## 引言：加密生态系统中的有向无环图(DAG)当我们想到加密货币时，"区块链"或"分布式账本"这些术语通常是首先浮现在脑海中的。从比特币推出以来，生态系统已经发展出数百种加密货币，其中大多数基于类似的网络架构，允许价值转移和与去中心化应用程序的互动。在传统区块链中，区块定期添加到不断扩展的链中，每个区块通过加密链接连接到前一个区块，具体来说，是哈希函数。这些区块包含用户传输的最近交易。然而，这个系统涉及到从交易发出到其被包含在区块中的等待时间。这可以比作等待一列火车：根据车厢的大小(区块大小)和等待的人数(待处理交易)，您可能需要等待几列火车。确认时间可能从几秒到几小时不等。对于许多用户和开发者来说，这种架构代表了一种智能的折衷，提供了高安全性而不依赖于集中协调者。对于其他人来说，区块链技术存在固有的局限性。批评者认为，扩展性问题最终将阻碍其大规模采用。在这里，进入了一种完全不同的架构，有人认为这是加密货币支付网络的未来：**有向无环图(DAG)** (DAG，英文缩写)。## DAG究竟是什么？一个有向无环图(DAG)构成了一种与区块链基本不同的数据结构。为了理解这一技术上复杂的概念，让我们拆解它的组成部分：- **图形**: 由顶点(节点)和边(它们之间的连接)组成的结构- **指向**：连接具有特定的方向，由箭头指示- **无环**: 顶点不形成自环；如果你从任何点开始跟随图形，你永远不会回到同一点视觉上，有向无环图(DAG)看起来像是一张由方向线相连的点的网络，形成一种始终向前推进而不回退的结构。这些数据结构广泛应用于各种科学和医学领域，用于建模变量之间的关系并确定它们的相互影响。例如，它们可以分析营养、睡眠模式和身体症状等因素之间的联系，以确定患者之间的相关性。在加密货币的背景下，DAG 提供了一种革命性的方式来实现分布式网络中的共识。## 加密货币中DAG的工作机制在基于有向无环图(DAG)的加密货币中，每个顶点代表一个单独的交易。该系统完全消除了“区块”的概念，因此也不再需要挖矿来扩展数据库。新的交易直接建立在之前的其他交易之上，而不是将交易聚集在区块中。然而，当一个节点发送交易时，它会进行一个小的工作量证明操作。这个操作有两个关键功能：1. 防止网络污染2. 验证先前的交易为了让一笔新交易被接受，它必须参考之前的交易。例如，当爱丽丝创建一笔交易时，她必须引用未确认的先前交易。这是一种类似于比特币中一个区块引用前一个区块的机制，但有多个同时引用。在一些DAG系统中，例如IOTA Tangle，一个算法选择"小费" (未确认的交易)，作为构建新交易的基础。被选择的概率较高的小费是那些具有更高"累积权重"的——这是一个衡量交易链中确认次数的指标。当爱丽丝引用这些待处理交易时，它们会自动确认。她自己的交易现在处于待处理状态，直到另一个用户引用它，从而创建一个持续的验证系统。## 在有向无环图(DAG)系统中管理双重支付在传统区块链中，防止双重支付相对简单：节点可以轻松检测到是否在一个区块中尝试两次花费相同的资金，拒绝任何包含冲突交易的区块。矿工有经济激励去诚实行事。有向无环图(DAG)实现了类似的机制，但适应于其独特的架构。当一个节点确认之前的交易时，它会评估一条完整的路径，直到有向无环图(DAG)中的第一笔交易，验证发送者是否有足够的余额。虽然可能存在多条路径，但只需验证一条即可。如果用户使用无效的路径，他们自己的交易就有被忽略的风险。尽管他们的交易是合法的，但如果基于无效的路径，其他节点将会避免沿着该路径继续。这种动态提出了一个问题：是否可能存在多个不相连的分支，在不同的分支上花费相同的资金？实际上，这种可能性是存在的，但通过一种选择算法来解决，该算法偏向于累积权重更高的交易。随着时间的推移，一个分支会显著强于其他分支，导致较弱的分支被放弃。与区块链一样，DAG中没有绝对的目的。理论上，任何交易都可以被撤销，尽管随着每次额外确认，概率呈指数级下降。在比特币中，建议等待六次确认以将交易视为安全。在像IOTA Tangle这样的DAG中，存在"确认信任"的概念：选择算法会多次执行(例如，100)，以计算一笔交易被批准的比例，无论是直接还是间接。## 有向无环图(DAG)中的用户体验尽管技术复杂，基于有向无环图(DAG)的加密货币可以提供流畅的用户体验。当爱丽丝向鲍勃发送代币时，她无需担心从图中选择正确的交易。她的数字钱包会自动执行这些操作：1. 选择累积权重最大的交易2. 验证以前的交易以确认余额充足3. 将新交易纳入有向无环图(DAG)，确认所引用的交易对于最终用户来说，这个过程和其他任何加密货币一样简单：输入接收者的地址，指定金额，然后点击“发送”。技术复杂性隐藏在一个熟悉的界面后面。## 有向无环图(DAG)的优势( 非常快在区块时间限制的约束下，用户可以即时传输和处理交易。只要每个新交易确认之前的交易，就不存在理论上的交易量限制，从而创建一个随着使用而可扩展的系统。) 缺乏矿业有向无环图(DAG)一般不使用传统的工作量证明(PoW)共识算法，这大大减少了它们的碳足迹，与依赖于密集挖矿来保障其区块链的加密货币相比。### 无佣金或最低费用交易矿工的缺失消除了交易费用的需求。尽管某些DAG协议对某些类型的节点要求小额费用，但这些费用显著低于传统区块链。这一特性使得微支付成为可能，而在费用高昂的网络中则无法实现。### 更好的可扩展性没有区块时间限制的有向无环图(DAG)能够处理比传统区块链网络更大数量的交易。这种能力使它们在物联网应用中具有优势，物联网中无数设备将不断地交换数据和价值。## DAG的挑战与限制### 部分去中心化大多数基于有向无环图(DAG)的协议都包含集中化元素。尽管一些开发者认为这些解决方案是初始化网络的临时措施，但尚需证明有向无环图(DAG)是否能够在没有集中干预的情况下蓬勃发展。这种依赖关系可能暴露出妨碍网络安全的漏洞。### 大规模未经过验证的技术虽然基于有向无环图(DAG)的加密货币已经存在多年，但其大规模采用仍然有限。这种缺乏大规模实施使得很难预测哪些激励措施将在长期内维持操作系统，以及它们将如何应对复杂的攻击或不利的网络条件。## 有向无环图(DAG) vs 区块链: 逐步分析| 特征 | 区块链 | 有向无环图(DAG) ||----------------|------------|-----|| 结构 | 线性链式块 | 互联交易网络 || 确认 | 每10分钟(比特币)或秒###其他### | 潜在即时 || 可扩展性 | 受限于区块大小和时间 | 随着用户数量的增加而增加 || 佣金 | 优先处理交易所需 | 最低或不存在 || 能耗 | 通常较高 (PoW) | 显著较低 || 经过验证的安全性 | 高，经过十多年验证 | 中等，生产时间较短 || 去中心化 | 在成熟网络中完全去中心化 | 部分去中心化，带有集中化元素 |## 使用DAG技术的特色项目有向无环图(DAG)技术启发了各种创新项目，每个项目都有独特的视角：**IOTA**：专为物联网生态系统开发，使用一种名为"Tangle"的有向无环图(DAG)。其目标是以最低成本和高可扩展性促进设备之间的交易。**Nano**：之前称为RaiBlocks，实施了一种名为"Block-lattice"的DAG结构，每个账户都有自己的链。其特点是几乎即时的交易速度和没有手续费。**Hedera Hashgraph**: 虽然它在技术上使用了一种叫做Hashgraph的DAG变体，但它提供了高安全性和能效，并在多个商业领域中有应用。## DAG在加密生态系统中的未来潜力有向无环图(DAG)代表了加密货币领域的一项重大创新。如果它们能够克服当前的限制，将可能推动具有实际应用的极其可扩展的生态系统，涵盖多个行业。有向无环图(DAG)的真正潜力可能会在需要高性能和最低佣金的领域体现出来，例如：- 物联网 (IoT)，促进智能设备之间的通信- 数字内容和服务的微支付系统- 在发展中国家需要金融包容性的支付基础设施- 高交易量的去中心化应用(dApps)这项技术的发展将取决于其在增强去中心化的同时保持安全性的能力，这是未来几代DAG协议必须完善的平衡。## 开发者的技术考虑事项对于有兴趣在有向无环图(DAG)上构建的开发者，有一些特定的技术考虑：- 共识模型与传统区块链有显著不同- 验证系统需要不同的数学方法- 数据结构需要优化以处理复杂图形- 反垃圾邮件机制必须适应有向无环图(DAG)的特性这些根本性的差异意味着在区块链开发方面的经验并不总是可以直接转移到DAG开发中，要求对原则和模式进行重新学习。## 结论有向无环图(DAG)代表了传统区块链技术的一种迷人替代方案。其独特的架构承诺解决当前加密货币面临的多个关键挑战，尤其是在可扩展性、手续费和能源效率方面。虽然目前实施这种数据结构的项目相对较少，但它在推动高度可扩展生态系统方面的潜力是不可否认的。DAG技术可能会改变需要高性能无手续费交易的领域，如物联网和微支付系统。然而，正如所有新兴技术一样，DAG面临着重要的技术和采用挑战，这些挑战必须在达到其全部潜力之前克服。去中心化、安全性和性能之间的平衡将最终决定这一创新方法在加密货币生态系统中的成功。
有向无环图(DAG) (在加密货币中的应用：一种革命性的替代方案
引言：加密生态系统中的有向无环图(DAG)
当我们想到加密货币时，"区块链"或"分布式账本"这些术语通常是首先浮现在脑海中的。从比特币推出以来，生态系统已经发展出数百种加密货币，其中大多数基于类似的网络架构，允许价值转移和与去中心化应用程序的互动。
在传统区块链中，区块定期添加到不断扩展的链中，每个区块通过加密链接连接到前一个区块，具体来说，是哈希函数。这些区块包含用户传输的最近交易。
然而，这个系统涉及到从交易发出到其被包含在区块中的等待时间。这可以比作等待一列火车：根据车厢的大小(区块大小)和等待的人数(待处理交易)，您可能需要等待几列火车。确认时间可能从几秒到几小时不等。
对于许多用户和开发者来说，这种架构代表了一种智能的折衷，提供了高安全性而不依赖于集中协调者。对于其他人来说，区块链技术存在固有的局限性。批评者认为，扩展性问题最终将阻碍其大规模采用。
在这里，进入了一种完全不同的架构，有人认为这是加密货币支付网络的未来：有向无环图(DAG) (DAG，英文缩写)。
DAG究竟是什么？
一个有向无环图(DAG)构成了一种与区块链基本不同的数据结构。为了理解这一技术上复杂的概念，让我们拆解它的组成部分：
视觉上，有向无环图(DAG)看起来像是一张由方向线相连的点的网络，形成一种始终向前推进而不回退的结构。
这些数据结构广泛应用于各种科学和医学领域，用于建模变量之间的关系并确定它们的相互影响。例如，它们可以分析营养、睡眠模式和身体症状等因素之间的联系，以确定患者之间的相关性。
在加密货币的背景下，DAG 提供了一种革命性的方式来实现分布式网络中的共识。
加密货币中DAG的工作机制
在基于有向无环图(DAG)的加密货币中，每个顶点代表一个单独的交易。该系统完全消除了“区块”的概念，因此也不再需要挖矿来扩展数据库。新的交易直接建立在之前的其他交易之上，而不是将交易聚集在区块中。
然而，当一个节点发送交易时，它会进行一个小的工作量证明操作。这个操作有两个关键功能：
为了让一笔新交易被接受，它必须参考之前的交易。例如，当爱丽丝创建一笔交易时，她必须引用未确认的先前交易。这是一种类似于比特币中一个区块引用前一个区块的机制，但有多个同时引用。
在一些DAG系统中，例如IOTA Tangle，一个算法选择"小费" (未确认的交易)，作为构建新交易的基础。被选择的概率较高的小费是那些具有更高"累积权重"的——这是一个衡量交易链中确认次数的指标。
当爱丽丝引用这些待处理交易时，它们会自动确认。她自己的交易现在处于待处理状态，直到另一个用户引用它，从而创建一个持续的验证系统。
在有向无环图(DAG)系统中管理双重支付
在传统区块链中，防止双重支付相对简单：节点可以轻松检测到是否在一个区块中尝试两次花费相同的资金，拒绝任何包含冲突交易的区块。矿工有经济激励去诚实行事。
有向无环图(DAG)实现了类似的机制，但适应于其独特的架构。当一个节点确认之前的交易时，它会评估一条完整的路径，直到有向无环图(DAG)中的第一笔交易，验证发送者是否有足够的余额。虽然可能存在多条路径，但只需验证一条即可。
如果用户使用无效的路径，他们自己的交易就有被忽略的风险。尽管他们的交易是合法的，但如果基于无效的路径，其他节点将会避免沿着该路径继续。
这种动态提出了一个问题：是否可能存在多个不相连的分支，在不同的分支上花费相同的资金？实际上，这种可能性是存在的，但通过一种选择算法来解决，该算法偏向于累积权重更高的交易。随着时间的推移，一个分支会显著强于其他分支，导致较弱的分支被放弃。
与区块链一样，DAG中没有绝对的目的。理论上，任何交易都可以被撤销，尽管随着每次额外确认，概率呈指数级下降。在比特币中，建议等待六次确认以将交易视为安全。在像IOTA Tangle这样的DAG中，存在"确认信任"的概念：选择算法会多次执行(例如，100)，以计算一笔交易被批准的比例，无论是直接还是间接。
有向无环图(DAG)中的用户体验
尽管技术复杂，基于有向无环图(DAG)的加密货币可以提供流畅的用户体验。当爱丽丝向鲍勃发送代币时，她无需担心从图中选择正确的交易。她的数字钱包会自动执行这些操作：
对于最终用户来说，这个过程和其他任何加密货币一样简单：输入接收者的地址，指定金额，然后点击“发送”。技术复杂性隐藏在一个熟悉的界面后面。
有向无环图(DAG)的优势
( 非常快
在区块时间限制的约束下，用户可以即时传输和处理交易。只要每个新交易确认之前的交易，就不存在理论上的交易量限制，从而创建一个随着使用而可扩展的系统。
) 缺乏矿业
有向无环图(DAG)一般不使用传统的工作量证明(PoW)共识算法，这大大减少了它们的碳足迹，与依赖于密集挖矿来保障其区块链的加密货币相比。
无佣金或最低费用交易
矿工的缺失消除了交易费用的需求。尽管某些DAG协议对某些类型的节点要求小额费用，但这些费用显著低于传统区块链。这一特性使得微支付成为可能，而在费用高昂的网络中则无法实现。
更好的可扩展性
没有区块时间限制的有向无环图(DAG)能够处理比传统区块链网络更大数量的交易。这种能力使它们在物联网应用中具有优势，物联网中无数设备将不断地交换数据和价值。
DAG的挑战与限制
部分去中心化
大多数基于有向无环图(DAG)的协议都包含集中化元素。尽管一些开发者认为这些解决方案是初始化网络的临时措施，但尚需证明有向无环图(DAG)是否能够在没有集中干预的情况下蓬勃发展。这种依赖关系可能暴露出妨碍网络安全的漏洞。
大规模未经过验证的技术
虽然基于有向无环图(DAG)的加密货币已经存在多年，但其大规模采用仍然有限。这种缺乏大规模实施使得很难预测哪些激励措施将在长期内维持操作系统，以及它们将如何应对复杂的攻击或不利的网络条件。
有向无环图(DAG) vs 区块链: 逐步分析
| 特征 | 区块链 | 有向无环图(DAG) | |----------------|------------|-----| | 结构 | 线性链式块 | 互联交易网络 | | 确认 | 每10分钟(比特币)或秒###其他### | 潜在即时 | | 可扩展性 | 受限于区块大小和时间 | 随着用户数量的增加而增加 | | 佣金 | 优先处理交易所需 | 最低或不存在 | | 能耗 | 通常较高 (PoW) | 显著较低 | | 经过验证的安全性 | 高，经过十多年验证 | 中等，生产时间较短 | | 去中心化 | 在成熟网络中完全去中心化 | 部分去中心化，带有集中化元素 |
使用DAG技术的特色项目
有向无环图(DAG)技术启发了各种创新项目，每个项目都有独特的视角：
IOTA：专为物联网生态系统开发，使用一种名为"Tangle"的有向无环图(DAG)。其目标是以最低成本和高可扩展性促进设备之间的交易。
Nano：之前称为RaiBlocks，实施了一种名为"Block-lattice"的DAG结构，每个账户都有自己的链。其特点是几乎即时的交易速度和没有手续费。
Hedera Hashgraph: 虽然它在技术上使用了一种叫做Hashgraph的DAG变体，但它提供了高安全性和能效，并在多个商业领域中有应用。
DAG在加密生态系统中的未来潜力
有向无环图(DAG)代表了加密货币领域的一项重大创新。如果它们能够克服当前的限制，将可能推动具有实际应用的极其可扩展的生态系统，涵盖多个行业。
有向无环图(DAG)的真正潜力可能会在需要高性能和最低佣金的领域体现出来，例如：
这项技术的发展将取决于其在增强去中心化的同时保持安全性的能力，这是未来几代DAG协议必须完善的平衡。
开发者的技术考虑事项
对于有兴趣在有向无环图(DAG)上构建的开发者，有一些特定的技术考虑：
这些根本性的差异意味着在区块链开发方面的经验并不总是可以直接转移到DAG开发中，要求对原则和模式进行重新学习。
结论
有向无环图(DAG)代表了传统区块链技术的一种迷人替代方案。其独特的架构承诺解决当前加密货币面临的多个关键挑战，尤其是在可扩展性、手续费和能源效率方面。
虽然目前实施这种数据结构的项目相对较少，但它在推动高度可扩展生态系统方面的潜力是不可否认的。DAG技术可能会改变需要高性能无手续费交易的领域，如物联网和微支付系统。
然而，正如所有新兴技术一样，DAG面临着重要的技术和采用挑战，这些挑战必须在达到其全部潜力之前克服。去中心化、安全性和性能之间的平衡将最终决定这一创新方法在加密货币生态系统中的成功。