O que é um Grafo Acíclico Dirigido (DAG)?

Um Grafo Acíclico Dirigido (DAG) é uma estrutura de dados da teoria dos grafos em que os nós são conectados por arestas direcionais que nunca voltam a um nó anterior. Em criptomoeda, o DAG substitui a cadeia linear de blocos por uma rede interligada de transações, onde cada nova transação valida duas ou mais transações anteriores.

DAG não é um tipo de blockchain. Tanto o blockchain como a DAG são tipos de tecnologia de ledger distribuído (DLT), mas utilizam estruturas de dados diferentes para registar e validar transações. Ambos partilham o objetivo da descentralização: eliminando a necessidade de uma autoridade central para verificar e registar transferências de valor.

Se a blockchain é uma via ferroviária única onde os comboios devem seguir-se uns aos outros em sequência, a tecnologia DAG é mais como uma rede rodoviária urbana onde múltiplos veículos percorrem rotas diferentes simultaneamente, e o sistema global move-se mais rapidamente à medida que mais participantes se juntam. Se encontrou este termo num whitepaper de criptomoeda, este guia explica o que significa, como difere da blockchain a nível arquitetural, quais os projetos que a utilizam e quais são as suas vantagens e limitações reais.

Esclarecimento: A DAG e a blockchain são tipos de tecnologia de ledger distribuído de igual estatuto. A DAG não é uma subcategoria ou evolução da blockchain. Elas resolvem o mesmo problema através de conceções estruturalmente diferentes.

DAG vs. Blockchain: Compreender a Diferença

Blockchain e DAG resolvem o mesmo problema fundamental na tecnologia de ledger distribuído, mas utilizam abordagens estruturalmente diferentes. Blockchain regista transações numa cadeia linear de blocos validados sequencialmente, enquanto o DAG as regista como uma teia interligada de nós de transação onde cada nova transação valida diretamente as anteriores.

Uma blockchain agrupa transações individuais em blocos, e depois liga esses blocos cronologicamente. Validar um novo bloco exige que os mineradores executem Proof of Work (PoW), o que significa computadores especializados a despender energia computacional significativa para resolver quebra-cabeças matemáticos, ou validadores a fazer staking de capital sob Proof of Stake (PoS). Sob carga pesada, esta arquitetura sequencial cria um gargalo: as transações ficam em fila para inclusão no bloco, as taxas aumentam à medida que os utilizadores dão Bid (compra) para prioridade, e a taxa de processamento atinge um teto determinado pelo tamanho do bloco e pelo tempo. As taxas de gás da Ethereum são o exemplo mais amplamente encontrado deste mercado de taxas sob congestionamento.

O Trilema da blockchain, um quadro amplamente utilizado popularizado por Vitalik Buterin, descreve o desafio de engenharia de alcançar a descentralização e a segurança juntamente com a escalabilidade numa rede distribuída. Blockchains tradicionais como a Bitcoin e a Ethereum antes da Fusão priorizam a descentralização e a segurança, aceitando a escalabilidade limitada como contrapartida. A arquitetura da DAG foi concebida para abordar diretamente essa restrição de escalabilidade, embora introduza as suas próprias contrapartidas abordadas mais adiante neste artigo.

O Bitcoin antecede inteiramente as redes de criptomoeda baseadas em DAG. O design de 2008 do Bitcoin utilizou uma blockchain linear para resolver o problema do gasto duplo, e a transição para DAG exigiria um redesenho fundamental do protocolo a partir do zero, e não uma atualização incremental. A filosofia de design conservadora do Bitcoin também prioriza a segurança e a descentralização em detrimento da experimentação da capacidade de processamento, o que significa que as arquiteturas baseadas em DAG foram concebidas propositadamente como projetos separados, em vez de terem evoluído a partir do Bitcoin.

Nenhuma das arquiteturas é universalmente melhor. Blockchain prioriza a segurança testada em batalha e um ecossistema de Smart Contract maduro; o DAG prioriza teoricamente o rendimento e as transações sem taxas para casos de utilização de alta frequência e baixo valor. A arquitetura correta depende dos requisitos específicos da aplicação.

Os Alicerces: Uma Breve Introdução à Teoria dos Grafos

Um grafo, em matemática e ciência da computação, é um conjunto de nós (também chamados de vértices) conectados por arestas. Antes de compreender o que torna um DAG específico, os três componentes do seu nome precisam ser compreendidos individualmente. Formalmente, um DAG é definido como G = (V, E) onde V é um conjunto de vértices e E é um conjunto de arestas dirigidas tal que nenhuma sequência de arestas forma um ciclo. Em termos simples: uma coleção de pontos de dados, conectados por ligações unidirecionais, sem qualquer caminho que regresse ao seu ponto de partida.

A palavra "direcionado" significa que cada aresta tem uma orientação específica. Se uma aresta vai de um nó A para um nó B, isso não significa que uma aresta vá de B de volta para A. A palavra "acíclico" significa que pode seguir as arestas direcionadas para a frente o quanto quiser e nunca regressar a um nó que já visitou. Uma árvore genealógica ilustra ambas as propriedades naturalmente: os pais apontam para os filhos (direcionado), e não pode ser o seu próprio antepassado (acíclico). Percorra qualquer caminho para a frente através das gerações e nunca voltará ao ponto de partida.

A diferença entre um gráfico comum e um DAG resume-se a dois constrangimentos. Qualquer conjunto de nós ligados por arestas é um gráfico. Um DAG é um tipo específico de gráfico onde as arestas têm direcionalidade e onde nenhuma sequência de arestas direcionadas forma um ciclo. Numa rede DAG de criptomoeda, os ciclos criariam um paradoxo lógico: a Transação A valida a Transação B, que valida a Transação A, tornando impossível estabelecer qual ocorreu primeiro ou se ambas são válidas. O constrangimento acíclico preserva a ordenação causal e evita essa dependência circular.

É necessária uma desambiguação antes de prosseguir. A palavra "nó" tem dois significados em criptomoeda. Neste artigo, nó refere-se a uma transação na estrutura de grafo. Um nó de rede, por contraste, é um computador que participa no protocolo. Quando ambos os sentidos surgirem no mesmo contexto, a distinção será feita de forma explícita.

Como funciona um DAG?

Uma rede de criptomoeda baseada em DAG processa transações através de uma teia autorreforçada: cada nova transação deve validar as anteriores antes de ser aceite pela rede, o que significa que cada participante contribui diretamente para a confirmação em vez de esperar que uma classe separada de mineradores ou validadores o faça. Pense nisso como um novo funcionário que deve rever e aprovar dois trabalhos anteriores antes que a sua própria submissão seja aceite no sistema. Quanto mais funcionários se juntarem e reverem trabalhos anteriores, mais rápido a fila de espera será resolvida.

Veja como uma transação percorre uma rede DAG:

1. Uma nova transação é criada como um nó. O remetente gera uma transação, que entra no DAG como um novo nó na estrutura de grafo, aguardando para ser ligada a nós anteriores.
2. A nova transação seleciona e valida duas ou mais transações anteriores. Utilizando um algoritmo de seleção, a nova transação referencia transações anteriores não confirmadas e confirma a sua legitimidade antes de a rede aceitar a nova. No Tangle da IOTA, este processo é chamado de seleção de pontas (tip selection) e utiliza um percurso aleatório ponderado para escolher quais transações anteriores referenciar.
3. As transações anteriores selecionadas ganham peso de confirmação. Cada transação anterior tem agora mais uma transação subsequente a referenciá-la. Quanto mais transações subsequentes referenciarem uma anterior, maior será o seu peso de confirmação e mais confirmada esta se torna.
4. A própria nova transação aguarda confirmação. Esta permanece como uma ponta (tip) não confirmada no DAG até que as transações subsequentes a validem por sua vez. A finalização é probabilística e aprofunda-se ao longo do tempo, em vez de ocorrer num único instante.
5. À medida que a atividade da rede cresce, o débito (throughput) aumenta. Quanto mais transações entram na rede, mais validadores existem para confirmar transações anteriores. O congestionamento num DAG funciona de forma oposta ao congestionamento da Blockchain: um volume mais elevado acelera a confirmação em vez de a abrandar.

[DIAGRAMA: Estrutura de nós e arestas DAG que mostra 7 nós de transação (círculos) ligados por setas direcionais, em que cada nova transação aponta para dois nós anteriores. A estrutura estende-se para fora num padrão de teia da esquerda para a direita, sem nunca formar ciclos. Painel de contraste que mostra uma blockchain linear com blocos sequenciais numa cadeia. Texto alt: "Diagrama que mostra uma rede de criptomoeda de Grafo Acíclico Direcionado (DAG) com nós de transação ligados por arestas direcionais sem ciclos, em contraste com uma estrutura de cadeia de blockchain linear."]

Novas transações escolhem quais transações anteriores validar usando um algoritmo de seleção. No Tangle da IOTA, o algoritmo de seleção de ponta garante que transações mais antigas e não confirmadas não permaneçam permanentemente não validadas, distribuindo o trabalho de confirmação por todo o grafo em vez de o concentrar na ponta.

Uma transação não atinge a finalidade instantânea num DAG. Torna-se progressivamente mais confirmada à medida que mais transações subsequentes a referenciam, e as transações de alta confirmação são tratadas como imutáveis na prática. Esta finalidade probabilística difere da finalidade baseada em blocos da Blockchain, mas atinge o mesmo resultado funcional sob atividade de rede suficiente.

Então, se não há blocos nem mineiros, como é que uma rede DAG chega a um acordo sobre quais transações são válidas?

Como a DAG Alcança o Consenso

Consenso numa rede distribuída significa que todos os participantes concordam sobre quais transações são válidas e em que ordem, sem depender de uma autoridade central para arbitrar. As redes DAG possuem mecanismos de consenso; estes são estruturalmente diferentes do consenso baseado em blocos, não ausentes.

A consenção DAG funciona através de validação cumulativa. Cada nova transação valida as anteriores, pelo que o estado confirmado do livro-razão emerge do peso acumulado de referências mútuas em vez de uma única cadeia autoritária. Três protocolos principais implementam este princípio de formas distintas:

• IOTA Tangle: Seleção de pontas combinada com peso de confirmação. Novas transações utilizam uma caminhada aleatória ponderada para selecionar transações anteriores não confirmadas para validar, e a confirmação de uma transação aprofunda-se à medida que mais transações subsequentes a referenciam.
• Hedera Hashgraph: Protocolo gossip-about-gossip combinado com votação virtual. Os nós partilham não apenas transações, mas também registos da informação que partilharam, construindo uma DAG de eventos de comunicação. A votação virtual nesta DAG de eventos determina a ordem de consenso sem necessitar de mensagens de votação explícitas.
• Fantom Lachesis: Tolerância assíncrona a falhas bizantinas (aBFT) através de ordenação DAG. O Lachesis constrói uma DAG de blocos de eventos, ordena-os assincronamente e finaliza transações na Mainnet Opera sem esperar por um tempo de bloco fixo.

Criptomoedas DAG: Implementações no Mundo Real

Vários projetos de criptomoeda utilizam DAG como a sua estrutura de dados principal ou camada de consenso. As cinco implementações mais proeminentes demonstram como diferentes equipas de design aplicaram o mesmo conceito fundamental de formas arquiteturalmente distintas.

IOTA e o Tangle

O IOTA é um ledger distribuído baseado em DAG, concebido para casos de uso da Internet das Coisas (IoT) e pagamentos máquina a máquina. A sua implementação de DAG, denominada Tangle, exige que cada transação valide exatamente duas transações anteriores antes de ser aceite pela rede. Este requisito de validação, combinado com a ausência de mineradores a compensar, produz o modelo de transação sem taxas do IOTA. As novas transações escolhem quais transações anteriores validar utilizando o algoritmo de seleção de pontas, um passeio aleatório ponderado pelas pontas não confirmadas do Tangle. O IOTA utilizou originalmente um nó Coordenador Centralizada para prevenir ataques durante a fase inicial de baixa atividade da rede, uma falha de segurança conhecida que a IOTA Foundation tem vindo a trabalhar para remover como parte do seu roteiro de descentralização IOTA 2.0. A arquitetura fundamental é descrita no IOTA Tangle Whitepaper por Serguei Popov.

Hedera Hashgraph

O Hedera Hashgraph segue um caminho arquitetónico diferente do IOTA. Em vez de construir uma DAG de transações diretamente, o Hedera utiliza o consenso hashgraph para construir uma DAG de eventos de comunicação. Os nós partilham históricos de transações e registos do que partilharam (o protocolo gossip-about-gossip), e a votação virtual nesta DAG de eventos determina a ordem das transações sem mensagens de voto explícitas. O Hedera afirma ter uma capacidade de processamento superior a 10.000 transações por segundo (TPS) em condições de teste, com taxas baixas e finalidade em segundos. A rede opera sob um conselho governante de membros empresariais e não é de código aberto, representando um compromisso de descentralização feito em troca de estabilidade de governação. Consulte a documentação de consenso da Hedera Hashgraph para a descrição completa do protocolo.

Nano

A abordagem da Nano é estruturalmente distinta tanto da IOTA quanto da Hedera. Utiliza uma estrutura de block-lattice, uma variante de DAG na qual cada conta mantém a sua própria cadeia de blocos e as contas estão ligadas entre si numa estrutura DAG. Este design produz transações sem taxas e quase instantâneas, sem mineiros ou validadores. A Nano era anteriormente conhecida como RaiBlocks. A arquitetura é descrita no Nano Whitepaper.

Fantom e Lachesis

Fantom utiliza o seu mecanismo de consenso Lachesis, um protocolo baseado em DAG que opera na camada de consenso e não na camada de registo de transações, como acontece no Tangle da IOTA. O Lachesis ordena os eventos de forma assíncrona através de uma estrutura DAG antes de os finalizar na Opera Mainnet, alcançando uma finalidade quase instantânea e permitindo contratos inteligentes compatíveis com EVM (Ethereum Virtual Machine). A arquitetura está descrita na documentação do mecanismo de consenso Fantom Lachesis.

Avalanche

A Avalanche utiliza um protocolo de consenso baseado em DAG especificamente na sua X-Chain (exchange chain), alcançando um elevado débito e uma finalidade inferior a um segundo para transferências de ativos. A Avalanche utiliza DAG apenas na sua X-Chain, não em todas as suas cadeias. A C-Chain é compatível com a EVM e suporta contratos inteligentes utilizando uma estrutura de cadeia linear. Consulte a documentação da Avalanche X-Chain DAG) para obter detalhes sobre o protocolo.

Suporte de Smart Contract em Plataformas DAG

Algumas plataformas baseadas em DAG suportam contratos inteligentes, mas o suporte varia significativamente entre as implementações e, geralmente, fica atrás do ecossistema da Ethereum em termos de maturidade. Contratos inteligentes são programas autoexecutáveis implementados numa rede distribuída que executam automaticamente quando condições predeterminadas são cumpridas.

A mainnet Opera da Fantom é compatível com a EVM, o que significa que executa o mesmo código de contrato inteligente que o Ethereum. A C-Chain da Avalanche também é compatível com a EVM e suporta um ambiente completo de contratos inteligentes, embora apenas a X-Chain utilize consenso baseado em DAG. A IOTA suporta contratos inteligentes através de uma camada separada do Protocolo IOTA Smart Contracts, em vez de nativamente dentro da Tangle de base. A Hedera suporta contratos inteligentes através do seu Serviço Hedera Smart Contract, que é compatível com a EVM. Em todas estas implementações, os ecossistemas de contratos inteligentes são menos maduros do que o do Ethereum, com comunidades de programadores menores, menos protocolos auditados e menos infraestrutura de finanças descentralizadas (DeFi) em produção.

Vantagens do DAG

O design arquitetónico da DAG oferece várias vantagens operacionais em comparação com o blockchain tradicional, embora estas vantagens acarretem contrapartidas reais abordadas na secção seguinte.

• Escalabilidade teórica. O rendimento de uma DAG aumenta à medida que a atividade da rede cresce: mais transações significam mais validadores, o que se traduz numa confirmação mais rápida. Isto é o inverso do congestionamento da blockchain, onde a elevada procura abranda a rede e aumenta as taxas. Abordar o vértice da escalabilidade do trilema da blockchain é a principal motivação arquitetural para o design da DAG.

Transações sem taxas ou quase sem taxas. As redes DAG não têm um mercado de taxas de transação porque não existem mineiros ou validadores de blocos a serem compensados. O Tangle da IOTA é o principal exemplo em produção deste modelo. Note que recursos computacionais ainda são necessários pelo dispositivo que submete a transação; 'sem taxas' refere-se à ausência de uma taxa de rede, não à ausência de qualquer custo.

• Processamento paralelo de transações. Várias transações são validadas simultaneamente através da rede DAG, em vez de aguardarem pela inclusão sequencial em blocos. Este processamento paralelo contribui para um débito efetivo mais rápido sob condições de elevada atividade, em comparação com a validação sequencial em cadeia única.

• Eficiência energética. As redes DAG não requerem mineração Proof of Work, eliminando a resolução de problemas computacionais intensiva em energia na qual as blockchains no estilo Bitcoin dependem. O trabalho de validação é distribuído entre os submissores de transações em vez de ser concentrado em hardware de mineração especializado.

Viabilidade de microtransações. O modelo sem taxas torna as transações de alta frequência e baixo valor economicamente viáveis. Esta é a característica arquitetónica que torna o DAG um candidato para aplicações de pagamento da Internet das Coisas (IoT) e de máquina para máquina (M2M), onde as taxas por transação excederiam o próprio valor da transação.

Limitações e Riscos do DAG

As vantagens do DAG são arquitetonicamente reais, tal como as suas limitações. Compreender ambas é necessário para avaliar se as alegações técnicas de um projeto baseado em DAG são credíveis.

Gasto duplo é a tentativa de gastar a mesma unidade de criptomoeda duas vezes antes de a primeira transação ser confirmada. Blockchain previne isto ao tornar a cadeia sequencial matematicamente dispendiosa de reescrever; um atacante precisaria de controlar mais de 50% do poder de mineração da rede para executar uma reescrita. A DAG previne o gasto duplo através da teia de validações mútuas: uma transação que conflita com uma transação anterior já validada não será referenciada por transações subsequentes, rejeitando efetivamente o ramo inválido do grafo confirmado. Este mecanismo de proteção tem, no entanto, uma fraqueza estrutural, que se liga diretamente à primeira limitação abaixo.

• Vulnerabilidade de segurança com baixo volume de transações. Quando uma rede DAG tem poucos utilizadores ativos, o peso de confirmação ao longo do grafo é esparso. Um atacante pode submeter mais facilmente transações conflitantes que sobrecarregam o peso de confirmação legítimo e são aceites no grafo. Esta é a inversa estrutural da vantagem de escalabilidade da DAG: a mesma propriedade que torna a DAG mais rápida sob elevada atividade torna-a mais fraca sob baixa atividade.

• Imaturidade dos contratos inteligentes. A maioria das implementações puras de DAG possui ecossistemas de contratos inteligentes menos desenvolvidos do que o Ethereum. Isto limita o potencial de desenvolvimento de aplicações descentralizadas (dApp) e a infraestrutura DeFi em plataformas DAG nativas. Os detalhes específicos de cada plataforma são abordados na secção Suporte Smart Contract acima.

Compromissos de centralização em redes emergentes. A IOTA utilizou originalmente um nó Coordenador Centralizado para prevenir ataques antes que a sua atividade de rede fosse suficiente para fornecer peso de confirmação adequado de forma independente. O Hedera Hashgraph opera sob um conselho governativo composto por membros empresariais. Redes DAG em fase inicial exigiram frequentemente medidas de centralização temporárias ou estruturais para garantir a segurança antes que a descentralização total fosse alcançável.

• Não comprovado em larga escala. As vantagens de débito do DAG são maioritariamente teóricas ou demonstradas apenas em condições de teste controladas. Os dados de desempenho de produção a Long prazo são limitados em comparação com o historial de mais de 15 anos da Bitcoin e os testes de esforço multianuais da Ethereum sob carga DeFi real.

• Ferramentas de desenvolvimento limitadas e maturidade do ecossistema. A maioria das plataformas DAG carece da amplitude de ferramentas de desenvolvimento, bibliotecas auditadas e infraestrutura testada em produção que o ecossistema da Ethereum acumulou ao longo de anos. Os programadores que constroem em plataformas DAG enfrentam menos implementações de referência, grupos de talentos mais pequenos e menos código testado pela comunidade para utilizar.

Segurança DAG: O Ataque de 34% e Riscos de Baixa Atividade

As redes DAG enfrentam um risco de segurança específico que se agrava quando a rede tem poucos utilizadores ativos, e a compreensão deste risco explica por que razão algumas implementações DAG fizeram compromissos de centralização que, de outra forma, parecem contradizer os seus objetivos de descentralização.

O ataque de 34% é o equivalente funcional do DAG ao Ataque de 51% da Blockchain, embora o limite específico varie consoante o protocolo e não deva ser tratado como uma constante universal. Numa rede DAG, um adversário que controle uma quota suficiente da atividade de transações da rede pode tentar produzir transações em conflito que sobrecarreguem o peso de confirmação legítimo do grafo. Uma vez que a confirmação no DAG depende de referências de transações cumulativas em vez de trabalho computacional ou capital em staking, um atacante com bons recursos numa rede de baixa atividade tem uma influência proporcionalmente maior sobre quais as ramificações de transações que acumulam peso. O limite do ataque varia consoante o design do protocolo e o nível de atividade da rede.

O nó Coordenador original da IOTA foi uma resposta direta a esta vulnerabilidade. O Coordenador atuava como um ponto de verificação centralizado que impedia que ramos inválidos fossem confirmados durante o período em que a Tangle tinha um volume de transações orgânicas insuficiente para se proteger. A IOTA revelou isto como um compromisso de centralização conhecido e tem estado a trabalhar no sentido de o remover no IOTA 2.0. O conselho de governação da Hedera representa uma forma diferente do mesmo compromisso: estabilidade de governação e garantia de segurança trocadas por uma descentralização reduzida. Os modelos de segurança DAG, enquanto categoria, ainda estão a amadurecer face ao historial comprovado da Bitcoin, com mais de 15 anos em condições de produção adversas.

Casos de Uso no Mundo Real para a Tecnologia DAG

A arquitetura sem taxas do DAG e a sua capacidade de processamento teoricamente ilimitada tornam-no estruturalmente adequado para aplicações onde as taxas de transação da blockchain tornariam a economia inviável. Duas categorias destacam-se: a IoT e as redes de pagamento máquina-a-máquina, e sistemas de quitação de elevada capacidade de processamento onde são necessárias transferências de microvalor isentas de taxas em larga escala.

O DAG e a Internet das Coisas (IoT)

A Internet das Coisas (IoT) refere-se aos milhares de milhões de dispositivos físicos em rede que comunicam e transacionam dados e valor de forma autónoma, desde eletrodomésticos inteligentes a sensores industriais e veículos conectados. Estes dispositivos precisam cada vez mais de efetuar pagamentos entre si ou a prestadores de serviços, em quantias tão pequenas e tão frequentes que qualquer taxa por transação torna o modelo económico inviável.

Imagine o seu veículo autónomo a aproximar-se de uma portagem de autoestrada e a realizar a quitação do valor automaticamente, sem necessidade de autorização humana e sem que a taxa de gas consuma mais valor do que a própria portagem. O modelo sem taxas do DAG torna esta quitação economicamente viável a uma escala de milhares de milhões de transações, onde as taxas da blockchain tornariam todo o caso de uso impraticável.

Um contador de eletricidade inteligente pode efetuar a quitação de pagamentos de consumo de energia entre uma residência e um fornecedor de energia a cada 15 minutos, em valores demasiado baixos para que qualquer taxa de transação na Blockchain seja proporcional. A arquitetura da DAG elimina essa barreira de taxas, permitindo uma quitação granular em tempo real que, de outra forma, exigiria o agrupamento de transações para que as taxas valessem a pena.

Numa cadeia de abastecimento de fabrico, sensores industriais adquirem leituras de dados uns dos outros num Marketplace de dados máquina-a-máquina (M2M), onde cada pacote de dados acarreta um valor micro-monetário. Uma Taxa de gas de Blockchain tornaria a compra de cada pacote antieconómica; a arquitetura sem taxas da DAG remove essa restrição e possibilita um mercado genuíno para dados gerados por máquinas em microescala.

DAG em Whitepapers de Criptomoeda: Um Guia do Leitor

Um Whitepaper de criptomoeda é um documento técnico publicado pela equipa fundadora de um projeto que descreve a sua arquitetura e mecanismo de consenso, juntamente com a sua 'tokenomics' e proposta de valor. A tradição foi estabelecida pelo documento Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, de Satoshi Nakamoto em 2008, o documento pseudónimo que introduziu a estrutura de dados Blockchain e o género simultaneamente. O termo "Whitepaper" é utilizado de forma abrangente nas criptomoedas: alguns documentos são artigos técnicos matematicamente rigorosos; outros são materiais de marketing que adotam o rótulo de Whitepaper para projetar credibilidade. Calibre as suas expectativas adequadamente ao ler o Whitepaper de qualquer projeto DAG.

A arquitetura DAG aparece tipicamente na secção "Arquitetura" ou "Design Técnico" de um Whitepaper. Projetos que utilizam DAG descrevem a sua estrutura utilizando notação de teoria de grafos, incluem frequentemente um diagrama de topologia DAG mostrando nós e arestas direcionais, e, de seguida, explicam o Mecanismo de consenso sobreposto a essa estrutura. Ao encontrar terminologia DAG num Whitepaper, o glossário seguinte abrange os termos que verá mais comummente.

Terminologia comum de whitepaper de DAG:

[{"definition":"o arranjo estrutural de nós e arestas direcionais na implementação DAG específica","term":"Topologia DAG"},{"definition":"um termo alternativo para DAG utilizado em alguns whitepapers","term":"Grafo transacional acíclico"},{"definition":"a implementação DAG específica da IOTA, onde cada transação valida duas transações anteriores","term":"Tangle"},{"definition":"consenso alcançado através da estrutura DAG em vez de através de blocos sequenciais","term":"Consenso baseado em DAG"},{"definition":"um grafo onde as arestas têm orientação direcional; um DAG é um grafo direcionado com a restrição adicional de ser acíclico","term":"Grafo direcionado"},{"definition":"o termo da teoria dos grafos para nó; utilizado de forma intercambiável em descrições formais de whitepapers","term":"Vértice"},{"definition":"o algoritmo para escolher quais transações anteriores não confirmadas uma nova transação irá validar","term":"Seleção de ponta (tip selection)"}]

Três whitepapers DAG são dignos de nota como pontos de referência. O IOTA Tangle Whitepaper de Serguei Popov,, formalmente intitulado "The Tangle", descreve as propriedades matemáticas da estrutura DAG da IOTA, incluindo o algoritmo de seleção de pontas e o modelo de confirmação probabilística. A documentação de consenso Hedera Hashgraph) aborda o protocolo gossip-about-gossip e o mecanismo de votação virtual em detalhe técnico. A documentação da Fantom Foundation descreve a arquitetura de consenso Lachesis aBFT e a sua relação com a ordenação de eventos DAG.

Quando abrir o whitepaper de um projeto DAG, verifique estes cinco elementos na secção Arquitetura:

1. Tipo de topologia DAG. O whitepaper especifica se o DAG é utilizado na camada de transação (como o Tangle da IOTA, onde cada transação é um nó) ou na camada de consenso (como o Lachesis da Fantom, onde os eventos são ordenados via DAG antes da finalização)? Estas são implementações arquitetonicamente diferentes, com diferentes propriedades de segurança e escalabilidade.
2. Mecanismo de consenso. Como é que a rede chega a um acordo sobre o estado válido do livro-razão (ledger)? Procure mecanismos nomeados: seleção de extremidades (tip selection), gossip-about-gossip, aBFT, votação virtual. Um whitepaper que descreve o consenso apenas como "transações validam transações" sem nomear o mecanismo está a omitir detalhes técnicos relevantes.
3. Modelo de segurança. Como é que a rede previne ataques quando o volume de transações é baixo? Qual é o limiar de ataque e o whitepaper reconhece que esse limiar varia consoante o nível de atividade da rede? Whitepapers que omitem a discussão sobre segurança em baixa atividade estão a deixar de fora uma vulnerabilidade estrutural conhecida.
4. Design de descentralização. Existem nós coordenadores, conselhos de governação ou outras medidas de centralização? Se sim, qual é o caminho declarado para a sua remoção? Tanto a IOTA como a Hedera tiveram de fazer compromissos de centralização; um whitepaper credível reconhece isto em vez de reivindicar a descentralização total.
5. Alegações de desempenho com metodologia. Os valores de TPS incluem as condições de teste e a dimensão da rede? Alegações de TPS não qualificadas e sem contexto, tais como "débito ilimitado" sem um modelo ou "10.000 TPS" sem uma descrição do teste, devem ser tratadas com ceticismo.

Estes cinco elementos fornecem-lhe uma estrutura para avaliar se as alegações de um whitepaper DAG são credíveis e se a arquitetura é uma contribuição inovadora ou uma implementação padrão de padrões conhecidos.

Perguntas Frequentes Sobre DAG

O DAG é um tipo de Blockchain?

Não. A DAG e a blockchain são ambos tipos de tecnologia de ledger distribuído (DLT), mas utilizam estruturas de dados fundamentalmente diferentes. Blockchain regista transações em blocos sequenciais ligados numa cadeia; a DAG regista-as como uma teia interligada de nós de transação, onde cada nova transação valida as anteriores. Nenhum é uma subcategoria do outro.

Como é que a DAG alcança consenso?

Redes DAG atingem consenso através da validação cumulativa de transações em vez da criação sequencial de blocos. Cada nova transação valida as anteriores, construindo uma teia de confirmações mútuas; quanto mais transações subsequentes referenciam uma anterior, mais confirmada ela se torna. O mecanismo específico varia consoante o protocolo: o Tangle da IOTA utiliza seleção de pontas (tip selection) e peso de confirmação (confirmation weight), o Hedera Hashgraph utiliza gossip-about-gossip combinado com votação virtual, e o Lachesis da Fantom utiliza tolerância assíncrona a falhas bizantinas (aBFT) através da ordenação de eventos em DAG.

O DAG é melhor que Blockchain?

Nenhuma das duas é universalmente melhor; elas representam diferentes compromissos arquiteturais adequados a diferentes casos de uso. O DAG oferece teoricamente maior rendimento, transações sem taxas e melhor escalabilidade para aplicações de alta frequência e baixo valor, como pagamentos de IoT; a Blockchain oferece uma segurança mais testada em combate, um ecossistema de Smart Contract mais maduro e um historial mais longo em ambientes de produção. A arquitetura correta depende dos requisitos específicos da aplicação.

Quais são as principais desvantagens do DAG?

As principais limitações das DAG incluem vulnerabilidade de segurança sob baixo volume de transações, onde um peso de confirmação esparso torna a rede mais suscetível a ataques coordenados. As DAG também têm um suporte a Smart Contract menos maduro do que o Ethereum na maioria das implementações, e várias redes DAG proeminentes fizeram compromissos de centralização por razões de segurança, incluindo o nó Coordenador histórico da IOTA e o modelo de conselho de governação da Hedera. As vantagens de débito das DAG permanecem em grande parte teóricas, com dados empíricos de produção limitados em comparação com registos de Blockchain de mais de uma década.

Que criptomoedas utilizam DAG?

As cinco implementações de criptomoeda baseadas em DAG mais proeminentes são a IOTA (o Tangle, focada em IoT e sem taxas), a Hedera Hashgraph (consenso hashgraph de nível empresarial), a Nano (estrutura block-lattice, pagamentos instantâneos sem taxas, anteriormente RaiBlocks), a Fantom (camada de consenso Lachesis DAG, contratos inteligentes compatíveis com EVM) e a Avalanche (X-Chain baseada em DAG para troca de ativos de alto rendimento).

O que é um DAG num whitepaper de criptomoeda?

Quando o whitepaper de uma criptomoeda descreve a sua arquitetura como sendo baseada em DAG, isso significa que o projeto regista ou ordena transações utilizando uma estrutura de grafo semelhante a uma teia, em vez de uma cadeia linear de blocos. A arquitetura DAG é tipicamente descrita na secção de "Arquitetura" ou "Design Técnico" de um whitepaper, utilizando terminologia como "topologia DAG", "grafo de transação acíclico", "Tangle", "seleção de pontas" ou "consenso baseado em DAG".

Principais Conclusões

["Um Grafo Acíclico Dirigido (DAG) é uma estrutura de dados da teoria dos grafos em que os nós de transação são ligados por arestas direcionais que nunca retrocedem, criando um ledger semelhante a uma teia em vez de uma cadeia linear.","O DAG não é um tipo de Blockchain. Ambos são tipos de tecnologia de ledger distribuído (DLT); utilizam estruturas de dados diferentes para resolver o mesmo problema de registo descentralizado de transações.","A principal vantagem arquitetónica do DAG é o débito teoricamente autoescalável: um volume de transações mais elevado acelera a confirmação em vez de a atrasar, sem necessidade de um mercado de taxas de transação para compensar os mineradores.","As principais limitações do DAG são a vulnerabilidade de segurança sob baixa atividade de rede, suporte a Smart Contract menos maduro do que o Ethereum, compromissos de centralização em algumas implementações em fase inicial e maturidade limitada do ecossistema de programadores em comparação com plataformas de Blockchain estabelecidas.","As cinco implementações de criptomoeda mais proeminentes baseadas em DAG são IOTA (o Tangle), Hedera Hashgraph, Nano, Fantom (Lachesis) e a X-Chain da Avalanche.","Ao avaliar o whitepaper de um projeto DAG, verifique cinco aspetos: o tipo de topologia DAG, o mecanismo de consenso, o modelo de segurança com baixa atividade, o design de descentralização e se as alegações de desempenho de TPS incluem a metodologia de teste."]

Os whitepapers principais da IOTA, Hedera Hashgraph e Fantom estão ligados ao longo deste artigo para um estudo técnico mais aprofundado.

Este artigo destina-se apenas a fins educativos e informativos. Nada neste artigo constitui aconselhamento de investimento, aconselhamento financeiro ou uma recomendação para comprar, vender ou deter qualquer criptomoeda. Os investimentos em criptomoeda acarretam riscos significativos, incluindo o risco de perda total. Realize a sua própria investigação e consulte um consultor financeiro qualificado antes de tomar decisões de investimento.