Что такое направленный ациклический граф (DAG)?

Направленный ациклический граф (DAG) — это структура данных из теории графов, в которой узлы связаны направленными ребрами, которые никогда не возвращаются к предыдущему узлу. В криптовалютах DAG заменяет линейную цепочку блоков на взаимосвязанную сеть транзакций, где каждая новая транзакция подтверждает две или более предыдущие.

DAG не является типом блокчейна. И блокчейн, и DAG являются разновидностями технологии распределенного реестра (DLT), но они используют разные структуры данных для записи и подтверждения транзакций. Оба решения преследуют общую цель децентрализации: устранение необходимости в центральном органе управления для проверки и регистрации передачи ценностей.

Если блокчейн — это одна железнодорожная ветка, где поезда должны следовать друг за другом по порядку, то технология DAG больше похожа на дорожную сеть города, где множество транспортных средств движутся по разным маршрутам одновременно, и общая система работает быстрее по мере присоединения большего числа участников. Если вы встретили этот термин в Whitepaper по криптовалютам, это руководство объяснит, что он означает, чем она архитектурно отличается от блокчейна, какие проекты ее используют, а также каковы ее реальные преимущества и ограничения.

Разъяснение: DAG и блокчейн являются равноправными типами технологии распределенного реестра. DAG не является подкатегорией или эволюцией блокчейна. Они решают одну и ту же задачу с помощью структурно различных подходов.

DAG против блокчейна: понимание различий

Блокчейн и DAG решают одну и ту же фундаментальную задачу в технологии распределенного реестра, но используют структурно разные подходы. Блокчейн записывает транзакции в линейную цепочку последовательно подтвержденных блоков, в то время как DAG фиксирует их в виде взаимосвязанной сети узлов транзакций, где каждая новая транзакция напрямую подтверждает предыдущие.

Блокчейн группирует отдельные транзакции в блоки, а затем связывает эти блоки хронологически. Валидация нового блока требует, чтобы майнеры использовали Proof of Work (PoW), что означает, что специализированные компьютеры тратят значительную вычислительную энергию на решение математических головоломок, или чтобы валидаторы делали стейкинг капитала в рамках Proof of Stake (PoS). При высокой нагрузке эта последовательная архитектура создает узкое место: транзакции встают в очередь на включение в блок, комиссии растут, поскольку пользователи делают спрос на приоритет, а пропускная способность достигает потолка, определяемого размером блока и временем. Комиссии за газ в Ethereum являются наиболее распространенным примером этого рыночного механизма комиссий при перегрузке.

Трилемма блокчейна, широко используемая концепция, популяризированная Виталиком Бутериным, описывает инженерную задачу достижения децентрализации и безопасности наряду с масштабируемостью в распределенной сети. Традиционные блокчейны, такие как Bitcoin и Ethereum до слияния (pre-Merge Ethereum), отдают приоритет децентрализации и безопасности, принимая ограниченную масштабируемость в качестве компромисса. Архитектура DAG разработана для прямого решения этой проблемы масштабируемости, хотя и имеет свои собственные компромиссы, которые будут рассмотрены далее в этой статье.

Биткоин появился значительно раньше сетей криптовалют на базе DAG. В архитектуре Биткоина 2008 года использовался линейный блокчейн для решения проблемы двойного расходования, и переход на DAG потребовал бы фундаментальной переработки протокола с нуля, а не поэтапного обновления. Консервативная философия проектирования Биткоина также ставит безопасность и децентрализацию выше экспериментов с пропускной способностью, поэтому архитектуры на базе DAG изначально создавались как отдельные проекты, а не развивались на основе Биткоина.

Ни одна из архитектур не является универсально лучшей. Блокчейн отдает приоритет проверенной безопасности и зрелой экосистеме смарт-контрактов; DAG теоретически ориентируется на высокую пропускную способность и безкомиссионные транзакции для сценариев использования с высокой частотой и низкой стоимостью. Выбор архитектуры зависит от конкретных требований приложения.

Основы: краткое введение в теорию графов

Граф в математике и информатике — это совокупность узлов (также называемых вершинами), соединенных ребрами. Прежде чем понять специфику DAG, необходимо разобрать три составляющие его названия по отдельности. Формально DAG определяется как G = (V, E), где V — это множество вершин, а E — это множество направленных ребер, таких, что ни одна последовательность ребер не образует цикл. Простыми словами: это набор точек данных, соединенных односторонними связями, без путей, которые возвращаются в исходную точку.

Слово «ориентированный» означает, что каждое ребро имеет определенное направление. Если ребро идет от узла А к узлу Б, это не означает, что существует ребро от Б обратно к А. Слово «ациклический» означает, что вы можете следовать по направленным ребрам вперед как угодно долго и никогда не вернетесь к узлу, который уже посетили. Генеалогическое древо естественным образом иллюстрирует оба свойства: родители указывают на детей (направленность), и вы не можете быть собственным предком (ацикличность). Следуйте любым путем вперед через поколения, и вы никогда не вернетесь туда, откуда начали.

Разница между обычным графом и DAG сводится к двум ограничениям. Любой набор узлов, соединенных ребрами, является графом. DAG — это особый тип графа, в котором ребра имеют направленность и ни одна последовательность направленных ребер не образует цикл. В сети криптовалюты на базе DAG циклы создавали бы логический парадокс: транзакция A подтверждает транзакцию B, которая подтверждает транзакцию A, что делает невозможным определение того, какая из них была первой и является ли любая из них валидной. Условие ацикличности сохраняет причинно-следственную упорядоченность и предотвращает эту циклическую зависимость.

Прежде чем продолжить, требуется одно уточнение. Слово 'узел' имеет два значения в контексте криптовалют. В этой статье под узлом понимается транзакция в графовой структуре. Сетевой узел, напротив, — это компьютер, участвующий в протоколе. Когда оба значения встречаются в одном контексте, различие будет явно указано.

Как работает DAG?

Сеть криптовалют на основе DAG обрабатывает транзакции через самоподдерживающуюся сеть: каждая новая транзакция должна проверять предыдущие, прежде чем сеть ее примет, что означает, что каждый участник напрямую способствует подтверждению, вместо того, чтобы ждать, пока это сделает отдельный класс майнеров или валидаторов. Представьте себе это как нового сотрудника, который должен просмотреть и утвердить два предыдущих задания, прежде чем его собственная работа будет принята в систему. Чем больше сотрудников присоединяется и проверяет предыдущую работу, тем быстрее устраняется очередь.

Вот как транзакция проходит через DAG-сеть:

1. Новая транзакция создается как узел. Отправитель генерирует транзакцию, которая входит в DAG как новый узел в структуре графа, ожидая подключения к предыдущим узлам.
2. Новая транзакция выбирает и проверяет две или более предыдущие транзакции. Используя алгоритм выбора, новая транзакция ссылается на предыдущие неподтвержденные транзакции и подтверждает их легитимность до того, как сеть примет новую. В Tangle (IOTA) этот процесс называется выбором подсказок (tip selection) и использует взвешенное случайное блуждание для выбора транзакций, на которые следует сослаться.
3. Выбранные предыдущие транзакции получают вес подтверждения. Каждая предыдущая транзакция теперь имеет на одну последующую транзакцию больше, ссылающуюся на нее. Чем больше последующих транзакций ссылаются на предыдущую, тем выше ее вес подтверждения и тем более подтвержденной она становится.
4. Сама новая транзакция ожидает подтверждения. Она остается неподтвержденной «подсказкой» (tip) в DAG до тех пор, пока последующие транзакции, в свою очередь, не подтвердят ее. Финальность является вероятностной и углубляется со временем, а не наступает в один момент.
5. По мере роста сетевой активности пропускная способность увеличивается. Чем больше транзакций входит в сеть, тем больше существует валидаторов для подтверждения предыдущих транзакций. Перегрузка в DAG работает иначе, чем в блокчейне: больший объем ускоряет подтверждение, а не замедляет его.

[ДИАГРАММА: структура узлов и ребер DAG, показывающая 7 узлов транзакций (круги), соединенных направленными стрелками, где каждая новая транзакция ссылается на две предыдущие. Структура расширяется наружу в виде паутины слева направо, без циклов. Контрастная панель, показывающая линейный блокчейн с последовательными блоками в цепочке. Альтернативный текст: "Диаграмма, показывающая сеть криптовалют на основе направленного ациклического графа (DAG) с узлами транзакций, соединенными направленными ребрами без циклов, в сравнении с линейной структурой цепочки блокчейна."]

Новые транзакции выбирают, какие из предыдущих транзакций подтверждать, с помощью алгоритма выбора. В сети Tangle (IOTA) алгоритм выбора «верхушек» (tip selection algorithm) гарантирует, что старые неподтвержденные транзакции не останутся навсегда без валидации, распределяя работу по подтверждению по всему графу, а не концентрируя ее только на самых новых узлах.

Транзакция в DAG не достигает мгновенной финализации. Она становится все более подтвержденной по мере того, как на нее ссылается все больше последующих транзакций, и транзакции с высокой степенью подтверждения на практике считаются неизменяемыми. Эта вероятностная финализация отличается от блочной финализации в блокчейне, но при достаточной сетевой активности обеспечивает тот же функциональный результат.

Итак, если нет ни блоков, ни майнеров, как DAG-сеть достигает согласия относительно того, какие транзакции действительны?

Как DAG достигает консенсуса

Консенсус в распределенной сети означает, что все участники соглашаются с тем, какие транзакции являются валидными и в каком порядке они следуют, не полагаясь на центральный орган в качестве арбитра. В DAG-сетях механизмы консенсуса существуют; они структурно отличаются от консенсуса на основе блоков, а не отсутствуют.

Консенсус DAG работает на основе накопительной валидации. Каждая новая транзакция подтверждает предыдущие, поэтому подтвержденное состояние реестра формируется из совокупного веса взаимных ссылок, а не из одной авторитетной цепочки. Три основных протокола реализуют этот принцип по-разному:

• IOTA Tangle: Выбор целевой транзакции (tip selection) в сочетании с весом подтверждения. Новые транзакции используют взвешенную случайную прогулку для выбора предыдущих неподтвержденных транзакций для валидации, и подтверждение транзакции углубляется по мере того, как на нее ссылается больше последующих транзакций.
• Hedera Hashgraph: Протокол gossip-about-gossip в сочетании с виртуальным голосованием. Узлы обмениваются не только транзакциями, но и записями о том, какой информацией они поделились, создавая DAG событий связи. Виртуальное голосование по этому DAG событий определяет порядок консенсуса без необходимости явных сообщений для голосования.
• Fantom Lachesis: Асинхронная отказоустойчивость по византийскому принципу (aBFT) посредством упорядочивания DAG. Lachesis строит DAG блоков событий, упорядочивает их асинхронно и финализирует транзакции в мейннете Opera без ожидания фиксированного времени блока.

DAG-криптовалюты: примеры практического применения

Несколько проектов криптовалют используют DAG в качестве основной структуры данных или уровня консенсуса. Пять наиболее заметных реализаций демонстрируют, как различные команды разработчиков применили одну и ту же основополагающую концепцию архитектурно различными способами.

IOTA и Tangle

IOTA — это распределенный реестр на базе DAG, разработанный для сценариев использования Интернета вещей (IoT) и межмашинных платежей. Его реализация DAG, называемая Tangle, требует, чтобы каждая транзакция подтверждала ровно две предыдущие транзакции, прежде чем сеть ее примет. Это требование валидации в сочетании с отсутствием майнеров для выплаты вознаграждений формирует модель транзакций IOTA без комиссий. Новые транзакции выбирают, какие предыдущие транзакции подтверждать, с помощью алгоритма выбора наконечников (tip selection algorithm) — взвешенного случайного блуждания по неподтвержденным наконечникам Tangle. Первоначально IOTA использовала централизованный узел Координатора для предотвращения атак на ранней стадии низкой активности сети, что является известным компромиссом в области безопасности, который IOTA Foundation стремится устранить в рамках своей дорожной карты децентрализации IOTA 2.0. Фундаментальная архитектура описана в IOTA Tangle Whitepaper Сергея Попова.

Hedera Hashgraph

Hedera Hashgraph выбирает иной архитектурный путь, отличный от IOTA. Вместо прямого построения DAG транзакций Hedera использует консенсус Hashgraph для создания DAG коммуникационных событий. Узлы обмениваются историями транзакций и записями о том, чем они поделились (протокол «gossip-about-gossip»), а виртуальное голосование в этом DAG событий определяет порядок транзакций без отправки явных сообщений для голосования. Hedera заявляет о пропускной способности, превышающей 10 000 транзакций в секунду (TPS) в тестовых условиях, при низких комиссиях и финализации за считанные секунды. Сеть работает под управлением совета из корпоративных участников и не имеет открытого исходного кода, что представляет собой компромисс в вопросе децентрализации ради стабильности управления. Ознакомьтесь с документацией по консенсусу Hedera Hashgraph для получения полного описания протокола.

Nano

Подход Nano структурно отличается от IOTA и Hedera. Он использует структуру блочной решетки, вариант DAG, в котором каждый аккаунт поддерживает свою собственную цепочку блоков, а аккаунты связаны друг с другом в структуру DAG. Эта конструкция обеспечивает транзакции без комиссий и почти мгновенные транзакции без майнеров или валидаторов. Ранее Nano был известен как RaiBlocks. Архитектура описана в Nano Whitepaper.

Fantom и Lachesis

Fantom использует свой механизм консенсуса Lachesis, протокол на основе DAG, работающий на уровне консенсуса, а не на уровне записи транзакций, как в Tangle от IOTA. Lachesis асинхронно упорядочивает события через структуру DAG перед их финализацией в мейннете Opera, обеспечивая почти мгновенную финализацию и поддержку EVM-совместимых (совместимых с виртуальной машиной Ethereum) смарт-контрактов. Архитектура описана в документации по консенсусу Fantom Lachesis.

Avalanche

Avalanche использует протокол консенсуса на основе DAG специально в своей X-Chain (биржевой цепочке), обеспечивая высокую пропускную способность и субсекундную финализацию для передачи активов. Avalanche использует DAG только в своей X-Chain, а не во всех своих цепочках. C-Chain совместима с EVM и поддерживает смарт-контракты, используя линейную структуру цепочки. См. документацию Avalanche X-Chain DAG для получения подробной информации о протоколе.

Поддержка смарт-контрактов на платформах DAG

Некоторые платформы на базе DAG поддерживают смарт-контракты, однако уровень поддержки значительно варьируется в зависимости от конкретной реализации и в целом уступает экосистеме Ethereum по степени зрелости. Смарт-контракты — это самовыполняющиеся программы, развернутые в распределенной сети, которые запускаются автоматически при выполнении заранее определенных условий.

мейннет Opera от Fantom совместим с EVM, что означает, что он запускает тот же код смарт-контрактов, что и Ethereum. C-Chain от Avalanche также совместим с EVM и поддерживает полную среду смарт-контрактов, хотя только X-Chain использует консенсус на основе DAG. IOTA поддерживает смарт-контракты через отдельный слой протокола IOTA Smart Contracts, а не нативно внутри базового Tangle. Hedera поддерживает смарт-контракты через свою службу Hedera Smart Contract Service, которая совместима с EVM. Во всех этих реализациях экосистемы смарт-контрактов менее зрелые, чем у Ethereum, с меньшими сообществами разработчиков, меньшим количеством проверенных протоколов и меньшей децентрализованной ( DeFi ) инфраструктурой в эксплуатации.

Преимущества DAG

Архитектура DAG обеспечивает ряд операционных преимуществ по сравнению с традиционным блокчейном, однако эти преимущества имеют существенные компромиссы, рассмотренные в следующем разделе.

• Теоретическая масштабируемость. Пропускная способность DAG увеличивается по мере роста сетевой активности: больше транзакций означает больше валидаторов, что означает более быстрое подтверждение. Это противоположность перегрузке блокчейна, когда высокий спрос замедляет сеть и повышает комиссии. Решение вершины масштабируемости трилеммы блокчейна является основной архитектурной мотивацией для дизайна DAG.

• Транзакции без комиссий или с почти нулевыми комиссиями. В сетях DAG отсутствует рынок комиссий за транзакции, так как нет майнеров или валидаторов блоков, которым требовалось бы вознаграждение. Tangle от IOTA является основным примером реализации этой модели в промышленном масштабе. Обратите внимание, что вычислительные ресурсы по-прежнему требуются со стороны отправляющего устройства; термин «без комиссий» относится к отсутствию сетевого сбора, а не к полному отсутствию каких-либо затрат.

• Параллельная обработка транзакций. Множество транзакций валидируются одновременно в сети DAG, вместо ожидания последовательного включения в блок. Эта параллельная обработка обеспечивает более высокую эффективную пропускную способность в условиях высокой активности по сравнению с последовательной валидацией в одноцепочечной системе.

• Энергоэффективность. DAG-сети не требуют майнинга Proof of Work, исключая энергоемкое решение вычислительных задач, на которые опираются блокчейны в стиле Биткоина. Работа по валидации распределяется между отправителями транзакций, а не концентрируется в специализированном майнинговом оборудовании.

• Жизнеспособность микротранзакций. Модель без комиссий делает высокочастотные низковесные транзакции экономически целесообразными. Это архитектурное свойство, которое делает DAG кандидатом для платежных приложений Интернета вещей (IoT) и межмашинного взаимодействия (M2M), где комиссии за транзакцию превысили бы саму стоимость транзакции.

Ограничения и риски DAG

Преимущества DAG архитектурно обоснованы, равно как и его ограничения. Понимание и того, и другого необходимо для оценки достоверности технических заявлений проектов на базе DAG.

Двойная трата — это попытка дважды потратить одну и ту же единицу криптовалюты до того, как первая транзакция будет подтверждена. Блокчейн предотвращает это, делая последовательную цепочку математически затратной для перезаписи; злоумышленнику потребовалось бы контролировать более 50% мощностей майнинга сети, чтобы осуществить перезапись. DAG предотвращает двойную трату через сеть взаимных подтверждений: транзакция, которая конфликтует с уже подтвержденной ранее транзакцией, не будет упоминаться последующими транзакциями, что фактически исключает недействительную ветку из подтвержденного графа. Однако этот механизм защиты имеет структурную слабость, которая напрямую связана с первым ограничением ниже.

• Уязвимость безопасности при низком объеме транзакций. Когда в сети DAG мало активных пользователей, вес подтверждений в графе разрежен. Злоумышленник может легче отправлять конфликтующие транзакции, которые подавляют легитимный вес подтверждений и принимаются в граф. Это структурная противоположность преимущества масштабируемости DAG: свойство, которое делает DAG быстрее при высокой активности, делает его слабее при низкой активности.

Незрелость смарт-контрактов. Большинство чистых реализаций DAG имеют менее развитые экосистемы смарт-контрактов, чем Ethereum. Это ограничивает потенциал разработки децентрализованных приложений (dApp) и DeFi инфраструктуры на нативных DAG-платформах. Подробности по каждой платформе рассмотрены в разделе «Поддержка смарт-контрактов» выше.

• Компромиссы централизации в сетях на ранних стадиях. IOTA изначально использовала централизованный узел-координатор для предотвращения атак до того, как сетевая активность стала достаточной для самостоятельного обеспечения адекватного веса подтверждения. Hedera Hashgraph работает под управлением совета управляющих, состоящего из корпоративных участников. DAG-сети на ранних стадиях часто требовали временных или структурных мер централизации для обеспечения безопасности до того, как становилась возможной полная децентрализация.

• Не проверено в масштабе. Преимущества пропускной способности DAG по большей части теоретические или продемонстрированы только в контролируемых условиях тестирования. Данные о долгосрочной производительности в реальной эксплуатации ограничены по сравнению с более чем 15-летним опытом работы Bitcoin и многолетними стресс-тестами Ethereum под реальной нагрузкой DeFi.

• Ограниченные инструменты для разработчиков и зрелость экосистемы. Большинству DAG-платформ не хватает широты инструментов для разработчиков, аудированных библиотек и проверенной в реальных условиях инфраструктуры, которые экосистема Ethereum накопила за годы. Разработчики, создающие на DAG-платформах, сталкиваются с меньшим количеством эталонных реализаций, меньшим пулом специалистов и меньшим объемом кода, проверенного сообществом, на который можно опереться.

Безопасность DAG: Атака 34% и риски низкой активности

DAG-сети подвержены специфическому риску безопасности, который становится более серьезным при малом количестве активных пользователей. Понимание этого риска объясняет, почему в некоторых реализациях DAG были допущены компромиссы в пользу централизации, которые в противном случае казались бы противоречащими их целям децентрализации.

Атака 34% в сетях DAG является функциональным аналогом атаки 51% в блокчейне, хотя конкретный порог может отличаться в зависимости от протокола и не является универсальной константой. В сети DAG злоумышленник, контролирующий достаточную долю сетевой активности транзакций, может попытаться создать конфликтные транзакции, которые перевесят легитимный вес подтверждения графа. Поскольку подтверждение в DAG зависит от совокупных ссылок на транзакции, а не от вычислительной работы или стейкингового капитала, хорошо обеспеченный ресурсами злоумышленник в сети с низкой активностью имеет пропорционально большее влияние на то, какие ветви транзакций накапливают вес. Порог атаки варьируется в зависимости от дизайна протокола и уровня сетевой активности.

Исходный узел Координатора IOTA был прямым ответом на эту уязвимость. Координатор действовал как централизованный пункт проверки, который предотвращал подтверждение недопустимых ответвлений в период, когда Tangle имел недостаточный органический объем транзакций для обеспечения собственной безопасности. IOTA раскрыла это как известный компромисс в области централизации и работала над его устранением в IOTA 2.0. Управляющий совет Hedera представляет собой иную форму того же компромисса: стабильность управления и гарантии безопасности, обмененные на снижение уровня децентрализации. Модели безопасности DAG как категория все еще созревают по сравнению с проверенным опытом Bitcoin, насчитывающим более 15 лет работы в условиях враждебной производственной среды.

Реальные примеры использования технологии DAG

Безкомиссионная архитектура DAG и теоретически неограниченная пропускная способность делают ее структурно подходящей для приложений, в которых комиссии за транзакции в блокчейне сделали бы экономику нецелесообразной. Выделяются две категории: IoT и сети межмашинных платежей, а также высокопроизводительные системы расчета, где требуются масштабные микроплатежи без комиссий.

DAG и Интернет вещей (IoT)

Интернет вещей (IoT) — это миллиарды сетевых физических устройств, которые автономно обмениваются данными и стоимостью, от умной бытовой техники до промышленных датчиков и подключенных автомобилей. Эти устройства все чаще нуждаются в совершении платежей друг другу или поставщикам услуг на суммы настолько малые и настолько частые, что любая комиссия за транзакцию делает такую экономику нежизнеспособной.

Представьте, как ваш беспилотный автомобиль приближается к пункту оплаты на шоссе и автоматически производит расчет без необходимости участия человека и без комиссии за газ, превышающей стоимость самого сбора. Модель DAG без комиссий делает такой расчет экономически выгодным в масштабах миллиардов транзакций, в то время как комиссии в блокчейн сделали бы этот сценарий использования непрактичным.

Умный электросчетчик может производить расчет за потребление энергии между домохозяйством и поставщиком каждые 15 минут в суммах, слишком малых для того, чтобы комиссия за любую транзакцию в блокчейне была соразмерной. Архитектура DAG устраняет этот барьер комиссий, обеспечивая детализированный расчет в режиме реального времени, который в противном случае потребовал бы пакетной обработки транзакций, чтобы комиссии были оправданными.

В производственной цепочке поставок промышленные датчики покупают показания данных друг у друга на рынке данных типа «машина-машина» (M2M), где каждый пакет данных несет микроденежную ценность. Комиссия за газ блокчейна сделала бы каждую покупку пакета нерентабельной; архитектура DAG без комиссий устраняет это ограничение и создает реальный рынок для машинных данных в микромасштабе.

DAG в вайтпейперах криптовалюты: Руководство для читателя

Whitepaper криптовалюты — это технический документ, опубликованный командой основателей проекта, который описывает его архитектуру и механизм консенсуса, а также токеномику и ценностное предложение. Эта традиция была заложена Satoshi Nakamoto в 2008 году в документе Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System,), псевдонимном документе, представившем структуру данных блокчейн и сам жанр одновременно. Термин «whitepaper» в сфере криптовалют используется довольно свободно: некоторые документы представляют собой математически строгие технические статьи; другие — маркетинговые материалы, использующие маркировку whitepaper для создания видимости достоверности. Калибруйте свои ожидания соответственно при чтении whitepaper любого DAG-проекта.

Архитектура DAG обычно встречается в разделах «Архитектура» или «Техническое проектирование» Whitepaper. Проекты, использующие DAG, описывают свою структуру, используя нотацию теории графов, часто включают диаграмму топологии DAG, показывающую узлы и направленные ребра, а затем объясняют механизм консенсуса, выстроенный поверх этой структуры. Когда вы сталкиваетесь с терминологией DAG в Whitepaper, следующий глоссарий охватывает термины, которые встречаются чаще всего.

Общая терминология Whitepaper для DAG:

• Топология DAG - структурное расположение узлов и направленных ребер в конкретной реализации DAG
• Ациклический граф транзакций - альтернативный термин для DAG, используемый в некоторых whitepapers
• Tangle - специфическая реализация DAG в IOTA, где каждая транзакция подтверждает две предыдущие транзакции
• Консенсус на основе DAG - консенсус, достигаемый посредством структуры DAG, а не последовательных блоков
• Ориентированный граф - граф, в котором ребра имеют направленную ориентацию; DAG — это ориентированный граф с дополнительным ограничением ацикличности
• Вершина - термин из теории графов для узла; используется как синоним в официальных описаниях whitepaper
• Выбор концов (Tip selection) - алгоритм выбора предыдущих неподтвержденных транзакций, которые будет подтверждать новая транзакция

Три whitepaper DAG стоит знать как ориентиры. IOTA Tangle Whitepaper от Serguei Popov,), официально озаглавленный «The Tangle», описывает математические свойства структуры DAG IOTA, включая алгоритм выбора кончика (tip selection algorithm) и модель вероятностного подтверждения. Документация по консенсусу Hedera Hashgraph) подробно описывает протокол gossip-about-gossip и механизм виртуального голосования. Документация Fantom Foundation описывает архитектуру консенсуса Lachesis aBFT и ее связь с упорядочиванием событий DAG.

Когда вы открываете Whitepaper проекта DAG, проверьте эти пять элементов в разделе "Архитектура".

1. Тип топологии DAG. Указано ли в техническом документе, используется ли DAG на уровне транзакций (как Tangle у IOTA, где каждая транзакция является узлом) или на уровне консенсуса (как Lachesis у Fantom, где события упорядочиваются через DAG перед финализацией)? Это архитектурно разные реализации с различными свойствами безопасности и масштабируемости.
2. Механизм консенсуса. Как сеть достигает согласия о валидном состоянии реестра? Ищите названия механизмов: выбор чаевых (tip selection), gossip-about-gossip, aBFT, виртуальное голосование. Технический документ, описывающий консенсус только как «транзакции подтверждают транзакции» без указания механизма, упускает существенные технические детали.
3. Модель безопасности. Как сеть предотвращает атаки при низком объеме транзакций? Каков порог атаки, и признает ли технический документ, что этот порог варьируется в зависимости от уровня сетевой активности? Whitepaper, которые опускают обсуждение безопасности при низкой активности, игнорируют известную структурную уязвимость.
4. Дизайн децентрализации. Существуют ли узлы-координаторы, управляющие советы или другие меры централизации? Если да, то каков заявленный путь к их устранению? И IOTA, и Hedera были вынуждены пойти на компромиссы в плане централизации; заслуживающий доверия технический документ признает это, а не заявляет о полной децентрализации.
5. Заявления о производительности с методологией. Включают ли показатели TPS условия тестирования и размер сети? К необоснованным заявлениям о TPS без контекста, таким как «неограниченная пропускная способность» без модели или «10 000 TPS» без описания теста, следует относиться скептически.

Эти пять элементов дают вам основу для оценки того, насколько достоверны заявления DAG whitepaper, и является ли архитектура новаторским вкладом или стандартной реализацией известных паттернов.

Часто задаваемые вопросы о DAG

Является ли DAG типом блокчейна?

Нет. DAG и блокчейн являются типами технологии распределенного реестра (DLT), но они используют принципиально разные структуры данных. Блокчейн записывает транзакции в последовательные блоки, связанные в цепь; DAG записывает их как взаимосвязанную сеть узлов транзакций, в которой каждая новая транзакция подтверждает предыдущие. Ни один из них не является подкатегорией другого.

Как DAG достигает консенсуса?

Сети DAG достигают консенсуса путем кумулятивной валидации транзакций, а не через последовательное создание блоков. Каждая новая транзакция подтверждает предыдущие, выстраивая сеть взаимных подтверждений; чем больше последующих транзакций ссылаются на предыдущую, тем более подтвержденной она становится. Конкретный механизм зависит от протокола: Tangle от IOTA использует выбор «наконечников» (tips) и вес подтверждения, Hedera Hashgraph использует «gossip-about-gossip» в сочетании с виртуальным голосованием, а Lachesis от Fantom использует асинхронную византийскую отказоустойчивость (aBFT) через упорядочивание событий в DAG.

Является ли DAG лучше, чем блокчейн?

Ни одна из них не является универсально лучшей; они представляют собой разные архитектурные компромиссы, подходящие для разных сценариев использования. Теоретически DAG обеспечивает более высокую пропускную способность, транзакции без комиссий и лучшую масштабируемость для высокочастотных микроплатежей, таких как платежи в сфере Интернета вещей (IoT); блокчейн обеспечивает более проверенную на практике безопасность, более зрелую экосистему смарт-контрактов и более длительную историю использования в production-средах. Подходящая архитектура зависит от конкретных требований приложения.

Каковы основные недостатки DAG?

Основные ограничения DAG включают уязвимость безопасности при низком объеме транзакций, где разреженный вес подтверждений делает сеть более восприимчивой к скоординированным атакам. DAG также имеет менее зрелую поддержку смарт-контрактов по сравнению с Ethereum в большинстве реализаций, и несколько известных DAG-сетей пошли на компромиссы в области централизации по соображениям безопасности, включая исторический узел Координатора IOTA и модель правления Hedera. Преимущества DAG в пропускной способности остаются в значительной степени теоретическими, с ограниченными эмпирическими данными о производстве по сравнению с десятилетним опытом работы блокчейна.

Какие криптовалюты используют DAG?

Пять наиболее значимых реализаций криптовалют на основе DAG включают IOTA (Tangle, ориентированная на IoT и без комиссии), Hedera Hashgraph (консенсус Hashgraph корпоративного уровня), Nano (структура блок-решетки, мгновенные платежи без комиссии, ранее RaiBlocks), Fantom (слой консенсуса Lachesis DAG, смарт-контракты, совместимые с EVM) и Avalanche (X-Chain на основе DAG для высокопроизводительного обмена активами).

Что такое DAG в whitepaper криптовалюты?

Когда в Whitepaper криптовалюты архитектура описывается как основанная на DAG, это означает, что проект записывает или упорядочивает транзакции, используя структуру графа, подобную сети, а не линейную цепочку блоков. Архитектура DAG обычно описывается в разделах «Архитектура» или «Технический дизайн» Whitepaper с использованием таких терминов, как «топология DAG», «ациклический граф транзакций», «Tangle», «выбор вершин» или «консенсус на базе DAG».

Ключевые выводы

• Направленный ациклический граф (DAG) — это структура данных из теории графов, в которой узлы транзакций соединены направленными ребрами, которые никогда не образуют петли, создавая сетевой реестр, а не линейную цепочку.
• DAG не является разновидностью блокчейна. И то, и другое — типы технологии распределенного реестра (DLT); они используют разные структуры данных для решения одной и той же проблемы децентрализованной записи транзакций.
• Основным архитектурным преимуществом DAG является теоретически самомасштабируемая пропускная способность: более высокий объем транзакций ускоряет подтверждение, а не замедляет его, при этом не требуется рынок комиссий за транзакции для вознаграждения майнеров.
• Основными ограничениями DAG являются уязвимость безопасности при низкой сетевой активности, менее развитая поддержка смарт-контрактов по сравнению с Ethereum, компромиссы в области централизации в некоторых реализациях на ранних стадиях и ограниченная зрелость экосистемы разработчиков по сравнению с устоявшимися блокчейн-платформами.
• Пять наиболее заметных криптовалют на базе DAG — это IOTA (Tangle), Hedera Hashgraph, Nano, Fantom (Lachesis) и X-Chain сети Avalanche.
• При оценке Whitepaper проекта на базе DAG проверьте пять вещей: тип топологии DAG, механизм консенсуса, модель безопасности при низкой активности, дизайн децентрализации и включают ли заявления о производительности TPS методику тестирования.

Основные whitepapers IOTA, Hedera Hashgraph и Fantom доступны по ссылкам в этой статье для более глубокого технического изучения.

Данная статья предназначена исключительно для образовательных и информационных целей. Ничто в данной статье не является инвестиционным советом, финансовым советом или рекомендацией к покупке, продаже или хранению каких-либо криптовалют. Инвестиции в криптовалюты сопряжены со значительным риском, включая риск полной потери средств. Проведите собственное исследование и проконсультируйтесь с квалифицированным финансовым консультантом перед принятием инвестиционных решений.