Skierowany graf acykliczny (DAG) to struktura danych złożona z wierzchołków połączonych jednokierunkowymi krawędziami, które nigdy nie tworzą pętli. W rozproszonych rejestrach wierzchołki mogą reprezentować transakcje, zdarzenia lub bloki, a ich połączenia zapisują zależności lub odniesienia do wcześniejszej historii. Kilka gałęzi może rozwijać się jednocześnie, zamiast wymuszać zapis każdej aktualizacji w jednym liniowym łańcuchu bloków.

DAG opisuje sposób organizacji informacji, a nie kompletny mechanizm konsensusu. Sieć nadal potrzebuje reguł przyjmowania zdarzeń, wykrywania konfliktów, porządkowania istotnych transakcji, odporności na ataki Sybilla i osiągania finalności. Hashgraph Hedery, protokoły block-DAG, systemy DAG transakcji oraz konstrukcje łańcuchów kont wykorzystują struktury grafowe w różny sposób, więc określenie „blockchain DAG” nie powinno sugerować jednego wspólnego modelu bezpieczeństwa czy wydajności.

Czym jest architektura DAG?

Skierowany graf acykliczny (DAG) to architektura rejestru, która organizuje transakcje lub bloki jako sieć powiązanych wpisów, a nie pojedynczy liniowy łańcuch. Skierowany oznacza, że połączenia mają określony kierunek, natomiast acykliczny — że nie mogą zawrócić do wcześniejszego punktu. Pozwala to przetwarzać i referencować wiele transakcji lub bloków równolegle.

Nie każda sieć oparta na DAG jest technicznie blockchainem. Część systemów DAG zapisuje pojedyncze transakcje jako wpisy grafu, inne zaś porządkują bloki w DAG, zanim ustalą ich ostateczną kolejność. Działanie sieci DAG zależy więc od jej reguł konsensusu, porządkowania transakcji, ochrony przed podwójnym wydaniem i mechanizmu finalności.

Jak działa rozproszony rejestr DAG?

Rejestr DAG dodaje nowe transakcje lub bloki jako wierzchołki, które odwołują się do wcześniejszych wpisów, zamiast wydłużać tylko jeden liniowy łańcuch. Ponieważ różne wierzchołki mogą powstawać w tym samym czasie, niezależna aktywność może być przetwarzana i rozgłaszana w sieci równolegle.

1. Nowe wpisy odwołują się do wcześniejszych: każda transakcja lub blok łączy się z jednym lub kilkoma poprzednimi wierzchołkami.

2. Węzły współdzielą graf: uczestnicy wymieniają nowe wpisy i odtwarzają historię transakcji sieci na podstawie tych odniesień.

3. Konsensus interpretuje DAG: protokół ustala, jak konkurujące gałęzie lub transakcje mają być porządkowane lub ważone.

4. Konflikty są rozstrzygane: jeśli dwie transakcje próbują wydać te same środki, zdefiniowane wcześniej reguły konsensusu decydują, która zostanie zaakceptowana.

5. Transakcje osiągają finalność: w zależności od sieci finalność może wynikać z głosowania, skumulowanej wagi, reguł porządkowania lub innego mechanizmu konsensusu.

Jakie są główne korzyści i zastosowania rejestrów DAG?

Struktury DAG są przydatne, gdy protokół chce zapisać współbieżną aktywność, zanim ustali ostateczną zaakceptowaną kolejność. Ich zalety zależą od sieci i nie można ich wywnioskować wyłącznie z kształtu grafu.

1. Współbieżne aktualizacje mogą trafić do historii. Wiele węzłów może tworzyć zdarzenia lub transakcje odwołujące się do niedawnej historii bez czekania na jeden globalny czubek bloku, co ogranicza strukturalny punkt serializacji.

2. Relacje typu gossip mogą przenosić informacje o konsensusie. W hashgraphie powiązania zdarzeń zapisują, kto z kim się komunikował, co pozwala węzłom obliczać wirtualne głosy na podstawie współdzielonej historii, zamiast rozgłaszać osobne głosy przy każdej decyzji.

3. Zapisy o wysokiej częstotliwości można organizować efektywnie. Płatności, znaczniki czasu, komunikaty, zdarzenia w łańcuchu dostaw i aktywność maszyn mogą zyskać na wprowadzaniu danych do grafu, gdy protokół potrafi rozstrzygnąć ich zależności i konflikty.

4. Graf może ujawniać historię przyczynową. Odniesienia pokazują, które zdarzenia były znane, zanim powstało kolejne zdarzenie, dostarczając informacji, których algorytm konsensusu może użyć do porządkowania lub potwierdzania.

Jakie są przykłady rozproszonych rejestrów opartych na DAG?

Sieci oparte na DAG bardzo się różnią. Ich porównywanie wymaga analizy konsensusu, modelu uprawnień, modelu transakcji, finalności i obsługi inteligentnych kontraktów, a nie grupowania ich wyłącznie według terminologii grafowej.

• Hedera Hashgraph. Węzły Hedery rozgłaszają podpisane zdarzenia zawierające transakcje i hashe zdarzeń nadrzędnych, budując hashgraph, który obsługuje wirtualne głosowanie i znaczniki czasu konsensusu.

• IOTA — konstrukcje Tangle. IOTA historycznie wykorzystywała DAG transakcji nazywany Tangle, choć jej architektura i konsensus ewoluowały, dlatego każde twierdzenie o implementacji musi opierać się na aktualnej dokumentacji protokołu.

• Avalanche — rodzina konsensusu. Avalanche wprowadziła projekt konsensusu zorientowany na DAG dla powtarzanego głosowania na podpróbach, natomiast jej wdrożone łańcuchy i maszyny wirtualne mogą udostępniać liniowe historie blockchain dla konkretnych zastosowań.

• Nano — block-lattice. Nano organizuje aktualizacje każdego konta w jego własnym łańcuchu kont w ramach szerszego grafu, co pozwala właścicielom kont aktualizować je niezależnie, a konflikty rozstrzyga głosowanie przedstawicieli.

Jakie są ograniczenia i ryzyka rejestrów DAG?

DAG może przyjmować współbieżną historię, ale współbieżność utrudnia porządkowanie, rozstrzyganie konfliktów, przechowywanie, przycinanie i synchronizację sieci. Bezpieczeństwo wynika z całego protokołu i modelu uczestników, a nie z braku liniowego łańcucha.

1. Konsensus pozostaje niezbędny. Sam graf nie rozstrzygnie między podwójnymi wydaniami, złośliwymi gałęziami czy niekompatybilnymi zdarzeniami, więc sieć nadal potrzebuje głosowania, ważenia, liderów, komitetów lub innego procesu uzgodnień.

2. Rozrost grafu może zwiększać presję na zasoby. Węzły mogą musieć przechowywać, przemierzać, indeksować i synchronizować wiele wierzchołków i relacji, co czyni przycinanie i wydajną reprezentację stanu istotnymi dla długoterminowego działania.

3. Finalność bywa trudna do wyjaśnienia. Użytkownicy muszą odróżniać otrzymanie zdarzenia, włączenie do grafu, poziom pewności, porządek konsensusu i nieodwracalną finalność, ponieważ te etapy różnią się między protokołami DAG.

4. Odporność na ataki Sybilla zależy od sieci. Protokół może opierać się na stawce, członkostwie wymagającym uprawnień, głosowaniu przedstawicieli, reputacji, dowodzie pracy lub kontroli tempa, z których każde tworzy inne koszty ataku i założenia zarządzania.

5. Interoperacyjność może być węższa. Portfele, eksploratory, systemy powiernicze i narzędzia do inteligentnych kontraktów zbudowane dla opartych na kontach blockchainów mogą wymagać specjalistycznych integracji z grafem i modelem transakcji danej sieci.

Czy DAG to to samo co blockchain?

DAG nie jest automatycznie tym samym co blockchain. Tradycyjny blockchain sam jest ograniczoną strukturą skierowaną, ponieważ bloki odwołują się do wcześniejszych bloków, ale jego kanoniczna historia jest zwykle przedstawiana jako jeden uporządkowany łańcuch. Ogólny DAG może utrzymywać kilka współbieżnych gałęzi lub historii kont, a następnie wyprowadzić zaakceptowaną kolejność. Niektóre protokoły to block-DAG-i, inne to DAG-i transakcji, a jeszcze inne używają DAG wewnętrznie, udostępniając liniowy widok rejestru. O właściwej etykiecie decydują reguły danych i konsensusu protokołu.

Powiązane pojęcia

1. Czym jest blockchain?

2. Czym jest konsensus?

3. Czym jest hash?

4. Czym jest tolerancja błędów bizantyjskich?

Dalsza lektura

1. Czym jest Hedera (HBAR) i jak konsensus aBFT napędza ekosystem Hashgraph?

2. Jak stakować Hedera (HBAR) i zarabiać na pasywnych nagrodach w 2026 roku

3. Czym jest ETF Hedera (HBAR) i jak działa?

4. Czym jest inteligentny kontrakt? Fundament świata blockchain