有向非巡回グラフ (DAG) とは何ですか？

有向非巡回グラフ（DAG）とは、グラフ理論におけるデータ構造の一つであり、ノードが方向性のあるエッジで結ばれ、以前のノードに戻るようなループが発生しないものを指します。暗号資産において、DAGは直線的なブロックの連鎖の代わりに、相互に接続された取引の網目構造を採用しており、それぞれの新しい取引が2つ以上の過去の取引を検証する仕組みになっています。

DAGはブロックチェーンの一種ではありません。ブロックチェーンとDAGはどちらも分散型台帳技術（DLT）の一種ですが、取引の記録と検証には異なるデータ構造を使用します。両者とも非中央集権化という目標を共有しており、価値の移転を検証・記録するための中央機関の必要性を排除しています。

ブロックチェーンが、列車が順番に互いを追いかける必要がある単一の鉄道線路だとすると、DAG技術は、複数の車両が同時に異なるルートを走行する都市の道路網に似ており、参加者が増えるにつれてシステム全体がより速く動作します。もし暗号資産のホワイトペーパーでこの用語に遭遇した場合、このガイドでは、その意味、ブロックチェーンとの構造的な違い、採用しているプロジェクト、そしてその実際の利点と限界について解説します。

明確化： DAGとブロックチェーンは、分散型台帳技術の同等の種類です。DAGはブロックチェーンの下位分類や進化ではありません。それらは構造的に異なる設計によって、同じ問題を解決します。

DAG vs. ブロックチェーン：違いを理解する

ブロックチェーンとDAGは分散型台帳技術における同じ根本的な課題を解決しますが、構造的には異なるアプローチを採用しています。ブロックチェーンは、順次検証されたブロックの線形なチェーンに取引を記録しますが、DAG（有向非巡回グラフ）は、新しい取引が以前の取引を直接検証する、相互に接続された取引ノードの網目として記録します。

ブロックチェーンは個々のトランザクションをブロックにまとめ、それらのブロックを時系列に沿って連結します。新しいブロックのバリデーションには、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）を実行するマイナー、つまり数学的なパズルを解くために膨大な計算エネルギーを消費する特化型のコンピュータ、あるいはプルーフ・オブ・ステーク（PoS）の下で資産をステーキングするバリデーターを必要とします。負荷が高まると、この逐次的なアーキテクチャがボトルネックとなり、トランザクションがブロックへの格納を待つキューに並び、ユーザーが優先権を求めて入札することで手数料が高騰し、スループットはブロックサイズとタイミングによって決定される上限に達します。イーサリアムのガス代は、こうした混雑下での手数料市場の最も広く知られた例です。

ヴィタリック・ブテリン氏によって広められ、広く用いられているフレームワークである「ブロックチェーンのトリレンマ」は、分散型ネットワークにおいて、分散化とセキュリティ、そしてスケーラビリティを同時に実現するという技術的な課題を指します。ビットコインやマージ（Merge）前のイーサリアムといった従来のブロックチェーンは、分散化とセキュリティを優先しており、そのトレードオフとしてスケーラビリティの制限を受け入れています。DAGのアーキテクチャはこのスケーラビリティの制約に直接対処するように設計されていますが、本記事の後半で説明するように、独自のトレードオフも生じます。

BitcoinはDAGベースの暗号資産ネットワークの登場以前から存在しています。Bitcoinの2008年の設計は、二重支払い問題を解決するために線形ブロックチェーンを使用しており、それをDAGに切り替えるには、インクリメンタルなアップグレードではなく、根本的なプロトコル再設計を一から行う必要があります。Bitcoinの保守的な設計思想は、スループット実験よりもセキュリティと分散化を優先するため、DAGベースのアーキテクチャはBitcoinから進化するのではなく、専用のプロジェクトとして構築されました。

どちらのアーキテクチャが普遍的に優れているということはありません。ブロックチェーンは、実績のあるセキュリティと成熟したスマートコントラクトのエコシステムを優先します。DAGは理論上、高頻度・低価値のユースケースにおいて、スループットと手数料無料のトランザクションを優先します。適切なアーキテクチャは、アプリケーションの特定の要件によって異なります。

構成要素：グラフ理論の概要

数学および情報科学におけるグラフとは、辺（エッジ）によって接続されたノード（頂点）の集合です。DAGが具体的に何を意味するのかを理解する前に、その名称を構成する3つの要素をそれぞれ個別に理解する必要があります。厳密には、DAGはG = (V, E)と定義され、ここでVは頂点の集合、Eは閉路を形成する辺の列を含まない有向辺の集合です。平易な言葉で言えば、出発点にループバックするパスがない、一方通行のリンクで接続されたデータポイントの集まりです。

「有向」という言葉は、各辺が特定の向きを持っていることを意味します。辺がノードAからノードBへ向かう場合、それは必ずしもノードBからノードAへ向かう辺があることを意味しません。「非巡回」という言葉は、方向性のある辺をたどってどこまで進んでも、既に訪れたノードに二度と戻らないことを意味します。家系図は、これら両方の性質を自然に示しています。親は子に向かっており（有向）、自分自身が自分自身の祖先になることはありません（非巡回）。世代を進むどんな経路をたどっても、出発点にループして戻ることは決してありません。

単純なグラフとDAG（有向非巡回グラフ）の違いは、2つの制約にあります。エッジで結ばれたノードの集合はすべてグラフです。DAGはグラフの特殊な形式であり、エッジに方向性があり、有向エッジのシーケンスがサイクル（循環）を形成しないものを指します。暗号資産のDAGネットワークにおいて、サイクルは論理的なパラドックスを引き起こします。つまり、トランザクションAがトランザクションBを検証し、それがさらにトランザクションAを検証するという状態になり、どちらが先に発生したのか、あるいはどちらが有効なのかを確定させることが不可能になります。非巡回という制約は、因果関係の順序を維持し、そのような循環参照を防ぐ役割を果たします。

続行する前に、1つの定義の明確化が必要です。「ノード」という言葉は、暗号資産において2つの意味を持ちます。本記事において、ノードはグラフ構造内のトランザクションを指します。対照的に、ネットワークノードはプロトコルに参加しているコンピュータを指します。両方の意味が同じ文脈で登場する場合、その区別を明示します。

DAGの仕組み

DAGベースの暗号資産ネットワークは、自己強化型のウェブを通じてトランザクションを処理します。新しいトランザクションは、ネットワークによって承認される前に、必ず先行するトランザクションを検証する必要があります。これは、マイナーやバリデーターのような独立したクラスを待つのではなく、各参加者が直接確認に貢献することを意味します。新しい従業員が、自分の提出物がシステムに受理される前に、過去の2つの作業をレビューして承認しなければならないようなものだと考えてください。より多くの従業員が参加し、以前の作業をレビューするほど、バックログはより速く解消されます。

DAGネットワークにおいて、トランザクションがどのように処理されるかは以下の通りです：

1. 新しいトランザクションがノードとして作成されます。 送信者はトランザクションを生成し、それがグラフ構造の新しいノードとしてDAGに入り、先行ノードに接続されるのを待ちます。
2. 新しいトランザクションが2つ以上の先行トランザクションを選択・検証します。 選択アルゴリズムを使用して、新しいトランザクションは未確認の先行トランザクションを参照し、ネットワークが新しいトランザクションを受け入れる前にそれらの正当性を確認します。IOTAのTangleでは、このプロセスはチップ選択と呼ばれ、どの先行トランザクションを参照するかを選択するために加重ランダムウォークを使用します。
3. 選択された先行トランザクションは確認重み（confirmation weight）を獲得します。 各先行トランザクションは、それを参照する後続トランザクションが1つ増えます。後続トランザクションが先行トランザクションを参照するほど、その確認重みは高くなり、より確認された状態になります。
4. 新しいトランザクション自体が確認を待ちます。 後続トランザクションが順番に検証するまで、DAG内の未確認のチップとして待機します。最終性は確率的であり、単一の瞬間に発生するのではなく、時間とともに深まります。
5. ネットワークアクティビティが増加するにつれて、スループットは向上します。 より多くのトランザクションがネットワークに入ると、先行トランザクションを確認するバリデーターも増えます。DAGにおける輻輳はブロックチェーンの輻輳とは逆の働きをし、高トラフィック量で確認が遅くなるのではなく、速くなります。

[DIAGRAM: DAGノード・エッジ構造。7つのトランザクションノード（円）が方向性のある矢印で接続されており、各新しいトランザクションは2つの先行ノードを指し示しています。構造は左から右へウェブ状に広がり、ループすることはありません。対照パネルは、チェーン内の連続したブロックを持つ線形ブロックチェーンを示しています。Alt text: 「サイクルがなく、方向性のあるエッジで接続されたトランザクションノードを持つ Directed Acyclic Graph（DAG）暗号資産ネットワークが、線形ブロックチェーン構造と対比されている図。」]

新しいトランザクションは、選択アルゴリズムを使用して、どの以前のトランザクションを検証するかを選択します。IOTAのTangleでは、ティップ選択アルゴリズムにより、古い未確認トランザクションが永久に未検証のままになることを防ぎ、検証作業をティップに集中させるのではなく、グラフ全体に分散させます。

DAGでは、トランザクションは即時の最終確定を得られません。後続のトランザクションがそれを参照するにつれて、徐々に確認度が増していき、十分に確認されたトランザクションは実質的に不変とみなされます。この確率的な最終確定は、ブロックチェーンのブロックベースの最終確定とは異なりますが、十分なネットワークアクティビティがあれば、同じ機能的な結果をもたらします。

それでは、ブロックもマイナーも存在しない場合、DAGネットワークはどのようにしてどのトランザクションが有効であるかについて合意を形成するのでしょうか？

DAGがコンセンサスを形成する仕組み

分散型ネットワークにおけるコンセンサスとは、中央集権的な仲介者に依存することなく、全ての参加者がどのトランザクションが有効か、またその順序について合意することです。DAGネットワークにはコンセンサス機構が存在しますが、それらはブロックベースのコンセンサスとは構造的に異なっており、欠如しているわけではありません。

DAGコンセンサスは累積検証によって機能します。新しいトランザクションは先行するトランザクションを検証するため、台帳の確定状態は、単一の権威あるチェーンからではなく、相互参照の累積的な重みから形成されます。3つの主要なプロトコルが、この原則をそれぞれ異なる方法で実装しています：

["- IOTA Tangle: チップ選択と確認重み付けの組み合わせ。新しいトランザクションは、重み付けされたランダムウォークを使用して、検証対象となる以前の未確認トランザクションを選択します。トランザクションの確認は、より多くの後続トランザクションがそれを参照するにつれて深まります。","- Hedera Hashgraph: ゴシップ・アバウト・ゴシッププロトコルと仮想投票の組み合わせ。ノードはトランザクションだけでなく、共有した情報に関する記録も共有し、コミュニケーションイベントのDAGを構築します。このイベントDAGに対する仮想投票により、明示的な投票メッセージを必要とせずにコンセンサス順序が決定されます。","- Fantom Lachesis: DAG順序付けによる非同期ビザンチン耐障害性 (aBFT)。LachesisはイベントブロックのDAGを構築し、それらを非同期で順序付けし、固定ブロック時間を待たずにOpera メインネットでトランザクションを最終化します。"]

DAG暗号資産：実社会での実装

いくつかの暗号資産プロジェクトは、DAGをコアデータ構造またはコンセンサスレイヤーとして使用しています。最も著名な5つの実装は、異なる設計チームが同じ基本概念をアーキテクチャ的に異なる方法でどのように適用したかを示しています。

IOTAとTangle

IOTAは、モノのインターネット（IoT）のユースケースおよびマシン間決済向けに設計された、DAGベースの分散型台帳です。Tangleと呼ばれるそのDAG実装では、ネットワークがトランザクションを受け入れる前に、各トランザクションが正確に2つの先行トランザクションを検証する必要があります。この検証要件は、報酬を支払うマイナーが存在しないことと相まって、IOTAのフィーレス（手数料無料）トランザクションモデルを生み出しています。新規トランザクションは、Tangleの未確認のチップを横断する加重ランダムウォークであるチップ選択アルゴリズムを使用して、どの先行トランザクションを検証するかを選択します。IOTAは当初、ネットワークの初期の低活動期における攻撃を防ぐために集権型コーディネーターノードを使用していましたが、これはIOTA財団がIOTA 2.0の分散化ロードマップの一環として削除に取り組んでいる既知のセキュリティ上の妥協点でした。基本的なアーキテクチャは、セルゲイ・ポポフによるIOTA Tangleホワイトペーパー.)で説明されています。

Hedera Hashgraph

Hedera Hashgraphは、IOTAとは異なるアーキテクチャのアプローチを採用しています。トランザクションのDAGを直接構築するのではなく、Hederaはハッシュグラフ・コンセンサスを使用して、通信イベントのDAGを構築します。ノードはトランザクション履歴と、何を共有したかの記録（ゴシップ・アバウト・ゴシップ・プロトコル）を共有し、このイベントDAG上でのバーチャル・ボーティング（仮想投票）によって、明示的な投票メッセージなしにトランザクションの順序を決定します。Hederaは、テスト環境において秒間10,000件（TPS）を超えるスループット、低コストの振込手数料、および数秒でのファイナリティ（決済確定）を達成していると主張しています。このネットワークは企業メンバーで構成される運営評議会のもとで運営されており、オープンソースではありません。これは、ガバナンスの安定性と引き換えに行われた分散化のトレードオフを象徴しています。プロトコルの詳細な説明については、Hedera Hashgraphコンセンサス・ドキュメント)を参照してください。

Nano

Nanoのアプローチは、IOTAおよびHederaとは構造的に異なります。これは、各アカウントが独自のブロックチェーンを維持し、アカウントがDAG構造でリンクされているDAGのバリアントであるブロックラティス構造を使用しています。この設計により、マイナーやバリデーターなしで、手数料無料、ほぼ瞬時のトランザクションが実現します。Nanoは以前、RaiBlocksとして知られていました。アーキテクチャはNano ホワイトペーパー.で説明されています。

FantomとLachesis

Fantomは、IOTAのTangleのようなトランザクション記録レイヤーではなく、コンセンサスレイヤーで動作するDAGベースのプロトコルであるLachesisコンセンサスメカニズムを使用しています。Lachesisは、Operaメインネット上で確定させる前に、DAG構造を介して非同期にイベントを順序付けし、ほぼ即時のファイナリティを実現するとともに、EVM互換（Ethereum Virtual Machine互換）のスマートコントラクトを可能にします。このアーキテクチャは、Fantom Lachesisコンセンサスドキュメント.

アバランチ

Avalancheは、特にそのX-Chain（エクスチェンジチェーン）においてDAGベースのコンセンサスプロトコルを採用しており、アセット転送において高いスループットと1秒未満のファイナリティを実現しています。AvalancheはX-ChainのみでDAGを使用しており、すべてのチェーンで使用しているわけではありません。C-ChainはEVM互換であり、線形チェーン構造を使用してスマートコントラクトをサポートしています。プロトコルの詳細については、Avalanche X-Chain DAG ドキュメント を参照してください。

DAGプラットフォームにおけるスマートコントラクトのサポート

いくつかのDAGベースのプラットフォームはスマートコントラクトをサポートしていますが、そのサポートは実装ごとに大きく異なり、一般的にイーサリアムのエコシステムと比較して成熟度が遅れています。スマートコントラクトとは、分散型ネットワークにデプロイされ、事前に決められた条件が満たされると自動的に実行される自己実行型のプログラムです。

FantomのOperaメインネットはEVM互換性があり、Ethereumと同じスマートコントラクトコードを実行できることを意味します。AvalancheのC-ChainもEVM互換性があり、完全なスマートコントラクト環境をサポートしていますが、X-ChainのみがDAGベースのコンセンサスを使用しています。IOTAは、基本的なTangle内でネイティブにではなく、分離されたIOTA Smart Contracts Protocolレイヤーを介してスマートコントラクトをサポートしています。Hederaは、EVM互換性のあるHedera Smart Contract Serviceを通じてスマートコントラクトをサポートしています。これらのすべての実装において、スマートコントラクトのエコシステムはEthereumよりも成熟度が低く、開発者コミュニティは小規模で、監査済みのプロトコルは少なく、本番環境での分散型金融(DeFi)インフラストラクチャは less です。

DAGのメリット

DAGの設計構造は、従来のブロックチェーンと比較して複数の運用上の利点をもたらしますが、これらの利点には次のセクションで説明する実質的なトレードオフが伴います。

• 理論上のスケーラビリティ。 DAGのトループットは、ネットワークアクティビティが増加するにつれて向上します。つまり、トランザクションが増えるほどバリデータも増え、確認速度が速くなることを意味します。これは、需要の高まりによってネットワークが低速化し、手数料が高騰するブロックチェーンの混雑とは正反対の性質です。ブロックチェーンのトリレンマにおけるスケーラビリティの頂点を解決することが、DAG設計の核心的なアーキテクチャ上の動機となっています。

• 手数料無料またはそれに近いトランザクション。 DAGネットワークには、補償すべきマイナーやブロックバリデーターが存在しないため、トランザクション手数料市場がありません。IOTAのTangleはこのモデルの主要な実用例です。送信デバイスには計算リソースが引き続き必要であり、「手数料無料」とはネットワーク手数料の不存在を指すもので、いかなるコストの不存在を意味するものではないことに注意してください。

• 並列トランザクション処理。 単一チェーンのシーケンシャル（逐次的）な検証と比較して、DAGウェブ全体で複数のトランザクションを同時に検証します。シーケンシャルなブロックの組み込みを待つ必要がないため、アクティビティが多い状況下で実効スループットの高速化に貢献します。

• エネルギー効率。 DAGネットワークはプルーフ・オブ・ワーク（PoW）マイニングを必要とせず、ビットコインスタイルのブロックチェーンが依存しているエネルギー集約型の計算パズル解決を排除します。検証作業は、専門的なマイニングハードウェアに集中するのではなく、トランザクション送信者に分散されます。

• マイクロトランザクションの実現可能性：手数料無料モデルにより、高頻度かつ少額のトランザクションが経済的に実現可能になります。これは、トランザクションごとの手数料が取引額自体を上回ってしまうような、モノのインターネット（IoT）やマシン・ツー・マシン（M2M）決済アプリケーションにおいて、DAGが有力な候補となるアーキテクチャ上の特性です。

DAGの限界とリスク

DAGの利点はアーキテクチャ上実在するものであり、その制限もまた同様です。DAGベースのプロジェクトの技術的主張が信頼に値するかどうかを評価するには、その両方を理解することが不可欠です。

二重支払いとは、最初のトランザクションが確認される前に、同じ暗号資産の単位を二度使おうとする試みです。ブロックチェーンは、連続するチェーンを数学的に書き換えるのが高コストになるようにすることでこれを防ぎます。攻撃者が書き換えを実行するには、ネットワークのマイニングパワーの50%超を制御する必要があります。DAGは、相互検証の網を通じて二重支払いを防ぎます。すでに検証済みの先行トランザクションと競合するトランザクションは、後続のトランザクションによって参照されず、結果として確認済みグラフから無効なブランチが拒否されます。しかし、この保護メカニズムには構造的な弱点があり、これは以下の最初の制限に直接関連しています。

• 取引量が少ない場合のセキュリティ脆弱性。 DAGネットワークでアクティブユーザーが少ない場合、グラフ全体のコンファメーションウェイトは希薄になります。攻撃者は、正当なコンファメーションウェイトを圧倒し、グラフに受け入れられる競合するトランザクションをより容易に送信できます。これはDAGのスケーラビリティの利点の構造的な裏返しです。DAGをアクティビティが高い場合に高速にする同じ特性が、アクティビティが低い場合には脆弱にします。脆弱にします。脆弱にするのです。

スマートコントラクトの未成熟さ。ほとんどの純粋なDAG実装は、イーサリアムよりもスマートコントラクトのエコシステムが未発達です。これは、ネイティブDAGプラットフォーム上での分散型アプリケーション（dApp）開発の可能性とDeFiインフラを制限します。プラットフォームごとの詳細は、上記のスマートコントラクトサポートセクションで説明されています。

初期段階ネットワークにおける集権化の弊害。 IOTAは当初、ネットワーク活動が独立して十分な確認重みを提供するのに十分になる前に、攻撃を防ぐために集権型コーディネーターノードを使用していました。Hedera Hashgraphは、エンタープライズメンバーによる運営評議会のもとで運営されています。初期段階のDAGネットワークは、完全な分散化が達成される前にセキュリティを確保するために、一時的または構造的な集権化対策を必要とすることがよくありました。

• スケールでの実証がされていない。DAGのスループット上の利点は、ほとんどが理論上のものか、管理されたテスト条件下でのみ実証されています。ビットコインの15年以上にわたる実績や、実際のDeFi負荷下でのイーサリアムの数年間にわたるストレステストと比較すると、長期的な本番環境でのパフォーマンスデータは限られています。

開発ツールとエコシステムの成熟度が限定的であること。 ほとんどのDAGプラットフォームは、イーサリアムのエコシステムが長年にわたって蓄積してきたような、広範な開発ツール、監査済みライブラリ、本番環境でテスト済みのインフラストラクチャを欠いています。DAGプラットフォーム上で開発を行う開発者は、参考実装が少なく、人材プールも小さく、コミュニティでテストされたコードを参考にできる機会が限られています。

DAGのセキュリティ：34%攻撃と低アクティビティのリスク

DAGネットワークは、ネットワークのアクティブユーザーが少ない場合に深刻化する特有のセキュリティリスクに直面しています。このリスクを理解することで、一部のDAG実装において、本来の分散化という目標とは矛盾するように見える中央集権的な妥協がなされた理由が説明されます。

34%攻撃は、ブロックチェーンの51%攻撃のDAGにおける機能的等価物ですが、特定の閾値はプロトコルによって異なり、普遍的な定数として扱われるべきではありません。DAGネットワークでは、ネットワークトランザクションアクティビティの十分なシェアを制御する敵対者は、グラフの正当な確認ウェイトを圧倒するような競合トランザクションを生成しようと試みることができます。DAGにおける確認は、計算作業やステークされた資本ではなく、累積トランザクション参照に依存するため、活動の低いネットワーク上の資金力のある攻撃者は、どのトランザクションブランチがウェイトを蓄積するかに比例して大きな影響力を持つことになります。攻撃閾値は、プロトコル設計およびネットワークアクティビティレベルによって異なります。

IOTAのオリジナルのコーディネーターノードは、この脆弱性に対する直接的な対応でした。コーディネーターは、Tangleが自己を保護するのに十分なオーガニックトランザクションボリュームを持っていなかった期間中、無効なブランチが確認されるのを防ぐ集権型チェックポイントとして機能しました。IOTAはこの集権化の妥協点を既知のものとして開示し、IOTA 2.0での削除に向けて取り組んできました。Hederaの統治評議会は、ガバナンスの安定性とセキュリティ保証を分散化の低下と引き換えにする、同じトレードオフの異なる形態を表しています。DAGセキュリティモデルは、15年以上にわたる敵対的な本番環境での運用実績を持つBitcoinと比較すると、カテゴリとしてまだ成熟途上です。

DAG技術の実用例

DAGのフィーレス（手数料無料）アーキテクチャと理論的に無制限のスループットは、ブロックチェーンのトランザクション手数料が経済的に実現不可能となるようなアプリケーションの構造に、より適しています。際立ったカテゴリーは2つあります。それは、IoTおよびマシン・ツー・マシン（M2M）の支払いネットワーク、そして大規模で手数料無料のマイクロバリュー（少額価値）移転が必要とされる高スループットの決済システムです。

DAGとIoT（モノのインターネット）

モノのインターネット（IoT）とは、スマートホーム家電から産業用センサー、コネクテッドカーに至るまで、数十億ものネットワーク化された物理デバイスが、データと価値を自律的に通信・取引する仕組みを指します。これらのデバイスは、互いに、あるいはサービスプロバイダーに対して、極めて少額かつ頻繁な支払いをますます行う必要に迫られています。しかし、取引ごとの手数料がかかると、その経済性は成り立たなくなってしまいます。

自動運転車が高速道路の料金所に近づき、人間の承認を必要とせず、料金そのものよりも高いガス代を消費することなく、自動的に料金を決済する様子を想像してみてください。DAGのフィーレスモデルは、ブロックチェーンのガス代ではこのユースケース全体が非現実的になるような、数十億トランザクション規模での決済を経済的に実行可能にします。

スマート電力量計は、家庭とエネルギープロバイダー間のエネルギー使用料の決済を15分ごとに行うことができますが、その金額は非常に小さいため、ブロックチェーンの取引手数料が見合いません。DAGのアーキテクチャはこの手数料の壁を取り除き、従来であれば手数料に見合うよう取引をバッチ処理する必要があった、きめ細かなリアルタイム決済を可能にします。

製造サプライチェーンにおいて、産業用センサーがマシン・ツー・マシン（M2M）データマーケットプレイスで互いにデータ読み取りを購入します。そこでは、各データパケットがマイクロマネタリーバリュー（少額の金銭的価値）を持ちます。ブロックチェーンのガス代では、各パケットの購入は経済的ではありません。DAGのフィーレス（手数料無料）アーキテクチャは、その制約を取り除き、マイクロスケールでの機械生成データのための真の市場を可能にします。

暗号資産のホワイトペーパーにおけるDAG：読者用ガイド

暗号資産のホワイトペーパーは、プロジェクトの創設チームによって発行される技術文書であり、そのアーキテクチャやコンセンサスメカニズムに加え、トークノミクスやバリュープロポジションについて説明しています。この伝統は、2008年にサトシ・ナカモトが発表した『Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System』(https://bitcoin.org/bitcoin.pdf),)によって確立されました。これは、ブロックチェーンというデータ構造とこのジャンルを同時に世に送り出した仮名の文書です。「ホワイトペーパー」という用語は、暗号資産においては緩やかに使用されています。数学的に厳密な技術論文もあれば、信頼性を演出するためにホワイトペーパーというラベルを採用したマーケティング資料に過ぎないものもあります。DAGプロジェクトのホワイトペーパーを読む際は、それに応じて期待値を調整してください。

DAGアーキテクチャは通常、ホワイトペーパーの「アーキテクチャ」または「技術設計」セクションに記載されています。DAGを採用しているプロジェクトは、グラフ理論の記法を用いてその構造を説明し、多くの場合、ノードと有向エッジを示すDAGトポロジー図を含めた上で、その構造の上に構築されたコンセンサスメカニズムについて解説しています。ホワイトペーパーでDAG用語を目にする際、以下の用語集は、最も一般的に使われる用語を網羅しています。

一般的なDAGホワイトペーパー用語：

[{"definition":"特定のDAG実装におけるノードおよび有向辺の構造的配置","term":"DAGトポロジー"},{"definition":"一部のホワイトペーパーで使用されるDAGの別称","term":"非巡回トランザクショングラフ"},{"definition":"IOTAの特定のDAG実装であり、各トランザクションが2つの先行トランザクションを検証します","term":"Tangle"},{"definition":"逐次的なブロックではなくDAG構造を通じて達成されるコンセンサス","term":"DAGベースのコンセンサス"},{"definition":"辺が方向性を持つグラフ。DAGは、追加の非巡回制約を持つ有向グラフです","term":"有向グラフ"},{"definition":"ノードのグラフ理論用語。正式なホワイトペーパーの説明で相互に交換可能に使用されます","term":"頂点"},{"definition":"新しいトランザクションが検証する先行未確認トランザクションを選択するアルゴリズム","term":"チップ選択"}]

3つのDAGホワイトペーパーは、参考点として知っておく価値があります。セルゲイ・ポポフによるIOTA Tangleホワイトペーパー,)（正式名称「The Tangle」）は、IOTAのDAG構造の数学的特性、ティップ選択アルゴリズム、および確率的確認モデルを説明しています。Hedera Hashgraphコンセンサスドキュメント)は、ゴシップ・アバウト・ゴシッププロトコルと仮想投票メカニズムを技術的に詳細に解説しています。Fantom Foundationのドキュメントは、Lachesis aBFTコンセンサスアーキテクチャとDAGイベント順序との関係を説明しています。

DAGプロジェクトのホワイトペーパーを開くときは、「アーキテクチャ」セクションでこれらの5つの要素を確認してください。

1. DAGトポロジータイプ。 ホワイトペーパーでは、DAGがトランザクションレイヤー（IOTAのTangleのように、各トランザクションがノードとなる）で使用されるのか、それともコンセンサスレイヤー（FantomのLachesisのように、イベントがファイナライゼーション前にDAGによって順序付けられる）で使用されるのかを指定していますか？これらはアーキテクチャ的に異なる実装であり、セキュリティとスケーラビリティの特性も異なります。
2. コンセンサスメカニズム。 ネットワークはどのようにして台帳の有効な状態について合意に達しますか？命名されたメカニズムを探してください：ティップ選択、ゴシップ・アバウト・ゴシップ、aBFT、仮想投票。コンセンサスを「トランザクションがトランザクションを検証する」としか説明せず、メカニズムを命名しないホワイトペーパーは、重要な技術的詳細を省略しています。
3. セキュリティモデル。 ネットワークは、トランザクション量が少ない場合にどのように攻撃を防ぎますか？攻撃閾値はいくらで、ホワイトペーパーは閾値がネットワーク活動レベルによって変動することを認識していますか？低活動時のセキュリティに関する議論を省略しているホワイトペーパーは、既知の構造的脆弱性を省略しています。
4. 分散化設計。 コーディネーターノード、ガバニングカウンシル、またはその他の集中化措置はありますか？もしそうであれば、それらを削除するための公表された道筋は何ですか？IOTAとHederaはどちらも集中化の妥協を余儀なくされました。信頼できるホワイトペーパーは、完全な分散化を主張するのではなく、これを認識しています。
5. 方法論を伴うパフォーマンス主張。 TPSの数値には、テスト条件とネットワークサイズが含まれていますか？モデルなしでの「無制限のスループット」や、テストの説明なしでの「10,000 TPS」のような、文脈のないTPSの主張は懐疑的に見るべきです。

これらの5つの要素は、DAGのホワイトペーパーの主張の信頼性、およびそのアーキテクチャが新規の貢献なのか、それとも既知のパターンの標準的な実装なのかを評価するためのフレームワークとなります。

DAGに関するよくある質問

DAGはブロックチェーンの一種ですか？

いいえ。DAGとブロックチェーンはどちらも分散型台帳技術（DLT）の一種ですが、根本的に異なるデータ構造を使用しています。ブロックチェーンは一連のチェーン状につながれたブロックに取引を記録しますが、DAGは相互に接続された取引ノードのウェブとして記録し、新しい取引がそれぞれ以前の取引を検証する仕組みです。一方がもう一方のサブカテゴリーであるということはありません。

DAGはどのようにコンセンサスを達成しますか？

DAGネットワークは、連続的なブロック生成ではなく、累積的なトランザクション検証を通じてコンセンサスを達成します。新しい各トランザクションは、それ以前のトランザクションを検証し、相互確認のネットワークを構築します。後続のトランザクションが先行するトランザクションを参照するほど、そのトランザクションはより確実になります。具体的なメカニズムはプロトコルによって異なります。IOTAのTangleはチップ選択と確認重みを使用し、Hedera Hashgraphは仮想投票と組み合わせたゴシップ・アバウト・ゴシップを使用し、FantomのLachesisはDAGイベント順序付けを介して非同期ビザンチン耐障害性（aBFT）を使用します。

DAGはブロックチェーンよりも優れていますか？

どちらかが普遍的に優れているわけではなく、それぞれが異なるユースケースに適した異なるアーキテクチャ上のトレードオフを表しています。DAGは理論上、IoTペイメントのような高頻度低額アプリケーションに対して、より高いスループット、手数料無料のトランザクション、そして優れたスケーラビリティを提供します。ブロックチェーンは、より実証されたセキュリティ、より成熟したスマートコントラクトのエコシステム、そして本番環境でのより長い実績を提供します。適切なアーキテクチャは、アプリケーションの特定の要件によって異なります。

DAGの主な欠点は何ですか？

DAGの主な制限事項には、取引量が少ない場合のセキュリティ脆弱性があり、疎らな確認の重みによりネットワークが連携攻撃に対してより脆弱になります。また、ほとんどの実装において、DAGはEthereumよりも成熟度の低いスマートコントラクトのサポートしかありません。さらに、いくつかの著名なDAGネットワークは、IOTAの過去のコーディネーターノードやHederaの評議会モデルなど、セキュリティ上の理由から中央集権化の妥協をしています。DAGのスループットの利点は、10年以上にわたるブロックチェーンの実績と比較して、実証的な本番データが限られているため、大部分が理論的なままです。

DAGを使用している暗号通貨は何ですか？

IOTA（Tangle、IoTに特化し手数料無料）、Hedera Hashgraph（エンタープライズグレードのHashgraphコンセンサス）、Nano（ブロックラティス構造、手数料無料の即時決済、旧RaiBlocks）、Fantom（Lachesis DAGコンセンサスレイヤー、EVM互換スマートコントラクト）、およびAvalanche（高スループットな資産交換のためのDAGベースX-Chain）が、最も著名なDAGベースの暗号資産実装5つです。

暗号資産のホワイトペーパーにおけるDAGとは何ですか？

暗号資産のホワイトペーパーでそのアーキテクチャがDAGベースであると記載されている場合、そのプロジェクトがブロックの線形なチェーンではなく、網状のグラフ構造を使用してトランザクションを記録または順序付けしていることを意味します。DAGアーキテクチャは通常、ホワイトペーパーの「アーキテクチャ」または「技術設計」セクションで説明され、「DAGトポロジー」、「非巡回トランザクショングラフ」、「Tangle」、「チップ選択（tip selection）」、または「DAGベースのコンセンサス」といった用語が使用されます。

重要ポイント

• 有向非巡回グラフ (DAG) は、取引ノードが後戻りしない有向エッジで接続され、線形チェーンではなくウェブのような台帳を作成する、グラフ理論におけるデータ構造です。
• DAGはブロックチェーンの一種ではありません。どちらも分散型台帳技術 (DLT) の一種であり、分散型取引記録という同じ問題を解決するために異なるデータ構造を使用しています。
• DAGの主なアーキテクチャ上の利点は、理論上、自己スケーリング可能なスループットです。取引量が多いほど、処理速度が遅くなるのではなく速くなり、マイナーに報酬を支払うための取引手数料市場は不要です。
• DAGの主な制限事項は、低ネットワーク活動下でのセキュリティ脆弱性、イーサリアムよりも成熟度の低いスマートコントラクトのサポート、一部の初期段階の実装における中央集権化の妥協、そして確立されたブロックチェーンプラットフォームと比較して開発者エコシステムの成熟度が限定的であることです。
• 最も著名なDAGベースの暗号資産実装は、IOTA (Tangle)、Hedera Hashgraph、Nano、Fantom (Lachesis)、AvalancheのX-Chainの5つです。
• DAGプロジェクトのホワイトペーパーを評価する際には、DAGトポロジーの種類、コンセンサスメカニズム、低アクティビティ時のセキュリティモデル、分散型設計、およびTPSパフォーマンスの主張にテスト方法が含まれているか、という5つの点を確認してください。

IOTA、Hedera Hashgraph、Fantom の主要なホワイトペーパーは、より詳細な技術的研究のために、本記事全体でリンクされています。

この記事は教育および情報提供のみを目的としています。この記事のいかなる内容も、投資助言、財務助言、または暗号資産の購入、売却、保有を推奨するものではありません。暗号資産への投資には、全損のリスクを含む重大なリスクが伴います。投資判断を下す前に、ご自身で調査を行い、資格を持つ財務アドバイザーにご相談ください。