## 加密货币中的替代结构介绍自比特币推出以来，数字货币生态系统已经显著发展。虽然大多数项目采用了基于区块链或分布式账本的架构，但也存在一些技术替代方案，旨在克服传统区块链固有的局限性。在传统区块链中，交易被分组到区块中，这些区块顺序地添加到不断增长的链上，每个区块通过加密链接(hash)连接到前一个区块。尽管这种设计在安全性方面非常稳健，但在可扩展性和确认时间方面仍然面临挑战。为了理解这些限制，我们可以将这个过程视为一个火车站：根据车厢的大小(区块)和等待的乘客数量(待处理交易)，我们可能需要等待几列火车才能出发。这段等待时间可能从几秒钟到几个小时，直到完全确认。面对这些可扩展性挑战，一种替代架构在行业中获得了关注：有向无环图（DAG），作为一种潜在解决方案，适用于需要更高速度和更低延迟的加密货币支付网络。## DAG的技术基础DAG是一种与区块链结构根本不同的数据结构。要理解这个技术概念，我们必须分析其组成部分：- **图表**：由顶点(节点表示为球体)和边(节点之间的连接)组成的结构。- **指向**：节点之间的连接遵循唯一的方向，通过箭头在视觉上表示。- **无环**：该结构不允许循环；如果我们从任何点出发沿着一条路径行走，我们永远不会回到起点。在科学应用中，DAG 常用于建模变量之间的关系，并确定相关性和因果影响。例如，在医学中，可以建立营养、睡眠模式和身体表现等因素之间的联系，以分析它们对患者健康的影响。在加密货币的背景下，DAG 提供了一种革命性的方法，实现分布式共识和交易验证，而无需传统的区块或挖矿。## 基于DAG的加密货币的架构与功能在基于DAG的加密系统中，每个顶点代表一个单独的交易，完全消除了区块的概念。为了扩展网络，不需要传统的挖矿，而是每个节点在发送交易时执行的小规模工作量证明，同时验证其他先前的交易。基本机制是这样的：1. 要添加新的交易，必须参考图中先前的交易。2. 在创建交易时，用户会自动确认其他较早的交易。3. 一个选择算法确定哪些之前的交易(或"小费")应被引用，优先考虑那些具有更高的"累计权重"(收到的确认数量)。例如，当爱丽丝生成一笔新交易时，她必须引用之前未确认的交易。这样一来，这些交易就会被确认，而爱丽丝的交易则保持待处理状态，直到另一个用户在自己的交易中引用它。该系统自然地鼓励对累积权重更大的交易进行确认，确保网络的有机增长，并避免用户不断地将新交易仅添加到最旧的交易中。## 安全机制与防止双重支付DAG系统实施了复杂的机制，以防止双重支付，这是任何加密货币的基本问题。当一个节点确认先前的交易时，它会评估从DAG的起点到当前节点的完整路径，以验证发送者是否拥有足够的余额。这个过程与区块链方法有显著不同：| 特征 | 传统区块链 | DAG系统 ||----------------|------------------------|-------------|| 验证 | 矿工验证聚合在区块中的交易 | 每个用户在发送自己的交易前验证之前的交易 || 激励 | 区块奖励和手续费 | 自己的交易确认 || 目的 | 取决于确认次数 (区块) | 基于累计权重和确认信任 |在像 IOTA Tangle 这样的系统中，使用一种称为“确认信任”的概念。选择算法运行多次(通常为100)，以确定交易直接或间接被批准的次数百分比。这个百分比表示交易在账本中最终保持的概率。虽然技术上复杂，但对于最终用户来说，体验是直观的。数字钱包软件自动管理整个过程:1. 选择图中最重的交易2. 通过跟踪以前的交易来检查足够的余额3. 将新交易添加到DAG中，确认之前的交易## DAG技术的竞争优势### 更高的速度和可扩展性没有区块时间的限制，DAG系统可以立即处理交易。这使得理论上的无限性能成为可能，处理速度与活跃参与者的数量成正比增加。根据技术数据，像Hedera Hashgraph这样的项目可以达到每秒最多10,000笔交易(TPS)，而像BlockDAG这样的混合解决方案则期望达到10,000-15,000 TPS，显著超过比特币的7-15 TPS或以太坊的15-45 TPS(预更新)。### 能源效率DAG架构消除了对资源密集型挖矿的需求，显著降低了能耗。这使得基于DAG的加密货币在环境角度上成为显著更可持续的替代品。### 消除或减少手续费大多数DAG实现无需交易费用，或者仅收取名义上的最低费用。这一特性对于以下内容尤其有价值：- **微支付**: 在高手续费网络中经济上不可行的小额交易- **物联网 (IoT)**: 机器与机器之间的通信，频繁的最小价值交换- **新兴市场**：为资源有限的人群提供金融可获得性### 特定应用潜力DAG架构在需要的场景中显示出特别的适用性：- 高频交易- 瞬时确认- 设备之间的自动化交互- 在连接不稳定的环境中处理## 当前的限制和挑战### 中心化元素大多数基于DAG的协议目前实施了以下中心化元素：- 验证交易的协调员 (IOTA 在其早期版本中)- 具有特殊权限的共识节点 (Hedera Hashgraph)- 中心化控制的快照机制这些元素虽然被视为开发初期的临时措施，但却引发了关于这些网络真正去中心化及其抵御攻击或审查能力的质疑。### 技术成熟度有限虽然基于DAG的加密货币已经存在多年，但其大规模实施仍然有限。像IOTA、Nano和Hedera Hashgraph这样的项目取得了显著进展，但仍面临技术和采用方面的挑战：- 对极端负荷条件下行为的不确定性- 潜在的对新攻击向量的脆弱性- 网络维护激励的长期可持续性### 技术复杂性与教育DAG架构引入了比传统区块链更抽象和不直观的概念。这种概念复杂性可能会导致：- 开发者和用户的理解- 针对特定实施的安全审计- 创建互操作性工具和标准## 基于DAG技术的特色项目### IOTA (MIOTA)在DAG实施方面的先驱，IOTA使用了一种名为"Tangle"的结构，特别为物联网生态系统设计。其重点在于使连接设备之间的微交易能够无手续费进行。### 纳诺 (XNO)实现一种 "区块格子" 架构，其中每个账户都有自己的区块链。此设计允许零手续费的即时交易，使其适用于日常支付的用例。### 赫德拉哈希图 (HBAR)利用"Hashgraph"算法和一种企业治理模式，由全球组织维护共识节点。它提供了更高的交易速度、绝对的最终性和对智能合约的支持，吸引了企业应用。### Kaspa (KAS)一个新兴项目，实施一种混合的 "BlockDAG" 模型，结合传统区块链元素与DAG结构，以平衡安全性和可扩展性。## DAG技术的未来展望DAG技术正在迅速发展，在共识算法、安全性和可扩展性方面取得了重大进展。当前的趋势指向：1. **技术混合**：将DAG结构与其他共识机制相结合，以优化性能和安全性2. **互操作性**：在DAG网络和传统区块链之间开发桥接协议3. **应用的特异性**：在特定细分市场采用DAG，其优势显著特别是，物联网代表了DAG技术的一个有前景的边界，预计将有数百万个互联设备在全球范围内进行自动微交易。## 加密生态系统的考虑因素DAG技术在加密货币领域代表了一项根本性的创新，为传统区块链面临的可扩展性挑战提供了潜在的解决方案。然而，这种替代方法有其自身的优点和局限性，在速度、安全性和去中心化之间呈现出不同的权衡。虽然区块链优先考虑去中心化的安全性，但DAG系统往往更倾向于速度和可扩展性。在加密生态系统中，建筑多样性使得技术能够根据特定用例进行专业化：用于价值存储的区块链和需要最高安全性的应用；为了优先考虑高交易性能和能源效率的环境而采用的DAG结构。两个方法的持续发展，加上新兴的混合解决方案，证明了一个不断发展的科技领域的活力，正在寻求在广泛的去中心化数字经济中满足不同需求的最佳解决方案。
有向无环图(DAG) (DAG)：加密生态系统中的新兴技术
加密货币中的替代结构介绍
自比特币推出以来，数字货币生态系统已经显著发展。虽然大多数项目采用了基于区块链或分布式账本的架构，但也存在一些技术替代方案，旨在克服传统区块链固有的局限性。
在传统区块链中，交易被分组到区块中，这些区块顺序地添加到不断增长的链上，每个区块通过加密链接(hash)连接到前一个区块。尽管这种设计在安全性方面非常稳健，但在可扩展性和确认时间方面仍然面临挑战。
为了理解这些限制，我们可以将这个过程视为一个火车站：根据车厢的大小(区块)和等待的乘客数量(待处理交易)，我们可能需要等待几列火车才能出发。这段等待时间可能从几秒钟到几个小时，直到完全确认。
面对这些可扩展性挑战，一种替代架构在行业中获得了关注：有向无环图（DAG），作为一种潜在解决方案，适用于需要更高速度和更低延迟的加密货币支付网络。
DAG的技术基础
DAG是一种与区块链结构根本不同的数据结构。要理解这个技术概念，我们必须分析其组成部分：
在科学应用中，DAG 常用于建模变量之间的关系，并确定相关性和因果影响。例如，在医学中，可以建立营养、睡眠模式和身体表现等因素之间的联系，以分析它们对患者健康的影响。
在加密货币的背景下，DAG 提供了一种革命性的方法，实现分布式共识和交易验证，而无需传统的区块或挖矿。
基于DAG的加密货币的架构与功能
在基于DAG的加密系统中，每个顶点代表一个单独的交易，完全消除了区块的概念。为了扩展网络，不需要传统的挖矿，而是每个节点在发送交易时执行的小规模工作量证明，同时验证其他先前的交易。
基本机制是这样的：
例如，当爱丽丝生成一笔新交易时，她必须引用之前未确认的交易。这样一来，这些交易就会被确认，而爱丽丝的交易则保持待处理状态，直到另一个用户在自己的交易中引用它。
该系统自然地鼓励对累积权重更大的交易进行确认，确保网络的有机增长，并避免用户不断地将新交易仅添加到最旧的交易中。
安全机制与防止双重支付
DAG系统实施了复杂的机制，以防止双重支付，这是任何加密货币的基本问题。当一个节点确认先前的交易时，它会评估从DAG的起点到当前节点的完整路径，以验证发送者是否拥有足够的余额。
这个过程与区块链方法有显著不同：
| 特征 | 传统区块链 | DAG系统 | |----------------|------------------------|-------------| | 验证 | 矿工验证聚合在区块中的交易 | 每个用户在发送自己的交易前验证之前的交易 | | 激励 | 区块奖励和手续费 | 自己的交易确认 | | 目的 | 取决于确认次数 (区块) | 基于累计权重和确认信任 |
在像 IOTA Tangle 这样的系统中，使用一种称为“确认信任”的概念。选择算法运行多次(通常为100)，以确定交易直接或间接被批准的次数百分比。这个百分比表示交易在账本中最终保持的概率。
虽然技术上复杂，但对于最终用户来说，体验是直观的。数字钱包软件自动管理整个过程:
DAG技术的竞争优势
更高的速度和可扩展性
没有区块时间的限制，DAG系统可以立即处理交易。这使得理论上的无限性能成为可能，处理速度与活跃参与者的数量成正比增加。
根据技术数据，像Hedera Hashgraph这样的项目可以达到每秒最多10,000笔交易(TPS)，而像BlockDAG这样的混合解决方案则期望达到10,000-15,000 TPS，显著超过比特币的7-15 TPS或以太坊的15-45 TPS(预更新)。
能源效率
DAG架构消除了对资源密集型挖矿的需求，显著降低了能耗。这使得基于DAG的加密货币在环境角度上成为显著更可持续的替代品。
消除或减少手续费
大多数DAG实现无需交易费用，或者仅收取名义上的最低费用。这一特性对于以下内容尤其有价值：
特定应用潜力
DAG架构在需要的场景中显示出特别的适用性：
当前的限制和挑战
中心化元素
大多数基于DAG的协议目前实施了以下中心化元素：
这些元素虽然被视为开发初期的临时措施，但却引发了关于这些网络真正去中心化及其抵御攻击或审查能力的质疑。
技术成熟度有限
虽然基于DAG的加密货币已经存在多年，但其大规模实施仍然有限。像IOTA、Nano和Hedera Hashgraph这样的项目取得了显著进展，但仍面临技术和采用方面的挑战：
技术复杂性与教育
DAG架构引入了比传统区块链更抽象和不直观的概念。这种概念复杂性可能会导致：
基于DAG技术的特色项目
IOTA (MIOTA)
在DAG实施方面的先驱，IOTA使用了一种名为"Tangle"的结构，特别为物联网生态系统设计。其重点在于使连接设备之间的微交易能够无手续费进行。
纳诺 (XNO)
实现一种 "区块格子" 架构，其中每个账户都有自己的区块链。此设计允许零手续费的即时交易，使其适用于日常支付的用例。
赫德拉哈希图 (HBAR)
利用"Hashgraph"算法和一种企业治理模式，由全球组织维护共识节点。它提供了更高的交易速度、绝对的最终性和对智能合约的支持，吸引了企业应用。
Kaspa (KAS)
一个新兴项目，实施一种混合的 "BlockDAG" 模型，结合传统区块链元素与DAG结构，以平衡安全性和可扩展性。
DAG技术的未来展望
DAG技术正在迅速发展，在共识算法、安全性和可扩展性方面取得了重大进展。当前的趋势指向：
特别是，物联网代表了DAG技术的一个有前景的边界，预计将有数百万个互联设备在全球范围内进行自动微交易。
加密生态系统的考虑因素
DAG技术在加密货币领域代表了一项根本性的创新，为传统区块链面临的可扩展性挑战提供了潜在的解决方案。
然而，这种替代方法有其自身的优点和局限性，在速度、安全性和去中心化之间呈现出不同的权衡。虽然区块链优先考虑去中心化的安全性，但DAG系统往往更倾向于速度和可扩展性。
在加密生态系统中，建筑多样性使得技术能够根据特定用例进行专业化：用于价值存储的区块链和需要最高安全性的应用；为了优先考虑高交易性能和能源效率的环境而采用的DAG结构。
两个方法的持续发展，加上新兴的混合解决方案，证明了一个不断发展的科技领域的活力，正在寻求在广泛的去中心化数字经济中满足不同需求的最佳解决方案。