Що таке спрямований ациклічний граф (DAG)?

Орієнтований Ациклічний Граф (DAG) — це структура даних з теорії графів, у якій вузли з'єднані спрямованими ребрами, що ніколи не повертаються до попереднього вузла. У криптовалюті DAG замінює лінійний ланцюг блоків на взаємопов'язану мережу транзакцій, де кожна нова транзакція валідує дві або більше попередніх.

DAG не є типом блокчейну. Як блокчейн, так і DAG є типами технології розподіленого реєстру (DLT), але вони використовують різні структури даних для запису та валідації транзакцій. Обидва поділяють мету децентралізації: усунення потреби в центральному органі для перевірки та запису переказів цінності.

Якщо блокчейн — це єдина залізнична колія, де поїзди мають слідувати один за одним по черзі, то технологія DAG більше схожа на мережу міських доріг, де кілька транспортних засобів одночасно рухаються різними маршрутами, а загальна система працює швидше зі збільшенням кількості учасників. Якщо ви зустріли цей термін у Whitepaper криптовалюти, цей посібник пояснює, що він означає, чим він архітектурно відрізняється від блокчейну, які проєкти його використовують та якими є його реальні переваги й обмеження.

Уточнення: DAG та блокчейн — це рівнозначні типи технології розподіленого реєстру. DAG не є підкатегорією чи еволюцією блокчейну. Вони вирішують ту саму проблему за допомогою структурно різних підходів.

--- ## DAG проти Блокчейн: Розуміння відмінностей

Блокчейн та DAG вирішують ту саму фундаментальну проблему в технології розподіленого реєстру, але вони використовують структурно різні підходи. Блокчейн записує транзакції в лінійний ланцюжок послідовно підтверджених блоків, тоді як DAG фіксує їх як взаємопов'язану мережу вузлів транзакцій, де кожна нова транзакція підтверджує попередні безпосередньо.

Блокчейн групує окремі транзакції в блоки, а потім пов'язує ці блоки хронологічно. Валідація нового блоку вимагає від майнерів запуску Proof of Work (PoW), що означає витрату значної обчислювальної потужності спеціалізованими комп'ютерами для вирішення математичних головоломок, або від валідаторів, що роблять стейкінг капіталу за Proof of Stake (PoS). Під високим навантаженням ця послідовна архітектура створює вузьке місце: транзакції стають у чергу для включення в блок, комісії зростають, оскільки користувачі роблять бід/попит за пріоритет, і пропускна здатність досягає стелі, визначеної розміром блоку та часом. Комісії за газ в Ethereum є найпоширенішим прикладом цього ринку комісій під час перевантаження.

Трилема блокчейну, широко використовувана концепція, популяризована Віталіком Бутеріним, описує інженерне завдання досягнення децентралізації та безпеки поряд зі масштабованістю у розподіленій мережі. Традиційні блокчейни, такі як Bitcoin та Ethereum до злиття (pre-Merge Ethereum), пріоритезують децентралізацію та безпеку, приймаючи обмежену масштабованість як компроміс. Архітектура DAG розроблена для безпосереднього вирішення цього обмеження масштабованості, хоча й створює власні компроміси, які розглядаються далі в цій статті.

Біткоїн з’явився значно раніше за будь-які криптовалютні мережі на основі DAG. Дизайн Біткоїна 2008 року використовував лінійний блокчейн для розв'язання проблеми подвійних витрат, і перехід на DAG вимагав би фундаментального перепроектування протоколу з нуля, а не поступового оновлення. Консервативна філософія дизайну Біткоїна також надає пріоритет безпеці та децентралізації над експериментами з пропускною здатністю, що означає, що архітектури на базі DAG створювалися як окремі проєкти, а не еволюціонували з Біткоїна.

Жодна з архітектур не є універсально кращою. Блокчейн надає пріоритет перевіреній безпеці та зрілій екосистемі смартконтрактів; DAG теоретично надає пріоритет пропускній здатності та безкоштовним транзакціям для випадків використання з високою частотою та низькою вартістю. Правильна архітектура залежить від конкретних вимог застосунку.

--- ## Будівельні блоки: Короткий посібник з теорії графів

Граф у математиці та комп'ютерних науках — це набір вузлів (також званих вершинами), з'єднаних ребрами. Перш ніж зрозуміти, що робить DAG особливим, необхідно розглянути три компоненти його назви окремо. Формально DAG визначається як G = (V, E), де V — це множина вершин, а E — множина спрямованих ребер, таких, що жодна послідовність ребер не утворює цикл. Простими словами: це сукупність точок даних, з'єднаних односторонніми зв'язками, де немає шляху, який повертався б у початкову точку.

Слово "орієнтований" означає, що кожне ребро має певну орієнтацію. Якщо ребро йде від вузла A до вузла B, це не означає, що існує ребро назад від B до A. Слово "ациклічний" означає, що ви можете йти за орієнтованими ребрами вперед скільки завгодно і ніколи не повернетеся до вже відвіданого вузла. Родинне дерево природно ілюструє обидві властивості: батьки вказують на дітей (орієнтований), і ви не можете бути своїм власним предком (ациклічний). Йдіть будь-яким шляхом вперед крізь покоління, і ви ніколи не повернетеся туди, звідки почали.

Різниця між звичайним графом і DAG полягає у двох обмеженнях. Будь-яка множина вузлів, з’єднаних ребрами, є графом. DAG — це специфічний тип графа, де ребра мають спрямованість і де жодна послідовність орієнтованих ребер не утворює цикл. У мережі криптовалюти на основі DAG цикли створили б логічний парадокс: Транзакція А підтверджує Транзакцію Б, яка підтверджує Транзакцію А, що робить неможливим встановити, що було першим, або чи є будь-яка з них дійсною. Ациклічне обмеження зберігає причинно-наслідковий порядок і запобігає такій циклічній залежності.

Перед продовженням необхідно внести одне уточнення. Слово «вузол» у криптовалюті має два значення. У цій статті під вузлом розуміється транзакція у структурі графа. Мережевий вузол, навпаки, — це комп'ютер, що бере участь у протоколі. Коли обидва значення з'являтимуться в одному контексті, різниця буде чітко вказана.

Як працює DAG?

Мережа криптовалюти на основі DAG обробляє транзакції через самопідсилюючу мережу: кожна нова транзакція повинна підтверджувати попередні, перш ніж мережа її прийме, що означає, що кожен учасник безпосередньо сприяє підтвердженню, а не чекає, поки це зроблять окремі групи майнерів чи валідаторів. Уявіть це як нового співробітника, який повинен переглянути та схвалити дві попередні роботи, перш ніж його власна пропозиція буде прийнята до системи. Чим більше співробітників приєднується та переглядає попередні роботи, тим швидше розчищається черга.

Ось як транзакція проходить через мережу DAG:

1. Нова транзакція створюється як вузол. Відправник генерує транзакцію, яка входить у DAG як новий вузол у структурі графа, очікуючи на підключення до попередніх вузлів.
2. Нова транзакція вибирає та перевіряє дві або більше попередніх транзакцій. Використовуючи алгоритм вибору, нова транзакція посилається на попередні непідтверджені транзакції та підтверджує їх легітимність до того, як мережа прийме нову. У Tangle IOTA цей процес називається вибором кінчика (tip selection), і він використовує зважене випадкове блукання для вибору попередніх транзакцій, на які слід посилатися.
3. Вибрані попередні транзакції отримують вагу підтвердження. Кожна попередня транзакція тепер має ще одну наступну транзакцію, що посилається на неї. Чим більше наступних транзакцій посилаються на попередню, тим вища її вага підтвердження і тим більш підтвердженою вона стає.
4. Сама нова транзакція очікує підтвердження. Вона перебуває як непідтверджений кінчик у DAG, доки наступні транзакції не перевірять її по черзі. Фінальність є імовірнісною і поглиблюється з часом, а не настає в один момент.
5. Зі зростанням активності мережі пропускна здатність збільшується. Чим більше транзакцій надходить у мережу, тим більше існує валідаторів для підтвердження попередніх транзакцій. Перевантаження в DAG працює протилежно до перевантаження в Блокчейн: більший обсяг прискорює підтвердження, а не уповільнює його.

[ДІАГРАМА: структура вузлів та ребер DAG, що відображає 7 вузлів транзакцій (кола), з'єднаних спрямованими стрілками, де кожна нова транзакція вказує на два попередні вузли. Структура розширюється назовні у формі павутини зліва направо, ніколи не утворюючи циклів. Панель для порівняння, що демонструє лінійний блокчейн із послідовними блоками в ланцюгу. Альтернативний текст: "Діаграма, що показує мережу криптовалюти на основі спрямованого ациклічного графа (DAG) з вузлами транзакцій, з'єднаними спрямованими ребрами без циклів, у порівнянні з лінійною структурою ланцюга блокчейну."]

Нові транзакції вибирають, які попередні транзакції підтверджувати, за допомогою алгоритму вибору. У Tangle мережі IOTA алгоритм вибору кінцевих транзакцій (tip selection) гарантує, що старі непідтверджені транзакції не залишаться назавжди неперевіреними, розподіляючи роботу з підтвердження по всьому графу, а не зосереджуючи її лише на самому кінці.

Транзакція не досягає миттєвої остаточності в DAG. Вона стає прогресивно більш підтвердженою, оскільки все більше наступних транзакцій посилаються на неї, і транзакції з високим рівнем підтвердження на практиці вважаються незмінними. Ця імовірнісна остаточність відрізняється від блокової остаточності в Блокчейн, але забезпечує той самий функціональний результат за умови достатньої мережевої активності.

Отже, якщо немає блоків і майнерів, як мережа DAG досягає консенсусу щодо дійсності транзакцій?

Як DAG досягає консенсусу

Консенсус у розподіленій мережі означає, що всі учасники погоджуються щодо того, які транзакції є дійсними та в якому порядку вони відбуваються, не покладаючись на центральний орган для прийняття рішень. Мережі DAG мають механізми консенсусу; вони структурно відрізняються від консенсусу на основі блоків, а не відсутні.

Консенсус DAG працює за допомогою кумулятивної валідації. Кожна нова транзакція підтверджує попередні, тому підтверджений стан реєстру формується на основі накопиченої ваги взаємних посилань, а не на основі єдиного авторитетного ланцюжка. Три основні протоколи реалізують цей принцип різними способами:

• IOTA Tangle: Вибір підказок (tip selection) у поєднанні з вагою підтвердження. Нові транзакції використовують зважене випадкове блукання для вибору попередніх непідтверджених транзакцій для валідації, а підтвердження транзакції посилюється в міру того, як на неї посилається більше наступних транзакцій.
• Hedera Hashgraph: Протокол gossip-about-gossip у поєднанні з віртуальним голосуванням. Вузли обмінюються не лише транзакціями, але й записами про те, якою інформацією вони поділилися, будуючи DAG (спрямований ациклічний граф) подій комунікації. Віртуальне голосування на основі цього DAG подій визначає порядок консенсусу без потреби в явних повідомленнях для голосування.
• Fantom Lachesis: Асинхронна візантійська відмовостійкість (aBFT) через впорядкування DAG. Lachesis будує DAG блоків подій, впорядковує їх асинхронно та фіналізує транзакції в основній мережі Opera, не чекаючи фіксованого часу блоку.

DAG-криптовалюти: реальні впровадження

Кілька криптовалютних проєктів використовують DAG як свою основну структуру даних або рівень консенсусу. П'ять найбільш відомих реалізацій демонструють, як різні команди розробників застосували ту саму основоположну концепцію архітектурно різними способами.

IOTA та Tangle

IOTA — це розподілений реєстр на основі DAG, розроблений для випадків використання Інтернету речей (IoT) та платежів між машинами. Його реалізація DAG, відома як Tangle, вимагає, щоб кожна транзакція валідувала рівно дві попередні транзакції, перш ніж мережа її прийме. Ця вимога до валідації, у поєднанні з відсутністю майнерів, яких потрібно винагороджувати, створює модель транзакцій IOTA без комісії. Нові транзакції обирають, які попередні транзакції валідувати, за допомогою алгоритму вибору кінчиків (tip selection algorithm), який є зваженою випадковою прогулянкою по непідтверджених кінчиках Tangle. IOTA спочатку використовувала централізований вузол Coordinator для запобігання атакам на ранній фазі низької активності мережі, що було відомим компромісом безпеки, який IOTA Foundation працювала над усуненням як частину своєї дорожньої карти децентралізації IOTA 2.0. Фундаментальна архітектура описана в IOTA Tangle Whitepaper Сергія Попова.

Hedera Hashgraph

Hedera Hashgraph обирає інший архітектурний шлях порівняно з IOTA. Замість прямого побудови DAG транзакцій, Hedera використовує консенсус hashgraph для побудови DAG комунікаційних подій. Вузли діляться історіями транзакцій та записами про те, чим вони поділилися (протокол gossip-about-gossip), а віртуальне голосування над цим DAG подій визначає порядок транзакцій без явних повідомлень про голосування. Hedera стверджує, що в тестових умовах досягає пропускної здатності понад 10 000 транзакцій на секунду (TPS), з низькими комісіями та фінальністю протягом секунд. Мережа працює під керівництвом правління, що складається з корпоративних членів, і не є відкритою (open-source), що є компромісом у децентралізації заради стабільності управління. Дивіться документацію консенсусу Hedera Hashgraph) для повного опису протоколу.

Нано

Підхід Nano структурно відрізняється від IOTA та Hedera. Він використовує блоково-решітчасту структуру (block-lattice), варіант DAG, де кожен обліковий запис підтримує власний ланцюг блоків, а облікові записи пов'язані між собою у структурі DAG. Ця конструкція забезпечує транзакції без комісій та майже миттєві транзакції, без майнерів чи валідаторів. Раніше Nano був відомий як RaiBlocks. Архітектура описана у Nano Whitepaper.)

Fantom та Lachesis

Fantom використовує свій механізм консенсусу Lachesis — протокол на основі DAG, що працює на рівні консенсусу, а не на рівні запису транзакцій, як у Tangle від IOTA. Lachesis впорядковує події асинхронно через структуру DAG перед їх остаточним підтвердженням в основній мережі Opera, досягаючи майже миттєвої завершеності та забезпечуючи підтримку смартконтрактів, сумісних із EVM (Ethereum Virtual Machine). Архітектура описана в документації механізму консенсусу Fantom Lachesis.

Аваланч

Avalanche використовує протокол консенсусу на основі DAG спеціально на своєму X-Chain (біржовому ланцюжку), досягаючи високої пропускної здатності та фінальності транзакцій менш ніж за секунду. Avalanche використовує DAG лише на своєму X-Chain, а не на всіх своїх ланцюжках. C-Chain сумісний з EVM і підтримує смартконтракти, використовуючи лінійну структуру ланцюжка. Див. документацію Avalanche X-Chain DAG) для деталей протоколу.

Підтримка смартконтрактів на DAG-платформах

Деякі DAG-орієнтовані платформи підтримують смарт-контракти, але підтримка значно варіюється між реалізаціями і, як правило, поступається екосистемі Ethereum за рівнем зрілості. Смарт-контракти — це програми, що самостійно виконуються і розгортаються на розподіленій мережі, які автоматично запускаються, коли виконуються заздалегідь визначені умови.

Основна мережа Opera Fantom сумісна з EVM, що означає, що вона виконує той самий код смартконтракту, що й Ethereum. C-Chain Avalanche також сумісна з EVM і підтримує повне середовище смартконтрактів, хоча лише X-Chain використовує консенсус на основі DAG. IOTA підтримує смартконтракти через окремий рівень IOTA Smart Contracts Protocol, а не нативно всередині базового Tangle. Hedera підтримує смартконтракти через свою службу Hedera Smart Contract Service, яка сумісна з EVM. В усіх цих реалізаціях екосистеми смартконтрактів менш зрілі, ніж у Ethereum, з меншими спільнотами розробників, меншою кількістю перевірених протоколів та менш децентралізованою фінансовою (DeFi) інфраструктурою в продакшені.

Переваги DAG

Архітектурний дизайн DAG забезпечує кілька операційних переваг порівняно з традиційним блокчейном, хоча ці переваги супроводжуються реальними компромісами, про які йтиметься в наступному розділі.

• Теоретична масштабованість. Пропускна здатність DAG зростає зі збільшенням мережевої активності: більше транзакцій означає більше валідаторів, що сприяє швидшому підтвердженню. Це протилежність перевантаженню блокчейну, де високий попит сповільнює мережу та підвищує комісії. Вирішення проблеми масштабованості як вершини трилеми блокчейну є основною архітектурною мотивацією дизайну DAG.

Безкоштовні або майже безкоштовні транзакції. Мережі DAG не мають ринку комісій за транзакції, оскільки немає майнерів чи валідаторів блоків, яких потрібно було б компенсувати. Tangle від IOTA є основним виробничим прикладом цієї моделі. Зауважте, що обчислювальні ресурси все ще потрібні пристрою, що надсилає дані; термін "безкоштовний" стосується відсутності мережевої комісії, а не відсутності будь-яких витрат.

• Паралельна обробка транзакцій. Кілька транзакцій валідуються одночасно в DAG-мережі, на відміну від очікування на послідовне включення до блоку. Така паралельна обробка забезпечує вищу ефективну пропускну здатність за умов високої активності порівняно з послідовною валідацією в одноланцюгових системах.

Енергоефективність. DAG-мережі не потребують майнінгу на основі Proof of Work, усуваючи енергозатратне обчислювальне розв'язання головоломок, на якому базуються блокчейни на кшталт Bitcoin. Робота з валідації розподіляється між відправниками транзакцій, а не концентрується на спеціалізованому майнінговому обладнанні.

• Доцільність мікротранзакцій. Модель без комісій робить високочастотні транзакції з низькою вартістю економічно доцільними. Це архітектурна властивість, яка робить DAG кандидатом для платіжних додатків Інтернету речей (IoT) та для взаємодії машин (M2M), де комісії за транзакцію перевищуватимуть саму вартість транзакції.

--- ## Обмеження та ризики DAG

Переваги DAG є архітектурно обґрунтованими, як і його обмеження. Розуміння обох аспектів необхідно для того, щоб оцінити, чи є технічні заяви проєкту на базі DAG достовірними.

Подвійні витрати — це спроба витратити ту саму одиницю криптовалюти двічі до того, як перша транзакція буде підтверджена. Блокчейн запобігає цьому, роблячи послідовний ланцюжок математично дорогим для перезапису; зловмиснику потрібно було б контролювати понад 50% обчислювальної потужності мережі, щоб виконати перезапис. DAG запобігає подвійним витратам через мережу взаємних перевірок: транзакція, яка суперечить вже перевіреній попередній транзакції, не буде згадуватися наступними транзакціями, ефективно відхиляючи недійсний гілку з підтвердженого графа. Однак цей механізм захисту має структурну слабкість, яка безпосередньо пов'язана з першим обмеженням нижче.

• Вразливість безпеки при низькому обсязі транзакцій. Коли DAG-мережа має мало активних користувачів, вага підтверджень у графі стає розрідженою. Зловмисник може легше подати конфліктуючі транзакції, які переважать легітимну вагу підтверджень і будуть прийняті до графа. Це структурна протилежність переваги масштабованості DAG: та ж властивість, яка робить DAG швидшим при високій активності, робить його слабшим при низькій активності.

Недорозвиненість смартконтрактів. Більшість чистих реалізацій DAG мають менш розвинені екосистеми смартконтрактів, ніж Ethereum. Це обмежує потенціал розробки децентралізованих додатків (dApp) та DeFi інфраструктури на нативних DAG-платформах. Деталі для кожної платформи розглядаються у розділі Підтримка смартконтрактів вище.

• Компроміси щодо централізації в мережах на ранніх етапах. IOTA спочатку використовувала централізований вузол-координатор для запобігання атакам, доки активність мережі не стала достатньою для самостійного забезпечення належної ваги підтвердження. Hedera Hashgraph функціонує під управлінням ради керівників корпоративних учасників. Мережі DAG на ранніх етапах часто потребували тимчасових або структурних заходів централізації для забезпечення безпеки до того, як можна було досягти повної децентралізації.

• Не перевірено масштабуванням. Переваги пропускної здатності DAG є здебільшого теоретичними або продемонстрованими лише в контрольованих умовах тестування. Дані про довгострокову продуктивність у робочому середовищі обмежені порівняно з понад 15-річним досвідом Bitcoin та багаторічним стрес-тестуванням Ethereum під реальним навантаженням DeFi.

• Обмежені інструменти розробки та зрілість екосистеми. Більшості DAG-платформ бракує широкого спектра інструментів для розробників, аудитованих бібліотек та інфраструктури, протестованої в продакшені, які накопичила екосистема Ethereum за роки. Розробники, які створюють на DAG-платформах, стикаються з меншою кількістю референсних реалізацій, меншими пулами талантів та меншою кількістю коду, протестованого спільнотою, на який можна спиратися.

Безпека DAG: Атака 34% та Ризики низької активності

DAG-мережі стикаються зі специфічним безпековим ризиком, який стає дедалі серйознішим, коли в мережі небагато активних користувачів, і розуміння цього ризику пояснює, чому деякі реалізації DAG пішли на компроміси щодо централізації, які в іншому випадку здавалися б такими, що суперечать їхнім цілям децентралізації.

Атака 34% — це функціональний еквівалент DAG атаки 51% у блокчейні, хоча конкретний поріг залежить від протоколу і його не слід вважати універсальною константою. У мережі DAG зловмисник, який контролює достатню частку транзакційної активності мережі, може спробувати створити конфліктні транзакції, що переважатимуть легітимну вагу підтвердження графа. Оскільки підтвердження в DAG залежить від сукупних посилань на транзакції, а не від обчислювальної роботи чи закладеного капіталу, зловмисник із великими ресурсами в мережі з низькою активністю має пропорційно більший вплив на те, які гілки транзакцій накопичують вагу. Поріг атаки змінюється залежно від дизайну протоколу та рівня активності мережі.

Оригінальний вузол Координатора IOTA став прямою відповіддю на цю вразливість. Координатор діяв як централізований контрольний пункт, який запобігав підтвердженню недійсних гілок у період, коли Tangle мав недостатній органічний обсяг транзакцій для самозахисту. IOTA розкрила це як відомий компроміс щодо централізації та працювала над його усуненням в IOTA 2.0. Рада керуючих Hedera представляє іншу форму того самого компромісу: стабільність управління та гарантії безпеки в обмін на зниження децентралізації. Моделі безпеки DAG як категорія все ще перебувають на стадії становлення порівняно з перевіреним досвідом Bitcoin, що налічує понад 15 років роботи в агресивних виробничих умовах.

Реальні сценарії використання технології DAG

Архітектура DAG без комісій та її теоретично необмежена пропускна здатність роблять її структурно придатною для застосунків, де комісії за транзакції в Блокчейні зробили б економіку нежиттєздатною. Виділяються дві категорії: IoT та мережі міжмашинних платежів, а також системи розрахунку з високою пропускною здатністю, де у великих масштабах необхідні мікроперекази без комісії.

DAG та Інтернет речей (IoT)

Інтернет речей (IoT) — це мільярди мережевих фізичних пристроїв, від розумної побутової техніки до промислових датчиків і підключених автомобілів, які автономно обмінюються даними й цінностями та здійснюють транзакції. Ці пристрої все частіше потребують здійснення платежів один одному або постачальникам послуг у сумах настільки малих і настільки часто, що будь-яка комісія за транзакцію робить таку економіку нерентабельною.

Уявіть, як ваш автономний транспортний засіб наближається до пункту оплати на автомагістралі та автоматично здійснює розрахунок, без необхідності людського схвалення і без комісії за газ, що перевищує вартість самої плати. Безкомісійна модель DAG робить цей розрахунок економічно вигідним у масштабі мільярдів транзакцій, де комісії блокчейну зробили б весь сценарій використання непрактичним.

Розумний лічильник електроенергії може здійснювати розрахунок платежів за споживання енергії між домогосподарством і постачальником енергії кожні 15 хвилин на суми, які є занадто малими, щоб будь-яка комісія за транзакцію в Блокчейн була пропорційною. Архітектура DAG усуває цей бар'єр у вигляді комісій, дозволяючи проводити деталізований розрахунок у реальному часі, який інакше вимагав би пакетування транзакцій для того, щоб комісії були виправданими.

У виробничому ланцюгу поставок, промислові датчики купують показання даних один у одного на ринку даних типу «машина-машина» (M2M), де кожен пакет даних має мікрогрошову цінність. Комісія за газ у блокчейні зробила б кожну покупку пакету невигідною; безкомісійна архітектура DAG усуває це обмеження та створює справжній ринок для даних, згенерованих машинами, у мікромасштабі.

DAG у Криптовалютних Білих книгах: Посібник для читача

Whitepaper криптовалюти — це технічний документ, опублікований командою засновників проєкту, який описує його архітектуру та механізм консенсусу разом із токеномікою та ціннісною пропозицією. Цю традицію започаткував Сатоші Накамото у 2008 році своїм документом Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, — псевдонімним документом, який одночасно представив структуру даних блокчейну та цей жанр. У сфері криптовалют термін «whitepaper» використовується вільно: деякі документи є математично строгими технічними працями; інші — маркетинговими матеріалами, які використовують ярлик whitepaper для створення видимості авторитетності. Відповідно коригуйте свої очікування під час читання whitepaper будь-якого DAG-проєкту.

Архітектура DAG зазвичай з'являється у розділі «Архітектура» або «Технічний дизайн» whitepaper. Проєкти, які використовують DAG, описують свою структуру, використовуючи нотацію теорії графів, часто включають діаграму топології DAG, що показує вузли та спрямовані ребра, а потім пояснюють механізм консенсусу, накладений поверх цієї структури. Коли ви стикаєтеся з термінологією DAG у whitepaper, наступний глосарій охоплює терміни, які ви найчастіше побачите.

Поширена термінологія DAG whitepaper:

• Топологія DAG — структурне розташування вузлів і спрямованих ребер у конкретній реалізації DAG
• Ациклічний граф транзакцій — альтернативний термін для DAG, який використовується в деяких Whitepaper
• Tangle — специфічна реалізація DAG від IOTA, де кожна транзакція підтверджує дві попередні транзакції
• Консенсус на основі DAG — консенсус, досягнутий за допомогою структури DAG, а не через послідовні блоки
• Орієнтований граф — граф, у якому ребра мають спрямовану орієнтацію; DAG — це орієнтований граф із додатковим обмеженням ациклічності
• Вершина — термін теорії графів для вузла; використовується як взаємозамінний у формальних описах Whitepaper
• Вибір підказок (Tip selection) — алгоритм вибору того, які попередні непідтверджені транзакції буде валідувати нова транзакція

Варто знати про три білі книги (whitepapers) про DAG як про орієнтири. IOTA Tangle Whitepaper Сергія Попова, з офіційною назвою «The Tangle», описує математичні властивості структури DAG IOTA, включаючи алгоритм вибору підказок та ймовірнісну модель підтвердження. Документація з консенсусу Hedera Hashgraph детально висвітлює технічні аспекти протоколу «gossip-about-gossip» та механізм віртуального голосування. Документація Fantom Foundation описує архітектуру консенсусу Lachesis aBFT та її зв'язок із впорядкуванням подій DAG.

Коли ви відкриваєте whitepaper проєкту DAG, перевірте ці п'ять елементів у розділі 'Архітектура'.

1. Тип топології DAG. Чи визначає технічна документація, чи використовується DAG на рівні транзакцій (як Tangle у IOTA, де кожна транзакція є вузлом) або на рівні консенсусу (як Lachesis у Fantom, де події впорядковуються за допомогою DAG перед фіналізацією)? Це архітектурно різні реалізації з різними властивостями безпеки та масштабованості.
2. Механізм консенсусу. Як мережа досягає згоди щодо дійсного стану реєстру? Шукайте названі механізми: вибір кінчиків (tip selection), gossip-about-gossip, aBFT, віртуальне голосування. Технічна документація, яка описує консенсус лише як «транзакції валідують транзакції» без зазначення механізму, опускає суттєві технічні деталі.
3. Модель безпеки. Як мережа запобігає атакам, коли обсяг транзакцій низький? Який поріг атаки, і чи визнає технічна документація, що поріг варіюється залежно від рівня активності мережі? Whitepapers, які опускають обговорення безпеки при низькій активності, залишають відому структурну вразливість.
4. Дизайн децентралізації. Чи є координаційні вузли, керівні ради чи інші заходи централізації? Якщо так, то який зазначений шлях до їх усунення? І IOTA, і Hedera мали піти на компроміси щодо централізації; достовірна технічна документація визнає це, а не стверджує повну децентралізацію.
5. Заяви щодо продуктивності з методологією. Чи включають показники TPS умови тестування та розмір мережі? Необґрунтовані заяви про TPS без контексту, такі як «необмежена пропускна здатність» без моделі або «10 000 TPS» без опису тесту, слід сприймати скептично.

Ці п'ять елементів надають вам основу для оцінки, чи є твердження DAG whitepaper достовірними, і чи є архітектура новим внеском або стандартною реалізацією відомих патернів.

Поширені запитання про DAG

Чи є DAG типом блокчейну?

Ні. DAG і блокчейн є типами технології розподіленого реєстру (DLT), але вони використовують принципово різні структури даних. Блокчейн записує транзакції в послідовні блоки, з'єднані в ланцюг; DAG записує їх як взаємопов'язану мережу вузлів транзакцій, де кожна нова транзакція підтверджує попередні. Жоден із них не є підкатегорією іншого.

Як DAG досягає консенсусу?

Мережі DAG досягають консенсусу шляхом кумулятивного підтвердження транзакцій, а не послідовного створення блоків. Кожна нова транзакція підтверджує попередні, створюючи мережу взаємних підтверджень; чим більше наступних транзакцій посилаються на попередню, тим вищим стає її підтвердження. Конкретний механізм залежить від протоколу: Tangle від IOTA використовує вибір кінцевих точок (tips) та вагу підтвердження, Hedera Hashgraph використовує протокол "gossip-about-gossip" (чутки про чутки) у поєднанні з віртуальним голосуванням, а Lachesis від Fantom використовує асинхронну відмовостійкість за довільною кількістю відмов (aBFT) через впорядкування подій у DAG.

Чи краще DAG, ніж блокчейн?

Жоден не є універсально кращим; вони представляють різні архітектурні компроміси, придатні для різних випадків використання. DAG теоретично пропонує вищу пропускну здатність, безкоштовні транзакції та кращу масштабованість для високочастотних малоцінних додатків, таких як платежі для IoT; блокчейн пропонує більш випробувану безпеку, більш зрілу екосистему смартконтрактів і довший досвід роботи в робочих середовищах. Правильна архітектура залежить від конкретних вимог додатку.

Які основні недоліки DAG?

Основні обмеження DAG включають вразливість системи безпеки при малому обсязі транзакцій, де низька вага підтвердження робить мережу більш вразливою до скоординованих атак. DAG також має менш зрілу підтримку смартконтрактів, ніж Ethereum у більшості реалізацій, а кілька відомих мереж DAG пішли на компроміси щодо централізації з міркувань безпеки, включаючи історичний вузол Coordinator в IOTA та модель керівної ради Hedera. Переваги пропускної здатності DAG залишаються значною мірою теоретичними, з обмеженими емпіричними даними виробництва порівняно з більш ніж десятирічним досвідом роботи блокчейн-мереж.

Які криптовалюти використовують DAG?

П'ять найвідоміших криптовалютних реалізацій на базі DAG — це IOTA (Tangle, орієнтована на IoT та без комісій), Hedera Hashgraph (консенсус hashgraph корпоративного рівня), Nano (структура block-lattice, миттєві платежі без комісій, раніше RaiBlocks), Fantom (рівень консенсусу Lachesis DAG, смарт-контракти, сумісні з EVM) та Avalanche (X-Chain на базі DAG для високопродуктивного обміну активами).

Що таке DAG у Whitepaper криптовалюти?

Коли Whitepaper криптовалюти описує свою архітектуру як DAG-орієнтовану, це означає, що проєкт записує або впорядковує транзакції за допомогою мережеподібної графової структури, а не лінійного ланцюга блоків. Архітектура DAG зазвичай описується в розділі "Архітектура" або "Технічний дизайн" Whitepaper, використовуючи термінологію, таку як "топологія DAG", "ациклічний граф транзакцій", "Tangle", "tip selection" або "DAG-based consensus".

Ключові висновки

["- Спрямований ациклічний граф (DAG) – це структура даних з теорії графів, де вузли транзакцій з'єднані спрямованими ребрами, які ніколи не замикаються, створюючи мережеподібний реєстр замість лінійного ланцюга.","- DAG не є типом блокчейну. Обидва є типами технології розподіленого реєстру (DLT); вони використовують різні структури даних для вирішення однієї проблеми – децентралізованого запису транзакцій.","- Основна архітектурна перевага DAG – це теоретично самомасштабована пропускна здатність: більший обсяг транзакцій прискорює підтвердження, а не сповільнює його, без необхідності ринку комісій за транзакції для компенсації майнерів.","- Основні обмеження DAG включають вразливість до безпеки при низькій мережевій активності, менш зрілу підтримку смартконтрактів порівняно з Ethereum, компроміси щодо централізації в деяких реалізаціях ранніх етапів та обмежену зрілість екосистеми розробників порівняно зі встановленими платформами блокчейну.","- П'ять найвідоміших криптовалют на основі DAG: IOTA (The Tangle), Hedera Hashgraph, Nano, Fantom (Lachesis) та X-Chain від Avalanche.","- Оцінюючи Whitepaper проєкту DAG, перевіряйте п'ять аспектів: тип топології DAG, механізм консенсусу, модель безпеки при низькій активності, дизайн децентралізації та чи включають твердження щодо продуктивності TPS методологію тестування."]

Основні технічні документи (whitepapers) IOTA, Hedera Hashgraph та Fantom наведені у вигляді посилань у цій статті для глибшого технічного вивчення.

Ця стаття призначена виключно для освітніх та інформаційних цілей. Ніщо в цій статті не є інвестиційною порадою, фінансовою консультацією чи рекомендацією купувати, продавати або зберігати будь-яку криптовалюту. Інвестиції в криптовалюти несуть значні ризики, включаючи ризик повного збитку. Проведіть власне дослідження та проконсультуйтеся з кваліфікованим фінансовим радником перед прийняттям інвестиційних рішень.