الرسوم البيانية الموجهة غير الدائرية (DAG) في العملات المشفرة: بديل ثوري

مقدمة عن DAG في نظام التشفير

عندما نفكر في العملات المشفرة، فإن مصطلحات "blockchain" أو "دفتر الأستاذ الموزع" غالبًا ما تكون أول ما يتبادر إلى الذهن. منذ إطلاق البيتكوين، تطور النظام البيئي مع مئات من العملات المشفرة، معظمها يعتمد على هياكل شبكة مماثلة التي تسمح بتحويلات القيمة والتفاعلات مع التطبيقات اللامركزية.

في سلسلة الكتل التقليدية، تتم إضافة الكتل بشكل دوري إلى سلسلة متوسعة، مع ربط كل كتلة بالكتلة السابقة بواسطة روابط تشفيرية ( بشكل محدد، دوال التجزئة). تحتوي هذه الكتل على المعاملات الأخيرة التي أرسلها المستخدمون.

ومع ذلك، يتضمن هذا النظام أوقات انتظار بين إصدار المعاملة وإدراجها في كتلة. إنه comparable لانتظار قطار: اعتمادًا على حجم العربات (حجم الكتلة) و عدد الأشخاص الذين ينتظرون (المعاملات المعلقة)، قد تحتاج إلى انتظار عدة قطارات. يمكن أن تختلف أوقات التأكيد من ثوانٍ إلى ساعات.

بالنسبة للعديد من المستخدمين والمطورين، تمثل هذه البنية التحتية التزامًا ذكيًا يوفر أمانًا عاليًا دون الاعتماد على منسقين مركزيين. بالنسبة للآخرين، تحتوي تقنية البلوك تشين على قيود متأصلة. ويؤكد النقاد أن مشاكل القابلية للتوسع ستعيق في النهاية اعتمادها على نطاق واسع.

هنا تأتي بنية مختلفة تمامًا يعتبرها البعض مستقبل شبكات الدفع بالعملات المشفرة: DAG (، اختصارًا باللغة الإنجليزية ).

ما هو الDAG بالضبط؟

يمثل DAG هيكل بيانات مختلف جذريًا عن البلوكتشين. لفهم هذا المفهوم المعقد تقنيًا، دعونا نقوم بتفكيك مكوناته:

• الرسم البياني: هيكل يتكون من الرؤوس (العقد) والحواف (الاتصالات بينها)
• موجه: الاتصالات لها اتجاه محدد، موضح بواسطة الأسهم
• غير دوري: الرؤوس لا تشكل حلقات على نفسها؛ إذا تابعت الرسم البياني من أي نقطة، فلن تعود أبداً إلى تلك النقطة نفسها

بصريًا، يشبه DAG شبكة من النقاط المتصلة بواسطة خطوط توجيهية، تشكل بنية تتقدم دائمًا دون تراجع.

تستخدم هذه الهياكل البيانية على نطاق واسع في مختلف المجالات العلمية والطبية لنمذجة العلاقات بين المتغيرات وتحديد تأثيراتها المتبادلة. على سبيل المثال، يمكنها تحليل الارتباط بين عوامل مثل التغذية، وأنماط النوم، والأعراض الجسدية لتحديد العلاقات في مريض.

في سياق العملات المشفرة، تقدم DAG نهجًا ثوريًا لتحقيق التوافق في الشبكات الموزعة.

آلية عمل DAG في العملات المشفرة

في عملة مشفرة تعتمد على DAG، تمثل كل قمة معاملة فردية. يقضي هذا النظام تمامًا على مفهوم "الكتلة" وبالتالي الحاجة إلى التعدين لتوسيع قاعدة البيانات. بدلاً من تجميع المعاملات في كتل، يتم بناء كل معاملة جديدة مباشرة على المعاملات السابقة.

ومع ذلك، عندما يرسل عقدة معاملة، تقوم بإجراء عملية صغيرة من إثبات العمل. هذه العملية تلبي وظيفتين ح crucialتين:

1. منع تلوث الشبكة
2. التحقق من المعاملات السابقة

لكي يتم قبول معاملة جديدة، يجب أن تشير إلى معاملات سابقة. على سبيل المثال، عندما تنشئ أليس معاملة، يجب أن تشير إلى معاملات سابقة غير مؤكدة. إنه آلية مشابهة لكيفية إشارة كتلة في بيتكوين إلى الكتلة السابقة، ولكن مع إشارات متعددة في نفس الوقت.

في بعض أنظمة DAG، مثل IOTA Tangle، يقوم خوارزمية باختيار "الطعمات" (التحويلات غير المؤكدة) التي يجب بناء تحويل جديد عليها. الطعمات الأكثر احتمالاً للاختيار هي تلك التي تحمل "وزن تراكمي" أكبر - وهو مقياس يقيس عدد التأكيدات في سلسلة التحويلات.

عندما تشير أليس إلى هذه المعاملات المعلقة، فإنها تؤكدها تلقائيًا. تظل معاملتها الخاصة الآن معلقة حتى يشير إليها مستخدم آخر، مما يخلق نظامًا للتحقق المستمر.

إدارة الإنفاق المزدوج في أنظمة DAG

في البلوكتشينات التقليدية، من السهل نسبيًا تجنب الإنفاق المزدوج: يمكن للعقد أن تكشف بسهولة عما إذا كان يتم محاولة إنفاق نفس الأموال مرتين في كتلة، مما يؤدي إلى رفض أي كتلة تحتوي على معاملات متضاربة. لدى المعدنين حوافز اقتصادية للتصرف بشكل honest.

تقوم DAG بتنفيذ آليات مشابهة ولكنها متكيفة مع هيكلها الفريد. عندما يؤكد أحد العقد المعاملات السابقة، فإنه يقيم مساراً كاملاً حتى أول معاملة في DAG، متحققاً من أن المرسل لديه رصيد كافٍ. على الرغم من إمكانية وجود مسارات متعددة، إلا أنه يكفي التحقق من مسار واحد فقط.

إذا استخدم المستخدم مسارًا غير صالح، فإن معاملته الخاصة معرضة لخطر التجاهل. على الرغم من أن معاملته شرعية، إذا كانت تعتمد على مسار غير صالح، فسيتجنب العقد الأخرى اتباع هذا المسار.

تطرح هذه الديناميكية سؤالاً: هل يمكن أن توجد فروع متعددة منفصلة حيث يتم إنفاق نفس الأموال على فروع مختلفة؟ فعلاً، هذه الإمكانية موجودة، ولكن يتم حلها من خلال خوارزمية اختيار تفضل المعاملات ذات الوزن المتجمع الأعلى. مع مرور الوقت، تتقوى فرع بشكل ملحوظ أكثر من الآخرين، مما يؤدي إلى التخلي عن الفروع الأضعف.

مثلما هو الحال في blockchain، لا يوجد هدف مطلق في DAG. نظريًا، يمكن التراجع عن أي معاملة، على الرغم من أن الاحتمالية تنخفض بشكل متسارع مع كل تأكيد إضافي. في Bitcoin، يُوصى بالانتظار حتى ستة تأكيدات للنظر في المعاملة آمنة. في DAG مثل IOTA Tangle، يوجد مفهوم "ثقة التأكيد": يتم تنفيذ خوارزمية الاختيار عدة مرات (على سبيل المثال، 100)لحساب النسبة المئوية لمرات الموافقة على معاملة ما، بشكل مباشر أو غير مباشر.

تجربة المستخدم في الشبكات DAG

على الرغم من تعقيدها الفني، يمكن أن توفر العملات المشفرة المعتمدة على DAG تجربة مستخدم سلسة. عندما ترسل أليس الرموز إلى بوب، لا تحتاج إلى القلق بشأن اختيار المعاملات الصحيحة من الرسم البياني. يقوم محفظتها الرقمية تلقائيًا بإجراء هذه العمليات:

1. اختيار المعاملات ذات الوزن التراكمي الأكبر
2. تحقق من المعاملات السابقة لتأكيد الأرصدة الكافية
3. إضافة المعاملة الجديدة إلى DAG، مؤكدة المعاملات المرجعية

بالنسبة للمستخدم النهائي، تعتبر هذه العملية بسيطة مثل أي عملة مشفرة أخرى: إدخال عنوان المستلم، تحديد المبلغ والضغط على "إرسال". تبقى التعقيدات الفنية مخفية خلف واجهة مألوفة.

مزايا الرسوم البيانية الموجهة غير الدائرية

سرعة استثنائية

بدون القيود المفروضة من قبل أوقات الكتلة، يمكن للمستخدمين نقل ومعالجة المعاملات على الفور. لا يوجد حد نظري لحجم المعاملات، طالما أن كل معاملة جديدة تؤكد المعاملات السابقة، مما يخلق نظامًا يتوسع مع الاستخدام.

غياب التعدين

عادةً لا تستخدم DAG خوارزميات إجماع PoW التقليدية، مما يقلل بشكل كبير من بصمتها الكربونية مقارنةً بالعملات المشفرة التي تعتمد على التعدين المكثف لتأمين سلسلة الكتل الخاصة بها.

معاملات بدون رسوم أو بتكلفة منخفضة

غياب المعدنين يلغي الحاجة إلى رسوم المعاملات. على الرغم من أن بعض بروتوكولات DAG تتطلب رسومًا صغيرة لأنواع معينة من العقد، إلا أن هذه الرسوم أقل بكثير من تلك الموجودة في شبكات البلوكشين التقليدية. هذه الميزة تجعل المدفوعات الصغيرة ممكنة، وهو ما لا يمكن تحقيقه في الشبكات ذات الرسوم المرتفعة.

قابلية التوسع الفائقة

بدون قيود زمنية على الكتل، يمكن أن تعالج DAG أحجامًا من المعاملات أكبر بشكل مضاعف مقارنة بشبكات blockchain التقليدية. تضع هذه القدرة DAG في موقع مناسب لتطبيقات إنترنت الأشياء (IoT)، حيث ستقوم عدد لا يحصى من الأجهزة بتبادل البيانات والقيمة بشكل مستمر.

تحديات وقيود DAG

اللامركزية الجزئية

تتضمن معظم البروتوكولات المعتمدة على DAG عناصر من المركزية. على الرغم من أن بعض المطورين يعتبرون هذه الحلول مؤقتة لتهيئة الشبكة، إلا أنه يتعين إثبات ما إذا كانت DAG يمكن أن تزدهر دون تدخل مركزي. يمكن أن تكشف هذه الاعتماد عن ثغرات تعرض أمان الشبكة للخطر.

تقنية غير مثبتة على نطاق واسع

على الرغم من أن العملات المشفرة القائمة على DAG موجودة منذ سنوات، إلا أن اعتمادها الواسع لا يزال محدودًا. هذه الفجوة في التنفيذ على نطاق واسع تجعل من الصعب التنبؤ بما هي الحوافز التي ستبقي النظام التشغيلي على المدى الطويل وكيف ستستجيب للهجمات المتطورة أو ظروف الشبكة غير المواتية.

DAG مقابل Blockchain: تحليل مقارن

| الميزة | بلوكتشين | DAG | |----------------|------------|-----| | الهيكل | كتل متسلسلة خطيًا | شبكة مترابطة من المعاملات | | التأكيدات | كل 10 دقائق (Bitcoin) أو ثواني (أخرى) | محتمل أن تكون فورية | | قابلية التوسع | محدودة بحجم الكتلة والوقت | تزداد مع عدد المستخدمين | | الرسوم | اللازمة لإعطاء الأولوية للمعاملات | الحد الأدنى أو عدم وجودها | | استهلاك الطاقة | عادة مرتفع (PoW) | أقل بكثير | | أمان مثبت | عالي، تم التحقق منه لأكثر من عقد من الزمان | معتدل، وقت أقل في الإنتاج | | اللامركزية | كاملة في الشبكات الناضجة | جزئية، مع عناصر مركزية |

المشاريع البارزة التي تستخدم تكنولوجيا DAG

لقد ألهمت تقنية DAG العديد من المشاريع المبتكرة، كل منها بأساليب فريدة:

IOTA: تم تطويره خصيصًا لنظام IoT، ويستخدم DAG يسمى "Tangle". هدفه هو تسهيل المعاملات بين الأجهزة بتكاليف منخفضة وقابلية عالية للتوسع.

Nano: سابقًا كان يُعرف باسم RaiBlocks، ويطبق هيكل DAG يسمى "Block-lattice" حيث تمتلك كل حساب سلسلة خاصة بها. يتميز بسرعته الفائقة في المعاملات تقريبًا وغياب الرسوم.

Hedera Hashgraph: على الرغم من أنها تستخدم تقنيًا نوعًا من DAG يسمى Hashgraph، إلا أنها تقدم أمانًا عالياً وكفاءة في استهلاك الطاقة، مع تطبيقات في مختلف القطاعات التجارية.

الإمكانيات المستقبلية لـ DAG في نظام التشفير

تمثل الرسوم البيانية غير الدائرية الموجهة ابتكارًا كبيرًا في مشهد العملات المشفرة. إذا تمكنت من تجاوز قيودها الحالية، فقد تعزز أنظمة بيئية قابلة للتوسع بشكل كبير مع تطبيقات عملية في قطاعات متعددة.

يمكن أن يظهر الإمكانات الحقيقية لـ DAG في المجالات التي تتطلب أداءً عاليًا ورسومًا منخفضة، مثل:

• إنترنت الأشياء (IoT)، مما يسهل التواصل بين الأجهزة الذكية
• أنظمة المدفوعات الصغيرة للمحتويات الرقمية والخدمات
• بنية تحتية للدفع في البلدان النامية مع احتياجات الشمول المالي
• التطبيقات اللامركزية (dApps) ذات حجم معاملات مرتفع

سيعتمد تطور هذه التكنولوجيا على قدرتها على الحفاظ على الأمان أثناء زيادة اللامركزية، وهو توازن يجب على الأجيال القادمة من بروتوكولات DAG تحسينه.

اعتبارات تقنية للمطورين

بالنسبة للمطورين المهتمين بالبناء على الهياكل DAG، هناك اعتبارات تقنية محددة:

• نماذج الإجماع تختلف بشكل كبير عن البلوكتشين التقليدية
• تتطلب أنظمة التحقق أساليب رياضية مختلفة
• تحتاج هياكل البيانات إلى تحسين للتعامل مع الرسوم البيانية المعقدة
• يجب أن تتكيف آليات مكافحة البريد العشوائي مع خصوصيات DAG

ت implican هذه الاختلافات الأساسية أن الخبرة في تطوير blockchain لا تنتقل دائمًا مباشرة إلى تطوير DAG، مما يتطلب إعادة تعلم المبادئ والأنماط.

الخاتمة

تمثل الرسوم البيانية الموجهة غير الدائرية بديلاً رائعًا لتكنولوجيا البلوكشين التقليدية. تعد هيكلتها الفريدة بوعد بحل العديد من التحديات الحرجة التي تواجه العملات المشفرة الحالية، لا سيما من حيث القابلية للتوسع، والرسوم، وكفاءة الطاقة.

على الرغم من أن هناك حاليًا عددًا قليلًا نسبيًا من المشاريع التي تنفذ هذه البنية التحتية للبيانات، إلا أن إمكاناتها في تعزيز النظم البيئية القابلة للتوسع بشكل كبير لا يمكن إنكارها. يمكن أن تحول تقنية DAG القطاعات التي تتطلب معاملات عالية الأداء بدون رسوم، مثل إنترنت الأشياء وأنظمة المدفوعات الصغيرة.

ومع ذلك، مثل أي تقنية ناشئة، تواجه DAG تحديات تقنية واعتماد مهمة يجب التغلب عليها قبل أن تصل إلى إمكاناتها الكاملة. إن التوازن بين اللامركزية والأمان والأداء سيحدد في نهاية المطاف نجاح هذا النهج المبتكر في نظام العملات المشفرة.