processamento eficiente dos dados DAG.

A BlockDAG também utiliza tecnologia DAG, disponibilizando dispositivos de mineração de baixo consumo energético e uma aplicação móvel para minerar tokens BDAG. Ao contrário do ciclo de halving de quatro anos do Bitcoin, a BDAG realiza halvings anuais a cada 12 meses, com a estrutura de dados DAG a suportar este modelo tokenómico distinto.

Vantagens e desvantagens do DAG

Tal como qualquer tecnologia, o DAG apresenta benefícios e limitações que importa considerar na avaliação da sua abordagem à gestão de dados DAG.

O DAG proporciona vantagens expressivas. A rapidez nas transações é um dos principais benefícios, já que não está condicionado por tempos de criação de bloco, permitindo processar operações a qualquer momento, sem limites, para além da confirmação de transações anteriores. A estrutura de dados DAG possibilita o processamento paralelo, aumentando substancialmente a capacidade operacional. A tecnologia implica normalmente comissões nulas ou reduzidas, dado que não existe mineração com recompensas associadas, embora algumas variantes possam cobrar pequenas taxas para funções específicas de nó. Isto torna o DAG especialmente competitivo para microtransações. A sustentabilidade ambiental é igualmente relevante, uma vez que a tecnologia não depende de algoritmos PoW na mesma medida que os blockchains, resultando em consumos energéticos inferiores e pegadas de carbono reduzidas. Por fim, o DAG revela elevada escalabilidade, graças à ausência de tempos de bloco e períodos de espera, e à arquitetura que permite escalabilidade horizontal praticamente ilimitada.

Não obstante, o DAG enfrenta desafios. Persistem preocupações relativas à descentralização, pois alguns protocolos baseados em DAG apresentam elementos centralizados. Muitos projetos assumem esta centralização como solução temporária para viabilizarem as redes, mas o DAG ainda não demonstrou viabilidade autónoma sem intervenção de terceiros. Sem supervisão, as redes podem ficar vulneráveis a ataques que comprometam a integridade dos dados DAG. Adicionalmente, a tecnologia DAG ainda não foi testada em larga escala, ao nível dos protocolos blockchain estabelecidos. Apesar da sua maturidade, o DAG não atingiu taxas de adoção comparáveis a outras soluções, como as tecnologias Layer-2, pelo que o desempenho da estrutura de dados DAG sob cargas extremas permanece, em parte, por provar.

Conclusão

Os directed acyclic graphs constituem uma inovação tecnológica de grande interesse, com potencial relevante no setor das criptomoedas. Os DAG oferecem vantagens claras face ao blockchain, incluindo comissões mais baixas, maior escalabilidade e menor consumo energético graças à gestão eficiente dos dados DAG, mas a tecnologia ainda está numa fase prematura, enfrentando desafios que impedem a sua afirmação plena frente ao domínio do blockchain. Limitações como a descentralização e a falta de testes em larga escala deverão ser superadas para viabilizar uma adoção em massa do DAG.

Esta tecnologia encontra-se em fase de desenvolvimento, com muitas das suas potencialidades e limitações por explorar. Ainda assim, as vantagens do DAG são promissoras, sobretudo na forma como a estruturação e o processamento dos dados DAG podem ser otimizados face às arquiteturas blockchain convencionais. A comunidade cripto observa com expectativa a evolução desta tecnologia, à medida que surgem novos casos de utilização. Em vez de substituir o blockchain, o DAG poderá afirmar-se como solução complementar, oferecendo alternativas para projetos com necessidades específicas alinhadas com as suas características. Com a evolução da tecnologia e a multiplicação de projetos com implementações DAG, o seu verdadeiro potencial e relevância no futuro dos registos distribuídos tornar-se-ão mais evidentes, sobretudo à medida que os programadores encontram novas formas de explorar as estruturas de dados DAG em aplicações inovadoras.

FAQ

O que significa DAG?

DAG é a sigla de Directed Acyclic Graph, uma estrutura de dados utilizada em tecnologia blockchain para transações mais rápidas e escaláveis.

O que é um ficheiro DAG?

Um ficheiro DAG representa um Directed Acyclic Graph, utilizado no processamento de dados e na tecnologia blockchain para armazenamento eficiente e validação de dados.