暗号通貨で(DAG)されるターゲットを絞った非巡回チャート:革新的な代替手段

暗号エコシステムにおけるDAGの紹介

暗号通貨について考えると、「ブロックチェーン」や「分散型台帳」という用語が最初に思い浮かぶことが多いです。ビットコインの発売以来、エコシステムは進化し、ほとんどが価値の移転や分散型アプリケーションとの相互作用を可能にする類似のネットワークアーキテクチャに基づいた数百の暗号通貨が登場しました。

従来のブロックチェーンでは、ブロックは定期的に拡張されるチェーンに追加され、各ブロックは前のブロックに暗号リンク(、具体的にはハッシュ関数)を介して接続されています。これらのブロックには、ユーザーによって送信された最近のトランザクションが含まれています。

しかし、このシステムは、トランザクションの発行とブロックへの組み込みの間に待機時間が必要です。これは列車を待つことに例えられます：車両のサイズ(ブロックサイズ)や待っている人の数(未処理トランザクション)によって、いくつかの列車を待たなければならないかもしれません。確認時間は数秒から数時間まで様々です。

多くのユーザーや開発者にとって、このアーキテクチャは集中化されたコーディネーターに依存することなく高いセキュリティを提供する賢明な妥協を表しています。その他の人々にとって、ブロックチェーン技術には固有の制限があります。批評家は、スケーラビリティの問題が最終的にその大規模な採用を妨げると主張しています。

ここで、いくつかの人々が暗号通貨の支払いネットワークの未来と考えるまったく異なるアーキテクチャが登場します：DAG (DAG、英語の略称による)。

DAGとは正確に何ですか？

DAGは、ブロックチェーンとは根本的に異なるデータ構造です。この技術的に複雑な概念を理解するために、その構成要素を分解してみましょう:

• グラフ: 頂点(ノード)と辺(の接続で構成される構造)
• 指向: 接続には特定の方向があり、矢印で示されています
• 非巡回: 頂点は自分自身にループを形成しません; グラフをどのポイントからでも辿ると、決してその同じポイントに戻ることはありません

視覚的には、DAGは方向性のある線で接続された点のネットワークに似ており、常に後退することなく進行する構造を形成しています。

これらのデータ構造は、変数間の関係をモデル化し、それらの相互影響を特定するために、さまざまな科学および医学の分野で広く使用されています。たとえば、栄養、睡眠パターン、身体症状などの要因間の関連性を分析し、患者における相関関係を確立することができます。

暗号通貨の文脈において、DAGは分散ネットワークでのコンセンサスを達成するための革新的なアプローチを提供します。

暗号通貨におけるDAGの動作メカニズム

DAGに基づく暗号通貨では、各頂点が個々の取引を表します。このシステムは「ブロック」という概念を完全に排除し、その結果、データベースを拡張するためのマイニングの必要性もなくなります。取引をブロックにまとめるのではなく、新しい取引は以前の取引の上に直接構築されます。

しかし、ノードがトランザクションを送信するとき、少しのプルーフ・オブ・ワークの操作を行います。この操作は2つの重要な機能を果たします：

1. ネットワークの汚染を防ぐ
2. 過去の取引を確認する

新しいトランザクションが受け入れられるためには、以前のトランザクションを参照する必要があります。例えば、アリスがトランザクションを作成する際には、未確認の以前のトランザクションを参照しなければなりません。これは、ビットコインのブロックが前のブロックを参照する方法に似ていますが、同時に複数の参照があります。

いくつかのDAGシステム、例えばIOTA Tangleでは、アルゴリズムが"チップ" (未確認トランザクション)を選択し、新しいトランザクションを構築する必要があります。選択される可能性が高いチップは、"累積重量"が最も高いものであり、これはトランザクションチェーンの確認数を測定する指標です。

アリスがこれらの保留中のトランザクションを参照すると、自動的に確認されます。彼女自身のトランザクションは、別のユーザーがそれを参照するまで保留中になり、継続的な検証システムが作成されます。

DAGシステムにおける二重支出の管理

従来のブロックチェーンでは、二重支出を避けるのは比較的簡単です。ノードは、同じ資金がブロック内で二度使われようとしているかどうかを簡単に検出でき、矛盾する取引を含むブロックを拒否します。マイナーは正直に行動するための経済的インセンティブを持っています。

DAGは、独自のアーキテクチャに適応した類似のメカニズムを実装します。ノードが以前のトランザクションを確認する際、DAG内の最初のトランザクションまでの完全なルートを評価し、送信者が十分な残高を持っていることを確認します。複数のルートが存在する場合でも、確認が必要なのは1つだけです。

ユーザーが無効なルートを使用した場合、自分のトランザクションが無視されるリスクがあります。たとえそのトランザクションが正当でも、無効なものに依存している場合、他のノードはその経路をたどるのを避けます。

このダイナミクスは疑問を提起します：同じ資金が異なる枝で使われる複数の切り離された分岐が存在する可能性はないのでしょうか？実際、この可能性は存在しますが、累積された重みが大きい取引を優先する選択アルゴリズムによって解決されます。時間が経つにつれて、ある枝は他の枝よりもかなり強化され、より弱いものは放棄されることになります。

ブロックチェーンと同様に、DAGには絶対的な目的は存在しません。理論的には、任意の取引を元に戻すことが可能ですが、その可能性は追加の確認が行われるごとに指数関数的に減少します。ビットコインでは、取引を安全と見なすために6回の確認を待つことが推奨されています。IOTA TangleのようなDAGでは、「確認の信頼」という概念が存在し、選択アルゴリズムは複数回実行され、(例えば、100)取引が直接または間接的に承認された回数の割合を計算します。

DAGネットワークにおけるユーザーエクスペリエンス

DAGに基づく暗号通貨は、その技術的複雑さにもかかわらず、ユーザーエクスペリエンスをスムーズに提供できる。アリスがボブにトークンを送信する際、グラフから正しい取引を選択することを心配する必要はない。彼女のデジタルウォレットはこれらの操作を自動的に実行する。

1. 蓄積された重みのあるトランザクションの選択
2. 過去のトランザクションの確認による十分な残高の確認
3. 新しいトランザクションをDAGに組み込み、参照されたトランザクションを確認します。

エンドユーザーにとって、このプロセスは他の暗号通貨と同じくらい簡単です：受取人のアドレスを入力し、金額を指定して「送信」を押すだけです。技術的な複雑さは、親しみのあるインターフェースの背後に隠れています。

有向非巡回チャートの利点

非常に速い

ブロック時間による制約がないため、ユーザーはトランザクションを即座に送信し処理できます。新しいトランザクションが以前のトランザクションを確認する限り、トランザクションの量に理論的な制限はなく、使用することでスケーラブルなシステムが構築されます。

マイニングの不在

DAGは一般的に従来のPoWコンセンサスアルゴリズムを使用しないため、マイニングに依存してブロックチェーンを保護する暗号通貨と比較して、炭素排出量を大幅に削減します。

手数料なしまたは最低コストの取引

マイナーの不在は、取引手数料の必要性を排除します。いくつかのDAGプロトコルは特定のタイプのノードに対して小さな手数料を必要としますが、これらは従来のブロックチェーンに比べてはるかに少ないです。この特性は、高い手数料のあるネットワークでは実現不可能なマイクロペイメントを可能にします。

高いスケーラビリティ

ブロック時間の制限がないため、DAGは従来のブロックチェーンネットワークよりも指数関数的に大きな取引量を処理できます。この能力により、無数のデバイスがデータと価値を絶えず交換するIoT(のアプリケーションに有利な位置づけとなります。

DAGの課題と制限

) 部分的な分散化

DAGに基づくほとんどのプロトコルは、中央集権的な要素を取り入れています。いくつかの開発者は、これらの解決策をネットワークを初期化するための一時的なものと見なしていますが、DAGが中央集権的な介入なしで成長できるかどうかはまだ証明されていません。この依存は、ネットワークのセキュリティを損なう脆弱性を露呈する可能性があります。

大規模にテストされていない技術

DAGに基づく暗号通貨は数年前から存在していますが、その大規模な採用は依然として限られています。この大規模な実装の欠如は、長期的にオペレーティングシステムを維持するためのインセンティブが何であるか、そして洗練された攻撃や不利なネットワーク条件にどのように対処するかを予測することを困難にしています。

DAGとブロックチェーン：比較分析

| 特徴 | ブロックチェーン | DAG | |----------------|------------|-----| | 構造 | 線形に連結されたブロック | 相互接続された取引のネットワーク | | 確認 | 10分ごと###ビットコイン(または秒)その他( | 潜在的に瞬時 | | スケーラビリティ | ブロックサイズと時間によって制限される | ユーザー数の増加とともに増加する | | 手数料 | トランザクションを優先するために必要 | 最小限または存在しない | | エネルギー消費 | 一般的に高い )PoW( | 著しく少ない | | 証明されたセキュリティ | 高い、10年以上にわたって検証済み | 中程度、生産時間が短い | | 分散化 | 成熟したネットワークでは完全 | 中央集権的な要素を伴う部分的 |

DAG技術を使用した注目プロジェクト

DAG技術は、独自のアプローチを持つさまざまな革新的なプロジェクトにインスピレーションを与えています。

IOTA: IoTエコシステムのために特別に開発され、"Tangle"と呼ばれるDAGを使用しています。目的は、コストを最小限に抑え、高いスケーラビリティを持つデバイス間の取引を促進することです。

Nano: 以前はRaiBlocksとして知られていた、各アカウントが独自のチェーンを持つ「ブロックラティス」と呼ばれるDAG構造を実装しています。ほぼ瞬時の取引速度と手数料の不在が特徴です。

Hedera Hashgraph: 技術的にはHashgraphというDAGのバリアントを使用していますが、高いセキュリティとエネルギー効率を提供し、さまざまなビジネス分野での応用があります。

DAGの暗号エコシステムにおける未来の可能性

有向非巡回グラフは、暗号通貨の風景において重要な革新を表しています。現在の制限を克服することができれば、さまざまな分野での実用的なアプリケーションを持つ、非常にスケーラブルなエコシステムを推進することができるでしょう。

DAGの真の可能性は、高パフォーマンスと最小限の手数料を必要とする分野で現れる可能性があります。例えば:

• インターネット・オブ・シングス )IoT(、スマートデバイス間のコミュニケーションを促進します
• デジタルコンテンツとサービスのためのマイクロペイメントシステム
• 発展途上国における金融包摂のニーズに対応した支払いインフラ
• 高い取引量を持つ分散型アプリケーション )dApps(

この技術の進化は、分散化を拡大しながらセキュリティを維持する能力に依存します。このバランスは、次世代のDAGプロトコルが洗練させる必要があります。

開発者向けの技術的な考慮事項

DAGアーキテクチャ上に構築することに興味がある開発者のために、特定の技術的考慮事項があります:

• コンセンサスモデルは従来のブロックチェーンとは大きく異なります
• バリデーションシステムは異なる数学的アプローチを必要とします
• データ構造は、複雑なグラフを処理するために最適化が必要です
• スパム対策メカニズムはDAGの特性に適応する必要があります

これらの根本的な違いは、ブロックチェーン開発の経験が常にDAG開発に直接的に移行するわけではなく、原則とパターンの再学習を必要とすることを示唆しています。

まとめ

有向非巡回グラフ（DAG）は、従来のブロックチェーン技術に代わる魅力的な選択肢を提供します。そのユニークなアーキテクチャは、特にスケーラビリティ、手数料、エネルギー効率の観点から、現在の暗号通貨が直面しているいくつかの重要な課題を解決することを約束しています。

現在、このデータ構造を実装しているプロジェクトは比較的少ないですが、高度にスケーラブルなエコシステムを推進する潜在能力は否定できません。DAG技術は、高パフォーマンスの取引を手数料なしで必要とする分野、例えばIoTやマイクロペイメントシステムを変革する可能性があります。

しかし、すべての新興技術と同様に、DAGはその完全な潜在能力に達する前に克服しなければならない重要な技術的および採用の課題に直面しています。分散化、安全性、およびパフォーマンスのバランスが、この革新的なアプローチの成功を最終的に決定します。