## 加密貨幣中的替代結構介紹自比特幣推出以來，數字貨幣生態系統已經顯著發展。雖然大多數項目採用了基於區塊鏈或分布式帳本的架構，但也存在一些技術替代方案，旨在克服傳統區塊鏈固有的局限性。在傳統區塊鏈中，交易被分組到區塊中，這些區塊順序地添加到不斷增長的鏈上，每個區塊通過加密連結(hash)連接到前一個區塊。盡管這種設計在安全性方面非常穩健，但在可擴展性和確認時間方面仍然面臨挑戰。爲了理解這些限制，我們可以將這個過程視爲一個火車站：根據車廂的大小(區塊)和等待的乘客數量(待處理交易)，我們可能需要等待幾列火車才能出發。這段等待時間可能從幾秒鍾到幾個小時，直到完全確認。面對這些可擴展性挑戰，一種替代架構在行業中獲得了關注：有向無環圖（DAG），作爲一種潛在解決方案，適用於需要更高速度和更低延遲的加密貨幣支付網絡。## DAG的技術基礎DAG是一種與區塊鏈結構根本不同的數據結構。要理解這個技術概念，我們必須分析其組成部分：- **圖表**：由頂點(節點表示爲球體)和邊(節點之間的連接)組成的結構。- **指向**：節點之間的連接遵循唯一的方向，通過箭頭在視覺上表示。- **無環**：該結構不允許循環；如果我們從任何點出發沿着一條路徑行走，我們永遠不會回到起點。在科學應用中，DAG 常用於建模變量之間的關係，並確定相關性和因果影響。例如，在醫學中，可以建立營養、睡眠模式和身體表現等因素之間的聯繫，以分析它們對患者健康的影響。在加密貨幣的背景下，DAG 提供了一種革命性的方法，實現分布式共識和交易驗證，而無需傳統的區塊或挖礦。## 基於DAG的加密貨幣的架構與功能在基於DAG的加密系統中，每個頂點代表一個單獨的交易，完全消除了區塊的概念。爲了擴展網路，不需要傳統的挖礦，而是每個節點在發送交易時執行的小規模工作量證明，同時驗證其他先前的交易。基本機制是這樣的：1. 要添加新的交易，必須參考圖中先前的交易。2. 在創建交易時，用戶會自動確認其他較早的交易。3. 一個選擇算法確定哪些之前的交易(或"小費")應被引用，優先考慮那些具有更高的"累計權重"(收到的確認數量)。例如，當愛麗絲生成一筆新交易時，她必須引用之前未確認的交易。這樣一來，這些交易就會被確認，而愛麗絲的交易則保持待處理狀態，直到另一個用戶在自己的交易中引用它。該系統自然地鼓勵對累積權重更大的交易進行確認，確保網路的有機增長，並避免用戶不斷地將新交易僅添加到最舊的交易中。## 安全機制與防止雙重支付DAG系統實施了復雜的機制，以防止雙重支付，這是任何加密貨幣的基本問題。當一個節點確認先前的交易時，它會評估從DAG的起點到當前節點的完整路徑，以驗證發送者是否擁有足夠的餘額。這個過程與區塊鏈方法有顯著不同：| 特徵 | 傳統區塊鏈 | DAG系統 ||----------------|------------------------|-------------|| 驗證 | 礦工驗證聚合在區塊中的交易 | 每個用戶在發送自己的交易前驗證之前的交易 || 激勵 | 區塊獎勵和手續費 | 自己的交易確認 || 目的 | 取決於確認次數 (區塊) | 基於累計權重和確認信任 |在像 IOTA Tangle 這樣的系統中，使用一種稱爲“確認信任”的概念。選擇算法運行多次(通常爲100)，以確定交易直接或間接被批準的次數百分比。這個百分比表示交易在帳本中最終保持的概率。雖然技術上復雜，但對於最終用戶來說，體驗是直觀的。數字錢包軟件自動管理整個過程:1. 選擇圖中最重的交易2. 通過跟蹤以前的交易來檢查足夠的餘額3. 將新交易添加到DAG中，確認之前的交易## DAG技術的競爭優勢### 更高的速度和可擴展性沒有區塊時間的限制，DAG系統可以立即處理交易。這使得理論上的無限性能成爲可能，處理速度與活躍參與者的數量成正比增加。根據技術數據，像Hedera Hashgraph這樣的項目可以達到每秒最多10,000筆交易(TPS)，而像BlockDAG這樣的混合解決方案則期望達到10,000-15,000 TPS，顯著超過比特幣的7-15 TPS或以太坊的15-45 TPS(預更新)。### 能源效率DAG架構消除了對資源密集型挖礦的需求，顯著降低了能耗。這使得基於DAG的加密貨幣在環境角度上成爲顯著更可持續的替代品。### 消除或減少手續費大多數DAG實現無需交易費用，或者僅收取名義上的最低費用。這一特性對於以下內容尤其有價值：- **微支付**: 在高手續費網路中經濟上不可行的小額交易- **物聯網 (IoT)**: 機器與機器之間的通信，頻繁的最小價值交換- **新興市場**：爲資源有限的人羣提供金融可獲得性### 特定應用潛力DAG架構在需要的場景中顯示出特別的適用性：- 高頻交易- 瞬時確認- 設備之間的自動化交互- 在連接不穩定的環境中處理## 當前的限制和挑戰### 中心化元素大多數基於DAG的協議目前實施了以下中心化元素：- 驗證交易的協調員 (IOTA 在其早期版本中)- 具有特殊權限的共識節點 (Hedera Hashgraph)- 中心化控制的快照機制這些元素雖然被視爲開發初期的臨時措施，但卻引發了關於這些網路真正去中心化及其抵御攻擊或審查能力的質疑。### 技術成熟度有限雖然基於DAG的加密貨幣已經存在多年，但其大規模實施仍然有限。像IOTA、Nano和Hedera Hashgraph這樣的項目取得了顯著進展，但仍面臨技術和採用方面的挑戰：- 對極端負荷條件下行爲的不確定性- 潛在的對新攻擊向量的脆弱性- 網路維護激勵的長期可持續性### 技術復雜性與教育DAG架構引入了比傳統區塊鏈更抽象和不直觀的概念。這種概念復雜性可能會導致：- 開發者和用戶的理解- 針對特定實施的安全審計- 創建互操作性工具和標準## 基於DAG技術的特色項目### IOTA (MIOTA)在DAG實施方面的先驅，IOTA使用了一種名爲"Tangle"的結構，特別爲物聯網生態系統設計。其重點在於使連接設備之間的微交易能夠無手續費進行。### 納諾 (XNO)實現一種 "區塊格子" 架構，其中每個帳戶都有自己的區塊鏈。此設計允許零手續費的即時交易，使其適用於日常支付的用例。### 赫德拉哈希圖 (HBAR)利用"Hashgraph"算法和一種企業治理模式，由全球組織維護共識節點。它提供了更高的交易速度、絕對的最終性和對智能合約的支持，吸引了企業應用。### Kaspa (KAS)一個新興項目，實施一種混合的 "BlockDAG" 模型，結合傳統區塊鏈元素與DAG結構，以平衡安全性和可擴展性。## DAG技術的未來展望DAG技術正在迅速發展，在共識算法、安全性和可擴展性方面取得了重大進展。當前的趨勢指向：1. **技術混合**：將DAG結構與其他共識機制相結合，以優化性能和安全性2. **互操作性**：在DAG網路和傳統區塊鏈之間開發橋接協議3. **應用的特異性**：在特定細分市場採用DAG，其優勢顯著特別是，物聯網代表了DAG技術的一個有前景的邊界，預計將有數百萬個互聯設備在全球範圍內進行自動微交易。## 加密生態系統的考慮因素DAG技術在加密貨幣領域代表了一項根本性的創新，爲傳統區塊鏈面臨的可擴展性挑戰提供了潛在的解決方案。然而，這種替代方法有其自身的優點和局限性，在速度、安全性和去中心化之間呈現出不同的權衡。雖然區塊鏈優先考慮去中心化的安全性，但DAG系統往往更傾向於速度和可擴展性。在加密生態系統中，建築多樣性使得技術能夠根據特定用例進行專業化：用於價值存儲的區塊鏈和需要最高安全性的應用；爲了優先考慮高交易性能和能源效率的環境而採用的DAG結構。兩個方法的持續發展，加上新興的混合解決方案，證明了一個不斷發展的科技領域的活力，正在尋求在廣泛的去中心化數字經濟中滿足不同需求的最佳解決方案。
有向無環圖(DAG) (DAG)：加密生態系統中的新興技術
加密貨幣中的替代結構介紹
自比特幣推出以來，數字貨幣生態系統已經顯著發展。雖然大多數項目採用了基於區塊鏈或分布式帳本的架構，但也存在一些技術替代方案，旨在克服傳統區塊鏈固有的局限性。
在傳統區塊鏈中，交易被分組到區塊中，這些區塊順序地添加到不斷增長的鏈上，每個區塊通過加密連結(hash)連接到前一個區塊。盡管這種設計在安全性方面非常穩健，但在可擴展性和確認時間方面仍然面臨挑戰。
爲了理解這些限制，我們可以將這個過程視爲一個火車站：根據車廂的大小(區塊)和等待的乘客數量(待處理交易)，我們可能需要等待幾列火車才能出發。這段等待時間可能從幾秒鍾到幾個小時，直到完全確認。
面對這些可擴展性挑戰，一種替代架構在行業中獲得了關注：有向無環圖（DAG），作爲一種潛在解決方案，適用於需要更高速度和更低延遲的加密貨幣支付網絡。
DAG的技術基礎
DAG是一種與區塊鏈結構根本不同的數據結構。要理解這個技術概念，我們必須分析其組成部分：
在科學應用中，DAG 常用於建模變量之間的關係，並確定相關性和因果影響。例如，在醫學中，可以建立營養、睡眠模式和身體表現等因素之間的聯繫，以分析它們對患者健康的影響。
在加密貨幣的背景下，DAG 提供了一種革命性的方法，實現分布式共識和交易驗證，而無需傳統的區塊或挖礦。
基於DAG的加密貨幣的架構與功能
在基於DAG的加密系統中，每個頂點代表一個單獨的交易，完全消除了區塊的概念。爲了擴展網路，不需要傳統的挖礦，而是每個節點在發送交易時執行的小規模工作量證明，同時驗證其他先前的交易。
基本機制是這樣的：
例如，當愛麗絲生成一筆新交易時，她必須引用之前未確認的交易。這樣一來，這些交易就會被確認，而愛麗絲的交易則保持待處理狀態，直到另一個用戶在自己的交易中引用它。
該系統自然地鼓勵對累積權重更大的交易進行確認，確保網路的有機增長，並避免用戶不斷地將新交易僅添加到最舊的交易中。
安全機制與防止雙重支付
DAG系統實施了復雜的機制，以防止雙重支付，這是任何加密貨幣的基本問題。當一個節點確認先前的交易時，它會評估從DAG的起點到當前節點的完整路徑，以驗證發送者是否擁有足夠的餘額。
這個過程與區塊鏈方法有顯著不同：
| 特徵 | 傳統區塊鏈 | DAG系統 | |----------------|------------------------|-------------| | 驗證 | 礦工驗證聚合在區塊中的交易 | 每個用戶在發送自己的交易前驗證之前的交易 | | 激勵 | 區塊獎勵和手續費 | 自己的交易確認 | | 目的 | 取決於確認次數 (區塊) | 基於累計權重和確認信任 |
在像 IOTA Tangle 這樣的系統中，使用一種稱爲“確認信任”的概念。選擇算法運行多次(通常爲100)，以確定交易直接或間接被批準的次數百分比。這個百分比表示交易在帳本中最終保持的概率。
雖然技術上復雜，但對於最終用戶來說，體驗是直觀的。數字錢包軟件自動管理整個過程:
DAG技術的競爭優勢
更高的速度和可擴展性
沒有區塊時間的限制，DAG系統可以立即處理交易。這使得理論上的無限性能成爲可能，處理速度與活躍參與者的數量成正比增加。
根據技術數據，像Hedera Hashgraph這樣的項目可以達到每秒最多10,000筆交易(TPS)，而像BlockDAG這樣的混合解決方案則期望達到10,000-15,000 TPS，顯著超過比特幣的7-15 TPS或以太坊的15-45 TPS(預更新)。
能源效率
DAG架構消除了對資源密集型挖礦的需求，顯著降低了能耗。這使得基於DAG的加密貨幣在環境角度上成爲顯著更可持續的替代品。
消除或減少手續費
大多數DAG實現無需交易費用，或者僅收取名義上的最低費用。這一特性對於以下內容尤其有價值：
特定應用潛力
DAG架構在需要的場景中顯示出特別的適用性：
當前的限制和挑戰
中心化元素
大多數基於DAG的協議目前實施了以下中心化元素：
這些元素雖然被視爲開發初期的臨時措施，但卻引發了關於這些網路真正去中心化及其抵御攻擊或審查能力的質疑。
技術成熟度有限
雖然基於DAG的加密貨幣已經存在多年，但其大規模實施仍然有限。像IOTA、Nano和Hedera Hashgraph這樣的項目取得了顯著進展，但仍面臨技術和採用方面的挑戰：
技術復雜性與教育
DAG架構引入了比傳統區塊鏈更抽象和不直觀的概念。這種概念復雜性可能會導致：
基於DAG技術的特色項目
IOTA (MIOTA)
在DAG實施方面的先驅，IOTA使用了一種名爲"Tangle"的結構，特別爲物聯網生態系統設計。其重點在於使連接設備之間的微交易能夠無手續費進行。
納諾 (XNO)
實現一種 "區塊格子" 架構，其中每個帳戶都有自己的區塊鏈。此設計允許零手續費的即時交易，使其適用於日常支付的用例。
赫德拉哈希圖 (HBAR)
利用"Hashgraph"算法和一種企業治理模式，由全球組織維護共識節點。它提供了更高的交易速度、絕對的最終性和對智能合約的支持，吸引了企業應用。
Kaspa (KAS)
一個新興項目，實施一種混合的 "BlockDAG" 模型，結合傳統區塊鏈元素與DAG結構，以平衡安全性和可擴展性。
DAG技術的未來展望
DAG技術正在迅速發展，在共識算法、安全性和可擴展性方面取得了重大進展。當前的趨勢指向：
特別是，物聯網代表了DAG技術的一個有前景的邊界，預計將有數百萬個互聯設備在全球範圍內進行自動微交易。
加密生態系統的考慮因素
DAG技術在加密貨幣領域代表了一項根本性的創新，爲傳統區塊鏈面臨的可擴展性挑戰提供了潛在的解決方案。
然而，這種替代方法有其自身的優點和局限性，在速度、安全性和去中心化之間呈現出不同的權衡。雖然區塊鏈優先考慮去中心化的安全性，但DAG系統往往更傾向於速度和可擴展性。
在加密生態系統中，建築多樣性使得技術能夠根據特定用例進行專業化：用於價值存儲的區塊鏈和需要最高安全性的應用；爲了優先考慮高交易性能和能源效率的環境而採用的DAG結構。
兩個方法的持續發展，加上新興的混合解決方案，證明了一個不斷發展的科技領域的活力，正在尋求在廣泛的去中心化數字經濟中滿足不同需求的最佳解決方案。