Що таке орієнтований ациклічний граф (DAG)?

Орієнтований ациклічний граф (DAG) — це значна технологічна інновація у сфері криптовалют і блокчейну. Блокчейн-технологія докорінно змінила фінансовий сектор, відкривши нові переваги для користувачів порівняно з класичними банківськими системами. DAG — це альтернативний підхід до розподіленого реєстру. У криптоспільноті DAG розглядають як перспективну технологію, яка може посилити або конкурувати з блокчейн-рішеннями. У статті аналізується сутність DAG, принцип його роботи та роль у криптовалютній екосистемі.

DAG проти блокчейн-технології

Орієнтований ациклічний граф (DAG) — це інструмент моделювання й структурування даних, який використовують окремі криптовалюти замість класичної блокчейн-архітектури. DAG часто іменують "blockchain killer" (технологія, що може витіснити блокчейн), що стало основою дискусій про ймовірну зміну лідера технологій у криптоіндустрії. Проте блокчейн залишається основою для більшості рішень у криптосекторі.

Архітектура DAG побудована на графі з вершинами (колами) та ребрами (лініями). Вершина — це окрема активність або транзакція, яку додають у мережу. Ребра визначають послідовність підтвердження та валідації транзакцій. Рух ребер завжди односторонній, що і відображено у назві: орієнтований ациклічний граф. "Орієнтований" означає напрям потоку, "ациклічний" — відсутність циклів, тобто вершини не повертаються назад і створюють структуру, що рухається тільки вперед.

Така структура даних особливо ефективна для моделювання, адже DAG дозволяє аналізувати взаємозв'язки між різними змінними. Дослідники можуть бачити, як змінні впливають одна на одну в системі. У криптовалютних проєктах дані DAG дозволяють досягати консенсусу у розподілених мережах без необхідності класичного блокування даних, пропонуючи унікальний спосіб організації та валідації транзакцій.

У чому різниця між DAG і блокчейном?

DAG і блокчейн виконують схожі завдання у криптовалютній екосистемі, але між ними є важливі відмінності. Основна різниця — у структурі даних: DAG не формує блоки, як блокчейн. Транзакції накладаються одна на одну, створюючи багатошарову архітектуру без окремих блоків.

Блокчейн виглядає як лінійний ланцюг блоків, а DAG — як граф з вузлами. Оригінальна структура даних DAG визначає інший спосіб обробки й перевірки транзакцій. Відсутність блоків означає, що немає часу на їх створення, отже транзакції можуть проходити швидше, а масштабованість зростає у порівнянні з традиційними блокчейн-мережами.

Як працює технологія DAG?

Принцип роботи DAG базується на спеціальній системі підтвердження транзакцій. DAG-системи складаються з вершин (кіл) і ребер (ліній), де кожна вершина містить окрему транзакцію з даними DAG. Транзакції вибудовуються шарами, що формує розгалужену мережу взаємопов’язаних транзакцій.

Під час ініціації транзакції користувач повинен підтвердити щонайменше одну попередню транзакцію. Такі транзакції називають "tips" (непідтверджені транзакції, що чекають валідації). Щоб створити нову транзакцію, користувачі перевіряють tips, а їхня транзакція стає новим tip і очікує наступного підтвердження. Це формує самодостатню систему, де спільнота постійно створює нові шари транзакцій і органічно розширює мережу.

У технології реалізовані механізми захисту від подвійного витрачання. Під час перевірки старих транзакцій вузли простежують увесь шлях до генезис-транзакції, аналізуючи історичні дані DAG. Завдяки цьому перевіряють валідність балансу і легітимність транзакцій. Якщо користувач будує транзакцію на основі недійсного шляху, мережа її ігнорує. Легітимні транзакції також можуть бути відхилені, якщо вони приєднуються до шляху з фальшивими попередніми транзакціями, що захищає всю систему і дані DAG.

Для чого застосовують DAG?

Технологія DAG має важливі функції у криптовалютній екосистемі. Основне — це підвищення ефективності обробки транзакцій порівняно з блокчейн-системами завдяки особливій структурі даних DAG. Відсутність блоків усуває затримки, пов’язані зі створенням та майнінгом, користувачі можуть надсилати транзакції безперервно. Потрібно лише підтверджувати попередні транзакції.

Енергоефективність — ще одна значна перевага DAG. На відміну від блокчейнів із енергоємними алгоритмами PoW, криптовалюти на основі DAG споживають мінімум енергії. Деякі реалізації DAG застосовують PoW, але енергозатрати все одно нижчі, завдяки ефективному обробленню та зберіганню даних DAG.

DAG — оптимальне рішення для мікроплатежів. У блокчейн-реєстрах комісії часто перевищують суму мікротранзакції. DAG-системи здебільшого не мають комісій або вони низькі, тому підходять для мікротранзакцій. Навіть при навантаженні мережі комісії залишаються стабільними й низькими, оскільки структура даних DAG дозволяє паралельно обробляти багато транзакцій.

Які криптовалюти використовують DAG?

Хоча DAG вважається більш ефективною технологією, її впровадили небагато криптовалютних проєктів. Яскравий приклад — IOTA, що розшифровується як Internet of Things Application. IOTA (MIOTA) здобула популярність завдяки швидкості, масштабованості, безпеці, захисту приватності та цілісності даних. Платформа використовує вузли й "tangles" (комбінації вузлів, які підтверджують транзакції через структуру DAG). Для підтвердження власної транзакції користувач має перевірити дві інші, що забезпечує децентралізацію мережі, бо всі учасники беруть участь у консенсусі.

Nano — ще один приклад DAG, але платформа поєднує DAG і блокчейн. Всі дані передаються через вузли, а кожен користувач має власний гаманець із блокчейн-елементами. Для валідації потрібне підтвердження відправника і отримувача. Nano відома швидкістю, масштабованістю, захистом приватності, безпекою і відсутністю комісій, що стало можливим завдяки ефективній обробці даних DAG.

BlockDAG також використовує DAG, пропонуючи енергоефективні майнінг-установки і мобільний застосунок для майнінгу BDAG-токенів. На відміну від чотирирічного циклу халвінгу Bitcoin, BDAG впроваджує щорічний халвінг кожні 12 місяців, а структура даних DAG підтримує унікальну модель токеноміки.

Переваги та недоліки DAG

DAG має і переваги, і обмеження, які слід враховувати під час оцінки системи управління даними DAG.

Серед основних переваг — висока швидкість транзакцій, оскільки DAG не обмежується часом створення блоків, а транзакції можна проводити у будь-який момент, окрім підтвердження попередніх транзакцій. Структура даних DAG дає змогу паралельно обробляти транзакції, що підвищує пропускну здатність. Технологія практично не потребує комісій або вони мінімальні, оскільки немає етапу майнінгу з винагородами, хоча іноді стягуються невеликі збори за спеціальні вузли. Це робить DAG практичним для мікротранзакцій. Екологічна стійкість — ще одна перевага, бо DAG не покладається на PoW-алгоритми, як блокчейни, тому споживає менше енергії і має низький вуглецевий слід. Також DAG забезпечує масштабованість, оскільки немає затримок на створення блоків, а архітектура даних DAG підтримує горизонтальне масштабування без обмежень.

Серед недоліків — питання децентралізації, бо деякі DAG-протоколи містять централізовані елементи. Деякі проєкти використовують це як стартовий етап для мережі, але DAG ще не довів здатність функціонувати без зовнішнього контролю. Без такого нагляду мережа може стати вразливою до атак, що загрожує цілісності даних DAG. Технологія DAG не проходила тестування у масштабах, порівняних із блокчейн-протоколами. Хоча вона існує кілька років, рівень впровадження не відповідає масовим рішенням, як Layer-2, тобто ефективність структури даних DAG під великим навантаженням ще недостатньо досліджена.

Висновок

Орієнтовані ациклічні графи — це перспективна технологічна інновація з великим потенціалом для криптовалютної сфери. DAG має чіткі переваги над блокчейном: нижчі комісії, кращу масштабованість і менше енергоспоживання завдяки ефективному управлінню даними DAG. Але технологія ще розвивається і стикається з проблемами, які не дозволяють їй стати повноцінною альтернативою блокчейну. Поточні питання децентралізації та відсутність масштабних тестів потрібно вирішити для масового впровадження DAG.

Технологія знаходиться на стадії розвитку, її можливості та обмеження ще вивчаються. Однак переваги DAG вже очевидні, особливо у структурі й обробці даних порівняно з класичними блокчейн-архітектурами. Криптовалютна спільнота очікує подальшого розвитку та появи нових кейсів використання. DAG, ймовірно, стане доповненням до блокчейну, а не повною заміною, пропонуючи рішення для проєктів зі специфічними вимогами та унікальними можливостями DAG. У міру розвитку технології та зростання кількості експериментальних проєктів її реальний потенціал і роль у майбутньому розподілених реєстрів стануть зрозумілішими, особливо коли розробники знайдуть нові способи використання структур даних DAG для інноваційних застосувань.

FAQ

Що означає DAG?

DAG — це орієнтований ациклічний граф, структура даних, яку застосовують у блокчейн-технологіях для швидких і масштабованих транзакцій.

Що таке файл DAG?

Файл DAG — це орієнтований ациклічний граф, який використовують для ефективного зберігання та валідації даних у процесах обробки і блокчейн-технологіях.