ما هو الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG)؟

الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG) هو هيكل بيانات من نظرية الرسوم البيانية، حيث يتم ربط العقد بحواف اتجاهية لا تعود أبداً إلى عقدة سابقة. وفي العملة الرقمية، يستبدل DAG السلسلة الخطية من الكتل بشبكة مترابطة من المعاملات، حيث تقوم كل معاملة جديدة بالتحقق من صحة معاملتين سابقتين أو أكثر.

إن DAG ليست نوعاً من أنواع البلوكتشين. فكل من البلوكتشين وDAG هما نوعان من تقنية توزيع دفتر الأستاذ (DLT)، ولكنهما يستخدمان هياكل بيانات مختلفة لتسجيل العمليات والتحقق من صحتها. وكلاهما يشتركان في هدف اللامركزية: المتمثل في إلغاء الحاجة إلى وجود سلطة مركزية للتحقق من عمليات تحويل القيمة وتسجيلها.

إذا كان البلوكتشين عبارة عن مسار سكة حديد واحد حيث يجب أن تتبع القطارات بعضها البعض بالتتابع، فإن تقنية DAG تشبه إلى حد كبير شبكة طرق المدينة حيث تسير مركبات متعددة في مسارات مختلفة في وقت واحد، ويتحرك النظام العام بشكل أسرع مع انضمام المزيد من المشاركين. إذا واجهت هذا المصطلح في ورق ابيض لـ عملة رقمية، فإن هذا الدليل يوضح معناه، وكيف يختلف عن البلوكتشين من الناحية المعمارية، وما هي المشاريع التي تستخدمه، وما هي مزاياه وقيوده الحقيقية.

توضيح: DAG والبلوكتشين هما نوعان متكافئان من تقنية توزيع دفتر الأستاذ. DAG ليست فئة فرعية أو تطورًا للبلوكتشين. كلاهما يحل نفس المشكلة من خلال تصميمات مختلفة هيكليًا.

DAG مقابل البلوكتشين: فهم الاختلاف

تحل تقنية البلوكتشين والـ DAG المشكلة الأساسية نفسها في تقنية توزيع دفتر الأستاذ، ولكنهما يتبعان نهجين مختلفين هيكلياً. تسجل تقنية البلوكتشين المعاملات في سلسلة خطية من الكتل التي يتم التحقق من صحتها بالتتابع، بينما تسجلها تقنية DAG كشبكة مترابطة من عُقد المعاملات حيث تقوم كل معاملة جديدة بالتحقق من صحة المعاملات السابقة مباشرة.

يجمع البلوكتشين المعاملات الفردية في كتل، ثم يربط تلك الكتل زمنيًا. يتطلب التحقق من صحة كتلة جديدة من المعدنين تشغيل آلية إثبات العمل (PoW)، مما يعني أن أجهزة الكمبيوتر المتخصصة تبذل قدرًا كبيرًا من الطاقة الحاسوبية لحل الألغاز الرياضية، أو مدققين يضعون رأس مال كضمان بموجب آلية إثبات الحصة (PoS). تحت الحمل الثقيل، يخلق هذا الهيكل التسلسلي اختناقًا: تنتظر المعاملات في طابور لتضمينها في الكتل، وترتفع الرسوم حيث يقدم المستخدمون عروضًا (مُنَاقَصَات) للحصول على الأولوية، ويصل حجم المعالجة إلى سقف تحدده حجم الكتلة وتوقيتها. يُعدّ رسم الغاز في شبكة إيثيريوم المثال الأكثر شيوعًا لهذه السوق الرسومية عند ازدحام الشبكة.

تصف البلوك تشين والمعضلة الثلاثية، وهي إطار عمل واسع الانتشار روّج له فيتاليك بوتيرين، التحدي الهندسي المتمثل في تحقيق اللامركزية والأمان جنباً إلى جنب مع قابلية التوسع في شبكة موزعة. تعطي شبكات البلوك تشين التقليدية مثل بيتكوين وإيثيريوم ما قبل الدمج (pre-Merge) الأولوية للامركزية والأمان، مع قبول محدودية قابلية التوسع كمقايضة. صُممت بنية الـ DAG لمعالجة قيد قابلية التوسع هذا بشكل مباشر، على الرغم من أنها تقدم مقايضات خاصة بها سيتم تناولها لاحقاً في هذا المقال.

يسبق بيتكوين شبكات العملات الرقمية القائمة على DAG بالكامل. استخدم تصميم بيتكوين لعام 2008 بلوكتشين خطيًا لحل مشكلة الإنفاق المزدوج، وسيتطلب التحويل إلى DAG إعادة تصميم جوهرية للبروتوكول من الصفر، وليس ترقية تدريجية. كما تعطي فلسفة تصميم بيتكوين المتحفظة الأولوية للأمان واللامركزية على تجارب الإنتاجية، مما يعني أن الهياكل القائمة على DAG تم بناؤها خصيصًا كمشاريع منفصلة بدلاً من التطور من بيتكوين.

لا يوجد هيكل أفضل عالميًا. يعطي البلوكتشين الأولوية للأمان المُختبر في المعارك ونظام بيئي ناضج للعقود الذكية؛ بينما تعطي DAG نظريًا الأولوية للإنتاجية والمعاملات الخالية من الرسوم لحالات الاستخدام عالية التردد ومنخفضة القيمة. يعتمد الهيكل المناسب على المتطلبات المحددة للتطبيق.

اللبنات الأساسية: مقدمة موجزة عن نظرية المخططات

المخطط، في الرياضيات وعلوم الحاسوب، هو مجموعة من العقد (تسمى أيضاً الرؤوس) المتصلة بواسطة الأضلاع. قبل فهم ما يميز المخطط الموجه غير الدوري (DAG)، يجب فهم المكونات الثلاثة لاسمه بشكل مستقل. رسمياً، يُعرّف المخطط الموجه غير الدوري بأنه G = (V, E) حيث V هي مجموعة من الرؤوس و E هي مجموعة من الأضلاع الموجهة بحيث لا تشكل أي سلسلة من الأضلاع دورة. بعبارات بسيطة: مجموعة من نقاط البيانات، متصلة بواسطة روابط أحادية الاتجاه، مع عدم وجود مسار يعود إلى نقطة بدايته.

كلمة "موجه" تعني أن كل ضلع له اتجاه محدد. إذا كان الضلع يمتد من العقدة A إلى العقدة B، فهذا لا يعني أن هناك ضلعاً يمتد من B عائداً إلى A. كلمة "لا دوري" تعني أنه يمكنك تتبع الأضلاع الموجهة للأمام إلى أبعد مدى تريده ولن تعود أبداً إلى عقدة قمت بزيارتها بالفعل. توضح شجرة العائلة كلتا الخاصيتين بشكل طبيعي: الآباء يشيرون إلى الأبناء (موجه)، ولا يمكنك أن تكون سلفاً لنفسك (لا دوري). اتبع أي مسار للأمام عبر الأجيال ولن تعود أبداً إلى حيث بدأت.

يكمن الفرق بين الرسم البياني العادي والرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG) في قيدين. فأي مجموعة من العقد المتصلة بحواف تُعد رسماً بيانياً. أما الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG)، فهو نوع محدد من الرسوم البيانية التي تتسم حوافها بالاتجاهية ولا يشكل فيها أي تسلسل من الحواف الموجهة دورة مغلقة. وفي شبكة عملة رقمية تعتمد على تقنية DAG، ستؤدي الدورات إلى خلق مفارقة منطقية: حيث تقوم المعاملة (أ) بتوثيق المعاملة (ب)، والتي بدورها توثق المعاملة (أ)، مما يجعل من المستحيل تحديد أيهما سبقت الأخرى أو ما إذا كانت أي منهما صالحة. لذا، يحافظ القيد غير الدوري على الترتيب السببي ويمنع تلك التبعية الدائرية.

هناك حاجة إلى توضيح قبل المتابعة. تحمل كلمة "عقدة" معنيين في عالم العملات الرقمية. في هذا المقال، تشير "العقدة" إلى معاملة ضمن بنية الرسم البياني. في المقابل، فإن "عقدة الشبكة" هي جهاز كمبيوتر يشارك في البروتوكول. عندما يظهر كلا المعنيين في نفس السياق، سيتم توضيح الفرق.

كيف تعمل تقنية الـ DAG؟

تعتمد شبكة العملة الرقمية القائمة على تقنية DAG في معالجة المعاملات على شبكة ذاتية التعزيز: إذ يجب على كل معاملة جديدة التحقق من صحة المعاملات السابقة قبل أن تقبلها الشبكة، مما يعني أن كل مشارك يساهم بشكل مباشر في عملية التأكيد بدلاً من انتظار فئة منفصلة من المعدنين أو المدققين للقيام بذلك. تخيل الأمر كأن هناك موظفاً جديداً يجب عليه مراجعة واعتماد عملين سابقين قبل أن يتم قبول ملفه الخاص في النظام؛ فكلما زاد عدد الموظفين المنضمين الذين يراجعون الأعمال السابقة، زادت سرعة إنجاز المهام المتراكمة.

إليك كيف تنتقل المعاملة عبر شبكة DAG:

1. يتم إنشاء معاملة جديدة كعقدة. يقوم المرسل بإنشاء معاملة، والتي تدخل في هيكل الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG) كعقدة جديدة، بانتظار ربطها بالعقد السابقة.
2. تختار المعاملة الجديدة معاملتين سابقتين أو أكثر وتتحقق من صحتهما. باستخدام خوارزمية اختيار، تشير المعاملة الجديدة إلى معاملات سابقة غير مؤكدة وتؤكد شرعيتها قبل أن يقبل الشبكة المعاملة الجديدة. في شبكة Tangle الخاصة بـ IOTA، تسمى هذه العملية باختيار الأطراف (tip selection)، وتستخدم مساراً عشوائياً مرجحاً لاختيار المعاملات السابقة التي ستتم الإشارة إليها.
3. تكتسب المعاملات السابقة المختارة وزناً تأكيدياً. أصبحت كل معاملة سابقة الآن مرتبطة بمعاملة لاحقة إضافية تشير إليها. وكلما زاد عدد المعاملات اللاحقة التي تشير إلى معاملة سابقة، زاد وزن تأكيدها وأصبحت أكثر تأكيداً.
4. تنتظر المعاملة الجديدة نفسها التأكيد. تظل كطرف غير مؤكد في الـ DAG حتى تقوم المعاملات اللاحقة بالتحقق من صحتها بدورها. النهائية هي احتمالية وتتعمق بمرور الوقت بدلاً من حدوثها في لحظة واحدة.
5. مع نمو نشاط الشبكة، تزداد الإنتاجية. كلما زاد عدد المعاملات التي تدخل الشبكة، زاد عدد المدققين المتاحين لتأكيد المعاملات السابقة. يعمل الازدحام في الـ DAG بشكل معاكس للازدحام في البلوكتشين: فالحجم الأكبر يسرع التأكيد بدلاً من إبطائه.

[رسم بياني: هيكل العقد والحواف في DAG يظهر 7 عقد معاملات (دوائر) متصلة بواسطة أسهم اتجاهية، حيث تشير كل معاملة جديدة إلى عقدتين سابقتين. يمتد الهيكل إلى الخارج بنمط شبكي من اليسار إلى اليمين، دون تشكيل حلقات أبداً. لوحة مقارنة تظهر البلوكتشين الخطي مع كتل متتابعة في سلسلة. نص بديل: "رسم بياني يوضح شبكة عملة رقمية تعتمد على الرسم البياني الموجه غير الحلقي (DAG) مع عقد معاملات متصلة بواسطة حواف اتجاهية بدون حلقات، بمقارنتها مع هيكل سلسلة البلوكتشين الخطي."]

تختار المعاملات الجديدة المعاملات السابقة التي سيتم التحقق منها باستخدام خوارزمية اختيار. وفي شبكة Tangle الخاصة بـ IOTA، تضمن خوارزمية اختيار الأطراف عدم بقاء المعاملات القديمة غير المؤكدة دون تحقق بشكل دائم، مما يوزع مهام التأكيد عبر الرسم البياني بالكامل بدلاً من تركيزها عند الأطراف.

لا تحقق المعاملة النهائية الفورية في شبكة DAG. تصبح مؤكدة تدريجياً كلما أشارت إليها معاملات لاحقة أكثر، وتُعامل المعاملات ذات التأكيد العالي على أنها غير قابلة للتغيير من الناحية العملية. تختلف هذه النهائية الاحتمالية عن النهائية القائمة على الكتل في البلوكتشين، لكنها تحقق نفس النتيجة الوظيفية في ظل نشاط كافٍ للشبكة.

إذًا، في غياب الكتل والمعدّنين، كيف تحقق شبكة DAG إجماعًا حول صحة المعاملات؟

كيف تحقق DAG الإجماع

يعني الإجماع في الشبكة الموزعة اتفاق جميع المشاركين على المعاملات الصحيحة وترتيبها، دون الاعتماد على سلطة مركزية للبت فيها. تمتلك شبكات DAG آليات إجماع؛ وهي تختلف هيكلياً عن آليات الإجماع القائمة على الكتل، ولا يعني ذلك غيابها.

يعمل إجماع الـ DAG من خلال التحقق التراكمي. فكل معاملة جديدة تتحقق من صحة المعاملات السابقة، وبذلك تنبثق الحالة المؤكدة لدفتر الأستاذ من الوزن المتراكم للمراجع المتبادلة بدلاً من سلسلة موثوقة واحدة. وتطبق ثلاثة بروتوكولات رئيسية هذا المبدأ بطرق متميزة:

• IOTA Tangle: اختيار الطرف بالاشتراك مع وزن التأكيد. تستخدم المعاملات الجديدة مسارًا عشوائيًا مرجحًا لاختيار المعاملات السابقة غير المؤكدة للتحقق منها، ويتعمق تأكيد المعاملة كلما أشارت إليها المزيد من المعاملات اللاحقة.
• Hedera Hashgraph: بروتوكول "ثرثرة حول الثرثرة" بالاشتراك مع التصويت الافتراضي. لا تشارك العقد المعاملات فحسب، بل أيضًا سجلات بالمعلومات التي شاركوها، مما يبني رسمًا بيانيًا موجّهًا (DAG) لأحداث الاتصال. يحدد التصويت الافتراضي على رسم DAG للأحداث هذا ترتيب الإجماع دون الحاجة إلى رسائل تصويت صريحة.
• Fantom Lachesis: تقنية تحمل الخطأ البيزنطي غير المتزامنة (aBFT) عبر ترتيب الرسم البياني الموجّه (DAG). تبني Lachesis رسمًا بيانيًا موجّهًا (DAG) لكتل الأحداث، وترتبها بشكل غير متزامن، وتنهي المعاملات على شبكة Opera الرئيسية (mainnet) دون انتظار وقت ثابت للكتلة.

العملات المشفرة DAG: تطبيقات العالم الحقيقي

تستخدم العديد من مشاريع العملات الرقمية DAG كهيكل بيانات أساسي أو طبقة توافق. توضح أبرز خمس تطبيقات كيف قامت فرق تصميم مختلفة بتطبيق نفس المفهوم الأساسي بطرق معمارية مميزة.

آيوتا والتانغل

IOTA هو توزيع دفتر الأستاذ القائم على الـ DAG والمصمم لحالات استخدام إنترنت الأشياء (IoT) والمدفوعات من آلة إلى آلة. تتطلب عملية تنفيذ الـ DAG الخاصة به، والتي تسمى Tangle، أن تتحقق كل معاملة من صحة معاملتين سابقتين بالضبط قبل أن يقبلها الشبكة. هذا المطلب الخاص بالتحقق، بالإضافة إلى عدم وجود معدنين لتعويضهم، ينتج عنه نموذج معاملات IOTA الخالي من الرسوم. تختار المعاملات الجديدة المعاملات السابقة التي سيتم التحقق من صحتها باستخدام خوارزمية اختيار الأطراف (tip selection algorithm)، وهي عملية مشي عشوائي مرجح عبر الأطراف غير المؤكدة في الـ Tangle. استخدمت IOTA في الأصل عقدة منسق (Coordinator) مركزي لمنع الهجمات خلال مرحلة النشاط المنخفض المبكرة للشبكة، وهو حل أمني وسط معروف تعمل مؤسسة IOTA على إزالته كجزء من خارطة طريق اللامركزية لـ IOTA 2.0. تم وصف الهندسة الأساسية في ورق ابيض IOTA Tangle بواسطة سيرجي بوبوف.

هيديرا هاشغراف

تتخذ هيديرا هاش غراف (Hedera Hashgraph) مسارًا معماريًا مختلفًا عن آيوتا (IOTA). فبدلاً من بناء رسم بياني موجّه غير دوري (DAG) للمعاملات بشكل مباشر، تستخدم هيديرا إجماع الهاش غراف لبناء DAG لأحداث الاتصال. وتتشارك العقد سجلات المعاملات وسجلات ما تمت مشاركته (بروتوكول القيل والقال عن القيل والقال)، ويحدد التصويت الافتراضي على DAG الحدث هذا ترتيب المعاملات دون رسائل تصويت صريحة. تدعي هيديرا أن إنتاجيتها تتجاوز 10,000 معاملة في الثانية (TPS) في ظروف الاختبار، مع رسوم منخفضة ونهائية في غضون ثوانٍ. تعمل الشبكة تحت إشراف مجلس إدارة من أعضاء من الشركات وليست مفتوحة المصدر، مما يمثل مقايضة للامركزية تم تقديمها مقابل استقرار الحوكمة. راجع وثائق إجماع هيديرا هاش غراف) للحصول على وصف البروتوكول الكامل.

نانو

نهج نانو متميز هيكلياً عن كل من IOTA و Hedera. فهو يستخدم بنية block-lattice، وهي أحد أشكال DAG حيث يحتفظ كل حساب بسلسلة كتل خاصة به وتترابط الحسابات معاً في بنية DAG. ينتج عن هذا التصميم معاملات بدون رسوم وشبه فورية دون الحاجة إلى منقبين أو مدققين. كانت نانو تُعرف سابقاً باسم RaiBlocks. تم وصف البنية المعمارية في Nano ورق ابيض.

فانتوم ولاخيسيس

تستخدم Fantom آلية التوافق Lachesis الخاصة بها، وهي بروتوكول يعتمد على تقنية DAG يعمل في طبقة التوافق بدلاً من طبقة تسجيل المعاملات كما هو الحال في Tangle التابعة لـ IOTA. تقوم Lachesis بترتيب الأحداث بشكل غير متزامن عبر هيكل DAG قبل تأكيدها النهائي على مينيت Opera، مما يحقق نهائية فورية تقريبًا ويُمكّن العقود الذكية المتوافقة مع EVM (المتوافقة مع آلة إيثيريوم الافتراضية). يتم وصف البنية في وثائق آلية توافق Fantom Lachesis.

أفالانش

تستخدم Avalanche بروتوكول إجماع قائم على الـ DAG تحديداً في سلسلة X-Chain (سلسلة التبادل)، مما يحقق إنتاجية عالية ونهائية للمعاملات في أقل من ثانية لعمليات نقل الأصول. تستخدم Avalanche تقنية الـ DAG في سلسلة X-Chain فقط، وليس عبر جميع سلاسلها. أما سلسلة C-Chain فهي متوافقة مع EVM وتدعم العقود الذكية باستخدام هيكل سلسلة خطي. راجع وثائق Avalanche X-Chain DAG للحصول على تفاصيل البروتوكول.

دعم العقود الذكية عبر منصات الـ DAG

تدعم بعض المنصات القائمة على تقنية الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG) العقود الذكية، ولكن يختلف هذا الدعم بشكل كبير عبر التطبيقات المختلفة، كما أنه يتأخر عمومًا عن منظومة إيثيريوم من حيث النضج. وتُعد العقود الذكية برامج ذاتية التنفيذ يتم نشرها على شبكة موزعة وتعمل تلقائيًا عند استيفاء شروط محددة مسبقًا.

مينيت Fantom Opera متوافقة مع EVM، مما يعني أنها تشغل نفس كود العقود الذكية مثل Ethereum. سلسلة C الخاصة بـ Avalanche متوافقة مع EVM أيضاً وتدعم بيئة عقود ذكية كاملة، على الرغم من أن سلسلة X فقط تستخدم الإجماع القائم على DAG. تدعم IOTA العقود الذكية عبر طبقة منفصلة لبروتوكول عقود IOTA الذكية بدلاً من دعمها أصلاً ضمن Tangle الأساسي. تدعم Hedera العقود الذكية من خلال خدمة Hedera للعقود الذكية الخاصة بها، وهي متوافقة مع EVM. عبر كل هذه التطبيقات، فإن نظم العقود الذكية أقل نضجًا من Ethereum، مع مجتمعات مطورين أصغر، وبروتوكولات أقل تدقيقًا، وبنية تحتية أقل لامركزية (DeFi) في طور الإنتاج.

مزايا DAG

يقدم التصميم المعماري لـ DAG عدة مزايا تشغيلية مقارنة بالبلوكتشين التقليدي، على الرغم من أن هذه المزايا تأتي مع مفاضلات حقيقية سيتم تناولها في القسم التالي.

قابلية التوسع النظرية. تزداد إنتاجية DAG مع نمو نشاط الشبكة: فالمزيد من المعاملات يعني المزيد من المدققين، مما يعني تأكيدًا أسرع. هذا هو عكس ازدحام البلوكتشين، حيث يؤدي الطلب المرتفع إلى إبطاء الشبكة وزيادة الرسوم. إن معالجة جانب قابلية التوسع من معضلة البلوك تشين الثلاثية هو الدافع المعماري الأساسي لتصميم DAG.

• معاملات بدون رسوم أو برسوم شبه معدومة. لا تتوفر في شبكات DAG (الرسم البياني الموجه غير الدوري) سوق لرسوم المعاملات نظراً لعدم وجود معدّنين أو مدققين للكتل يحتاجون إلى تعويض. تُعد شبكة Tangle الخاصة بـ IOTA هي المثال الأساسي المطبق فعلياً لهذا النموذج. يُرجى ملاحظة أن الجهاز الذي يرسل المعاملة لا يزال يتطلب موارد حوسبية؛ حيث يشير مصطلح "بدون رسوم" إلى غياب رسوم الشبكة، وليس انعدام التكلفة تماماً.

• معالجة المعاملات المتوازية. يتم التحقق من صحة معاملات متعددة في وقت واحد عبر شبكة DAG، بدلاً من الانتظار للاضمام إلى كتلة بشكل تسلسلي. تساهم هذه المعالجة المتوازية في تحقيق إنتاجية فعالة أسرع في ظل ظروف النشاط المرتفع مقارنة بالتحقق التسلسلي لسلسلة واحدة.

• كفاءة الطاقة. لا تتطلب شبكات DAG تعديناً بنظام إثبات العمل، مما يلغي عملية حل الألغاز الحسابية المستهلكة للطاقة بشكل كثيف والتي تعتمد عليها سلاسل الكتل (blockchains) التي تتبع نمط بيتكوين. ويتم توزيع عمل التحقق على مقدمي المعاملات بدلاً من تركيزه في أجهزة تعدين متخصصة.

جدوى المعاملات الصغيرة. النموذج الخالي من الرسوم يجعل المعاملات عالية التردد ومنخفضة القيمة مجدية اقتصاديًا. هذه هي الخاصية المعمارية التي تجعل DAG مرشحًا لتطبيقات الدفع الخاصة بإنترنت الأشياء (IoT) والآلة إلى الآلة (M2M)، حيث تتجاوز الرسوم لكل معاملة قيمة المعاملة نفسها.

القيود والمخاطر المتعلقة بتقنية DAG

مزايا DAG واقعية من حيث البنية، وكذلك قيودها. فإن فهم كليهما ضروري لتقييم مدى مصداقية الادعاءات التقنية لمشروع قائم على DAG.

الإنفاق المزدوج هو محاولة إنفاق نفس وحدة العملة الرقمية مرتين قبل تأكيد المعاملة الأولى. تمنع تقنية البلوكتشين ذلك بجعل إعادة كتابة السلسلة المتسلسلة مكلفة رياضياً؛ حيث يحتاج المهاجم إلى التحكم في أكثر من 50% من قوة التعدين في الشبكة لتنفيذ عملية إعادة الكتابة. أما تقنية DAG، فتمنع الإنفاق المزدوج من خلال شبكة من عمليات التحقق المتبادلة: فالمعاملة التي تتعارض مع معاملة سابقة تم التحقق منها بالفعل لن تتم الإشارة إليها بواسطة المعاملات اللاحقة، مما يؤدي فعلياً إلى رفض الفرع غير الصالح من الرسم البياني المؤكد. ومع ذلك، فإن آلية الحماية هذه تتسم بنقطة ضعف هيكلية ترتبط ارتباطاً مباشراً بالقيد الأول أدناه.

• الثغرة الأمنية في ظل انخفاض حجم المعاملات. عندما تحتوي شبكة DAG على عدد قليل من المستخدمين النشطين، يكون وزن التأكيد عبر الرسم البياني متناثرًا. يمكن للمهاجم بسهولة أكبر إرسال معاملات متضاربة تطغى على وزن التأكيد المشروع ويتم قبولها في الرسم البياني. هذا هو الانعكاس الهيكلي لميزة القابلية للتوسع في DAG: فالميزة نفسها التي تجعل DAG أسرع في ظل النشاط العالي تجعلها أضعف في ظل النشاط المنخفض.

• عدم نضج العقود الذكية. تمتلك معظم تطبيقات DAG الخالصة أنظمة بيئية للعقود الذكية أقل تطوراً من Ethereum. وهذا يحد من إمكانات تطوير التطبيقات اللامركزية (dApp) والبنية التحتية DeFi على المنصَّات الأصلية لـ DAG. وتتم تغطية التفاصيل الخاصة بكل منصة في قسم دعم العقود الذكية أعلاه.

• تنازلات المركزية في الشبكات في مراحلها المبكرة. استخدمت IOTA في الأصل عقدة منسق مركزي لمنع الهجمات قبل أن يصبح نشاط شبكتها كافياً لتوفير ثقل تأكيد مناسب بشكل مستقل. تعمل Hedera Hashgraph تحت إشراف مجلس إدارة من أعضاء من الشركات الكبرى. غالباً ما تطلبت شبكات DAG في مراحلها المبكرة تدابير مركزية مؤقتة أو هيكلية لضمان الأمان قبل الوصول إلى اللامركزية الكاملة.

• غير مُثبتة على نطاق واسع. تُعد مزايا معدل نقل البيانات لتقنية DAG نظرية إلى حد كبير أو تم إثباتها فقط في ظروف اختبار خاضعة للرقابة. كما أن بيانات أداء الإنتاج طويل المدى محدودة مقارنة بسجل بيتكوين (Bitcoin) الممتد لأكثر من 15 عاماً واختبارات الضغط لعدة سنوات لشبكة إيثيريوم (Ethereum) تحت حمل DeFi حقيقي.

• محدودية أدوات المطورين ونضج النظام البيئي. تفتقر معظم منصات DAG إلى التنوع الواسع في أدوات المطورين، والمكتبات المدققة، والبنية التحتية المختبرة فعلياً التي راكمها نظام إيثيريوم (Ethereum) البيئي على مدار سنوات. يواجه المطورون الذين يبنون على منصات DAG عدداً أقل من التطبيقات المرجعية، ومجتمع مواهب أصغر، وأكواداً برمجية أقل اختباراً من قِبل المجتمع للاستفادة منها.

أمن DAG: هجوم الـ 34% ومخاطر النشاط المنخفض

تواجه شبكات DAG مخاطر أمنية محددة تزداد خطورة عندما يكون عدد المستخدمين النشطين في الشبكة قليلاً، وفهم هذه المخاطر يفسر سبب قيام بعض تطبيقات DAG بتقديم تنازلات تتعلق بالمركزية، والتي قد تبدو بخلاف ذلك متناقضة مع أهداف اللامركزية الخاصة بها.

هجوم 34% هو المكافئ الوظيفي لهجوم 51% الخاص بالبلوكتشين، على الرغم من أن العتبة المحددة تختلف حسب البروتوكول ولا ينبغي اعتبارها ثابتًا عالميًا. في شبكة DAG، يمكن لخصم يسيطر على حصة كافية من نشاط معاملات الشبكة أن يحاول إنتاج معاملات متعارضة تطغى على وزن التأكيد الشرعي للرسم البياني. نظرًا لأن التأكيد في DAG يعتمد على مراجع المعاملات التراكمية بدلاً من العمل الحسابي أو رأس المال المخاطر، فإن المهاجم ذي الموارد الجيدة على شبكة ذات نشاط منخفض يتمتع بتأثير أكبر نسبيًا على الفروع التي تتراكم فيها المعاملات. تختلف عتبة الهجوم حسب تصميم البروتوكول ومستوى نشاط الشبكة.

كانت عقدة المنسق (Coordinator) الأصلية في IOTA استجابة مباشرة لهذه الثغرة الأمنية. وقد عمل المنسق كنقطة تفتيش مركزية منعت تأكيد الفروع غير الصالحة خلال الفترة التي لم يكن فيها لشبكة Tangle حجم معاملات عضوي كافٍ لتأمين نفسها. وقد كشفت IOTA عن ذلك باعتباره تنازلاً معروفاً لصالح المركزية، وتعمل على إزالته في IOTA 2.0. ويمثل مجلس إدارة Hedera شكلاً مختلفاً من المقايضة ذاتها: استقرار الحوكمة وضمان الأمان مقابل تقليل اللامركزية. ولا تزال نماذج أمان DAG كفئة قيد النضج مقارنة بسجل بيتكوين الحافل والمختبر على مدار أكثر من 15 عاماً من ظروف التشغيل الفعلية التنافسية.

حالات الاستخدام الواقعية لتقنية DAG

إن بنية DAG الخالية من الرسوم وإنتاجيتها غير المحدودة نظرياً تجعلها مناسبة هيكلياً للتطبيقات التي تجعل فيها رسوم معاملات البلوكتشين الجدوى الاقتصادية غير مجدية. وتبرز فئتان بشكل رئيسي: إنترنت الأشياء (IoT) وشبكات الدفع من آلة إلى آلة، وأنظمة التسوية عالية الإنتاجية التي تتطلب عمليات نقل للقيمة المتناهية الصغر خالية من الرسوم على نطاق واسع.

DAG وإنترنت الأشياء (IoT)

يشير مصطلح إنترنت الأشياء (IoT) إلى المليارات من الأجهزة المادية المتصلة بالشبكة والتي تتواصل وتتبادل البيانات والقيمة بشكل مستقل، بدءاً من الأجهزة المنزلية الذكية إلى المستشعرات الصناعية وصولاً إلى المركبات المتصلة. وتحتاج هذه الأجهزة بشكل متزايد إلى إجراء مدفوعات لبعضها البعض أو لمزودي الخدمة، بمبالغ صغيرة جداً وبوتيرة متكررة لدرجة أن أي رسوم لكل معاملة تجعل الجدوى الاقتصادية غير ممكنة.

تخيل مركبتك ذاتية القيادة تقترب من نقطة رسوم على الطريق السريع وتقوم بتسوية الرسوم تلقائيًا، دون الحاجة إلى تفويض بشري ودون أن تستهلك رسوم الغاز قيمة أكبر من قيمة الرسوم نفسها. نموذج DAG الخالي من الرسوم يجعل هذه التسوية مجدية اقتصاديًا على نطاق مليارات المعاملات، حيث ستجعل رسوم البلوكتشين حالة الاستخدام بأكملها غير عملية.

يمكن لعداد كهرباء ذكي تسوية مدفوعات استهلاك الطاقة بين أسرة ومزود طاقة كل 15 دقيقة، بمبالغ صغيرة جدًا بحيث لا تكون أي رسوم معاملة على البلوكتشين متناسبة. تزيل بنية DAG حاجز الرسوم هذا، مما يسمح بتسوية دقيقة في الوقت الفعلي، وهو ما كان سيتطلب بخلاف ذلك تجميع المعاملات لجعل الرسوم مجدية.

في سلسلة التوريد التصنيعية، تشتري أجهزة الاستشعار الصناعية قراءات البيانات من بعضها البعض في سوق بيانات آلة لآلة (M2M)، حيث تحمل كل حزمة بيانات قيمة مالية دقيقة. رسوم الغاز الخاصة بالبلوكتشين ستجعل شراء كل حزمة غير اقتصادي؛ بنية DAG الخالية من الرسوم تزيل هذا القيد وتمكّن سوقًا حقيقيًا للبيانات المولدة آليًا على نطاق دقيق.

DAG في الأوراق البيضاء للعملات الرقمية: دليل القارئ

يُعد الورق الابيض للعملة الرقمية وثيقة تقنية ينشرها الفريق المؤسس للمشروع، وتصف هذه الوثيقة بنية المشروع وآلية التوافق الخاصة به، إلى جانب اقتصاديات الرموز ومقترح القيمة. وقد أرسى هذا التقليد ساتوشي ناكاموتو في عام 2008 عبر وثيقة Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System,، وهي الوثيقة المنشورة باسم مستعار والتي قدمت هيكل بيانات البلوكتشين وهذا النوع من المؤلفات في آن واحد. يُستخدم مصطلح "ورق ابيض" بشكل فضفاض في مجال العملات الرقمية؛ فبعض الوثائق هي أوراق تقنية دقيقة رياضياً، بينما يمثل البعض الآخر مواد تسويقية تتبنى مسمى "ورق ابيض" لإضفاء المصداقية. لذا، احرص على ضبط توقعاتك وفقاً لذلك عند قراءة الورق الابيض لأي مشروع DAG.

تظهر بنية DAG عادةً في قسم "الهندسة" أو "التصميم التقني" من الورق الابيض. تصف المشاريع التي تستخدم DAG بنيتها باستخدام تدوين نظرية الرسم البياني، وغالبًا ما تتضمن مخطط طوبولوجيا DAG يوضح العقد والحواف الموجهة، ثم تشرح آلية التوافق المطبقة فوق تلك البنية. عندما تواجه مصطلحات DAG في ورقة بيضاء، فإن المسرد التالي يغطي المصطلحات التي ستراها بشكل شائع.

مصطلحات الورق ابيض الشائعة لـ DAG:

• طوبولوجيا DAG - الترتيب الهيكلي للعقد والحواف الاتجاهية في تنفيذ DAG المحدد
• رسم بياني للمعاملات غير الدوري - مصطلح بديل لـ DAG مستخدم في بعض ورق ابيض
• Tangle - تنفيذ DAG الخاص بـ IOTA، حيث تقوم كل معاملة بالتحقق من صحة معاملتين سابقتين
• إجماع قائم على DAG - إجماع يتم تحقيقه من خلال هيكل DAG بدلاً من الكتل المتسلسلة
• رسم بياني موجه - رسم بياني تكون فيه للحواف اتجاهات؛ الـ DAG هو رسم بياني موجه مع القيد الإضافي المتمثل في كونه غير دوري
• Vertex (رأس) - مصطلح نظرية الرسم البياني للعقدة؛ يُستخدم بالتبادل في أوصاف ورق ابيض الرسمية
• اختيار الطرف (Tip selection) - الخوارزمية لاختيار المعاملات السابقة غير المؤكدة التي ستقوم معاملة جديدة بالتحقق من صحتها

ثلاثة أوراق بيضاء لـ DAG تستحق المعرفة كنقاط مرجعية. ورق IOTA Tangle الأبيض من Serguei Popov,) المعنون رسمياً بـ "The Tangle"، يصف الخصائص الرياضية لهيكل DAG الخاص بـ IOTA، بما في ذلك خوارزمية اختيار الرأس ونموذج التأكيد الاحتمالي. تغطي وثائق إجماع Hedera Hashgraph) بروتوكول "ثرثرة حول الثرثرة" وآلية التصويت الافتراضي بتفصيل تقني. تصف وثائق مؤسسة Fantom بنية إجماع Lachesis aBFT وعلاقتها بترتيب أحداث DAG.

عندما تفتح ورق ابيض لمشروع DAG، تحقق من هذه العناصر الخمسة في قسم المعمارية:

1. نوع هيكلية DAG. هل يوضح الورق ابيض ما إذا كان يتم استخدام DAG في طبقة المعاملات (مثل Tangle الخاص بـ IOTA، حيث تكون كل معاملة عقدة) أو طبقة التوافق (مثل Lachesis الخاص بـ Fantom، حيث يتم ترتيب الأحداث عبر DAG قبل التثبيت النهائي)؟ هذه تطبيقات مختلفة من الناحية الهيكلية ولها خصائص أمان وقابلية توسع مختلفة.
2. آلية التوافق. كيف تصل الشبكة إلى اتفاق بشأن الحالة الصالحة لدفتر الحسابات؟ ابحث عن الآليات المسماة: اختيار الأطراف (tip selection)، ونقل الشائعات (gossip-about-gossip)، و aBFT، والتصويت الافتراضي. إن الورق ابيض الذي يصف التوافق فقط على أنه "المعاملات تصادق على المعاملات" دون تسمية الآلية، يغفل تفاصيل تقنية جوهرية.
3. نموذج الأمان. كيف تمنع الشبكة الهجمات عندما يكون حجم المعاملات منخفضاً؟ ما هو حد الهجوم، وهل يقر الورق ابيض بأن هذا الحد يختلف حسب مستوى نشاط الشبكة؟ إن الأوراق البيضاء التي تغفل مناقشة الأمان في حالات النشاط المنخفض تترك ثغرة هيكلية معروفة.
4. تصميم اللامركزية. هل هناك عقد منسقة، أو مجالس إدارة، أو تدابير مركزية أخرى؟ إذا كان الأمر كذلك، فما هو المسار المعلن نحو إزالتها؟ لقد اضطرت كل من IOTA و Hedera إلى تقديم تنازلات تتعلق بالمركزية؛ والورق ابيض الموثوق يقر بذلك بدلاً من ادعاء اللامركزية الكاملة.
5. ادعاءات الأداء مع المنهجية. هل تشمل أرقام عدد المعاملات في الثانية (TPS) ظروف الاختبار وحجم الشبكة؟ يجب التعامل بشك مع ادعاءات TPS غير المؤهلة دون سياق، مثل "إنتاجية غير محدودة" بدون نموذج أو "10,000 TPS" بدون وصف للاختبار.

تمنحك هذه العناصر الخمسة إطارًا لتقييم ما إذا كانت ادعاءات الورقة البيضاء لـ DAG ذات مصداقية، وما إذا كانت البنية تمثل مساهمة مبتكرة أو تطبيقًا قياسيًا لأنماط معروفة.

الأسئلة الشائعة حول DAG

هل DAG نوع من أنواع البلوكتشين؟

لا. يعد كل من DAG و البلوكتشين أنواعاً من تقنية توزيع دفتر الأستاذ (DLT)، لكنهما يستخدمان هياكل بيانات مختلفة جوهرياً. يسجل البلوكتشين المعاملات في كتل متسلسلة مرتبطة في سلسلة؛ بينما يسجل DAG المعاملات كشبكة مترابطة من عُقد المعاملات حيث تصادق كل معاملة جديدة على المعاملات السابقة. لا يعتبر أي منهما فئة فرعية من الآخر.

كيف يحقق DAG الإجماع؟

تحقق شبكات DAG الإجماع من خلال التحقق التراكمي من المعاملات بدلاً من إنشاء كتل متسلسل. تقوم كل معاملة جديدة بالتحقق من صحة المعاملات السابقة، مما يبني شبكة من التأكيدات المتبادلة؛ فكلما زاد عدد المعاملات اللاحقة التي تشير إلى معاملة سابقة، زادت درجة تأكيدها. وتختلف الآلية المحددة حسب البروتوكول: يستخدم نظام Tangle الخاص بـ IOTA اختيار الأطراف ووزن التأكيد، بينما يستخدم Hedera Hashgraph أسلوب "gossip-about-gossip" مقترناً بالتصويت الافتراضي، ويستخدم نظام Lachesis الخاص بـ Fantom تحمل الأخطاء البيزنطية غير المتزامنة (aBFT) عبر ترتيب أحداث DAG.

هل DAG أفضل من البلوكتشين؟

لا يوجد أحدهما أفضل عالميًا؛ فهما يمثلان مفاضلات معمارية مختلفة تناسب حالات استخدام متنوعة. نظريًا، يوفر DAG إنتاجية أعلى، ومعاملات بدون رسوم، وقابلية توسع أفضل للتطبيقات عالية التردد ومنخفضة القيمة مثل مدفوعات إنترنت الأشياء (IoT)؛ توفر البلوكتشين أمانًا تم اختباره على نطاق واسع، ونظامًا بيئيًا لعقود ذكية أكثر نضجًا، وسجلًا أطول في بيئات التشغيل الفعلية. تعتمد البنية الصحيحة على المتطلبات المحددة للتطبيق.

ما هي العيوب الرئيسية لـ DAG؟

تشمل القيود الرئيسية لشبكات DAG ضعفًا أمنيًا في ظل حجم معاملات منخفض، حيث يجعل وزن التأكيد المتناثر الشبكة أكثر عرضة لهجمات منسقة. تتمتع شبكات DAG أيضًا بدعم أقل نضجًا للعقود الذكية مقارنةً بإيثيريوم عبر معظم التطبيقات، والعديد من شبكات DAG البارزة قدمت تنازلات بشأن المركزية لأسباب أمنية، بما في ذلك عقدة المنسق التاريخية لـ IOTA ونموذج مجلس الحوكمة الخاص بـ Hedera. تظل مزايا إنتاجية DAG نظرية إلى حد كبير، مع بيانات إنتاج تجريبية محدودة مقارنةً بسجلات البلوكتشين التي تمتد لعقد من الزمان.

ما هي العملات المشفرة التي تستخدم DAG؟

تعد أبرز خمسة تطبيقات للعملات الرقمية القائمة على DAG هي آيوتا (Tangle، تركز على إنترنت الأشياء وبدون رسوم)، وهيديرا هاشغراف (إجماع هاشغراف من فئة المؤسسات)، ونانو (هيكل شبكة الكتل، مدفوعات فورية بدون رسوم، والمعروفة سابقاً باسم RaiBlocks)، وفانتوم (طبقة إجماع Lachesis DAG، وعقود ذكية متوافقة مع EVM)، وأفالانش (سلسلة X القائمة على DAG لتبادل الأصول عالي الإنتاجية).

ما هو الـ DAG في ورق ابيض لعملة رقمية؟

عندما يصف ورق ابيض لعملة رقمية بنيته بأنها تعتمد على DAG، فهذا يعني أن المشروع يسجل المعاملات أو يرتبها باستخدام هيكل رسم بياني شبيه بالويب بدلاً من سلسلة خطية من الكتل. توصف بنية DAG عادةً في قسم "البنية" أو "التصميم التقني" من ورق ابيض، باستخدام مصطلحات مثل "طوبولوجيا DAG"، "رسم بياني للمعاملات غير الحلقية"، "تانجل" (Tangle)، "اختيار القمة"، أو "الإجماع المعتمد على DAG".

أبرز النقاط

• يعد الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG) هيكلاً للبيانات من نظرية الرسوم البيانية حيث يتم ربط عقد المعاملات بواسطة حواف اتجاهية لا تعود أبداً إلى الوراء، مما يؤدي إلى إنشاء توزيع دفتر الأستاذ يشبه الشبكة بدلاً من سلسلة خطية.
• لا يعد DAG نوعاً من البلوكتشين. فكلاهما نوعان من تقنية توزيع دفتر الأستاذ (DLT)؛ حيث يستخدمان هياكل بيانات مختلفة لحل نفس المشكلة المتمثلة في تسجيل المعاملات لامركزية.
• الميزة المعمارية الأساسية لـ DAG هي نظرياً معدل إنتاجية ذاتي التوسع: إذ يؤدي ارتفاع حجم المعاملات إلى تسريع التأكيد بدلاً من إبطائه، مع عدم الحاجة إلى سوق رسوم معاملات لتعويض المعدنين.
• تتمثل القيود الأساسية لـ DAG في الضعف الأمني في ظل انخفاض نشاط الشبكة، ودعم عقد ذكي أقل نضجاً من إيثيريوم، والتنازلات المتعلقة بالمركزية في بعض تطبيقات المراحل المبكرة، ومحدودية نضج النظام البيئي للمطورين مقارنة بمنصات البلوكتشين الراسخة.
• أبرز خمسة تطبيقات لـ عملة رقمية قائمة على DAG هي IOTA (the Tangle) و Hedera Hashgraph و Nano و Fantom (Lachesis) و X-Chain الخاصة بـ Avalanche.
• عند تقييم ورق ابيض لمشروع DAG، تحقق من خمسة أمور: نوع طبولوجيا DAG، و آلية التوافق، والنموذج الأمني عند النشاط المنخفض، وتصميم اللامركزية، وما إذا كانت ادعاءات أداء TPS تتضمن منهجية الاختبار.

تم إدراج روابط الأوراق البيضاء الأساسية لكل من IOTA وHedera Hashgraph وFantom عبر هذا المقال لمزيد من الدراسة التقنية المتعمقة.

هذا المقال مخصص للأغراض التعليمية والمعلوماتية فقط. لا يوجد شيء في هذا المقال يشكل نصيحة استثمارية، أو نصيحة مالية، أو توصية بشراء أو بيع أو الاحتفاظ بأي عملة رقمية. تنطوي استثمارات العملة الرقمية على مخاطر جسيمة، بما في ذلك خطر الخسارة الكاملة. قم بإجراء بحثك الخاص واستشر مستشاراً مالياً مؤهلاً قبل اتخاذ قرارات الاستثمار.