有向非巡回グラフ: 分散台帳技術における次の進化?

何年もの間、ブロックチェーンは分散型ネットワークのデフォルトインフラストラクチャとして暗号通貨の景観を支配してきました。しかし、取引量が急増し、手数料が高騰する中で、より良い方法はないのかという疑問が浮かびました。ここに登場するのが有向非循環グラフ(DAG)です。これは、ブロックチェーンの固有の制限を克服しようとするプロジェクトの間で注目を集めている技術です。ある人々はこれを「ブロックチェーンキラー」と呼びますが、現実はより複雑です。DAGは、置き換えではなく、理解する価値のある意味のある代替アーキテクチャを表しています。

有向非循環グラフが実際にどのように機能するか

DAGが注目を集めている理由を理解するためには、その基本的なメカニズムを把握する必要があります。トランザクションを個別のブロックにまとめるブロックチェーンとは異なり、DAGは根本的に異なる原則で機能します: トランザクションがノード自体になります。

構造は次のようになります:個々の取引を表す円 (頂点) が、方向性のある線 (エッジ) で繋がれ、一方向にのみ流れ、決して戻らないことを想像してください。この一方向で非循環的な構造が「有向非循環グラフ」という名前の由来です。取引を提出する際には、まず2つの以前の未確認取引(「ティップ」と呼ばれる)を検証する必要があります。それらのティップを確認すると、あなたの取引は新しいティップとなり、次の参加者からの検証を待ちます。

このチェーン反応は、一連のトランザクションを重ねて層を作ります。ネットワークは、パス確認を通じて整合性を強制します:ノードが古いトランザクションを確認する際、全履歴を創世トランザクションまで遡り、十分な残高を確保し、二重支払いを防ぎます。ユーザーが無効なパスに基づいて構築しようとした場合、たとえ個別に合法であっても、そのトランザクションは拒否されます。

このデザインの美しさは、従来の意味でのマイニングの排除にあります。一部のDAGネットワークはプルーフ・オブ・ワークの要素を取り入れていますが、ブロックチェーンのPoWシステムが要求するエネルギーのほんの一部しか消費しません。

DAGとブロックチェーンアーキテクチャの主な違い

DAGとブロックチェーンの間の哲学的な違いは、構造と検証に帰着します。ブロックチェーンは、マイナーやバリデーターが確認し、その後チェーンに追加する時間的バッチのトランザクションを作成します。このバッチ指向のアプローチは、ブロックタイムの遅延を引き起こし、ボトルネックを生み出します。

DAGはこれを完全に回避します。各取引を他の取引に徐々に構築するノードにすることで、待機時間を排除します。「ブロック時間」は存在せず、取引が停滞する予定の間隔もありません。ユーザーは必要な確認を行う限り、取引を継続的に提出できます。

この構造的な違いは実際の利点に波及します。取引スループットはほぼ無制限になり(、ネットワーク参加者が検証を行う意欲によってのみ制約されます)。エネルギー消費は劇的に減少します。なぜなら、計算集約型のマイニング競争が消失するからです。そして重要なことに、取引手数料は消失するか、無視できるレベルまで縮小します。なぜなら、報酬を要求するマイナーが存在しないからです。

実世界のアプリケーション: DAGが輝く場所

この技術は、ブロックチェーンが苦労する特定のユースケースで優れています。

マイクロペイメントは最も明確な例です。従来のブロックチェーンでは、取引手数料が支払額をはるかに上回ることがよくあります。ネットワーク手数料が$2 のときに$0.50を送ろうとするのは目的に反します。手数料がゼロまたはほぼゼロでネットワーク混雑料金がないDAGは、小額の支払いを経済的に実行可能にします。

IoTエコシステムは、DAGの軽量バリデーションの恩恵を受けます。分散ネットワーク全体で取引を記録する必要がある数十億のスマートデバイスを想像してみてください。ブロックチェーンのマイニングによる計算オーバーヘッドは、非常に高くなります。DAGは、以前の取引の検証のみを必要とし、優雅にスケールします。

リアルタイム決済はブロック時間がない場合に実用的になります。即時の確定を必要とする金融アプリケーションはDAGを魅力的に感じます。

有向非循環グラフ運動を先導するプロジェクト

いくつかの暗号通貨がDAG技術にコミットしています。IOTA (MIOTA)は、2016年に立ち上げられ、最も早く採用したものの一つです。その「Tangle」アーキテクチャは、特化したDAG実装であり、ユーザーは新しい送信ごとに2つの前の取引を検証する必要があります。これにより、すべての参加者に検証作業が分散され、自然にコンセンサスが生まれる真の分散型ネットワークが作成されます。

Nano (XNO)は、DAGの原則と個人ブロックチェーンを組み合わせたハイブリッドアプローチを取ります。各ユーザーは自分のチェーンを制御し、トランザクションは送信者と受信者の両方からの二重検証を必要とします。その結果:ほぼ瞬時の決済とゼロ手数料、そして数年の運用によって証明されたセキュリティ。

BlockDAG (BDAG)は、新しい参加者を表しており、エネルギー効率の良いハードウェアとモバイルアプリケーションを通じてマイニングを提供しています。特筆すべきは、その半減スケジュールがビットコインの4年ごとのリズムとは異なり、BDAGは毎年半減し、異なるトケノミクスの軌道を生み出すことです。

利点と制限を比較検討する

DAGの場合:

  • ブロック時間制約なしの瞬時のトランザクション処理
  • 手数料のない、またはほとんどない取引により、真のマイクロペイメントが可能になります
  • PoWブロックチェーンと比較して最小限のエネルギー消費
  • 中央集権を犠牲にすることなく固有のスケーラビリティ

合併症:

  • 中央集権の脆弱性は依然として懸念されています。ほとんどのDAGプロジェクトは、真の分散化への移行経路に関する疑問が残っているものの、一時的な中央集権を必要なブートストラップ段階として受け入れています。
  • スケールにおけるセキュリティは理論的なままです。DAGは現在の採用レベルで十分に機能していますが、何百万もの同時トランザクションにおけるその動作は部分的に未探査のままです。
  • ネットワーク効果は、確立されたブロックチェーンエコシステムに遅れをとっています。開発者、取引所、ユーザーはブロックチェーンインフラストラクチャに対してはるかに多くの親しみを示しています。
  • 一部のDAG実装はコーディネーターや他のサードパーティの介入に依存しており、成熟したブロックチェーンネットワークには存在しない信頼の仮定を導入します。

現実的な見通し

有向非循環グラフはブロックチェーン技術を取って代わることはありません。むしろ、トランザクション手数料が重要なプロジェクト、リアルタイム決済が重要なプロジェクト、またはエネルギー効率が製品要件を推進するプロジェクトに特化したソリューションへと成熟しています。

技術はまだ未成熟です。初期の実装は期待を持たせますが、真のスケールでの能力、成長中の分散性を維持する能力、そして新たな攻撃ベクトルに対する耐性はすべて決定的な証明を待っています。

暗号参加者がDAGがどこに適しているかを評価する際:それらは進化するアーキテクチャとして監視する価値があるが、提唱者が示唆するように普遍的に優れた代替手段ではない。DAGは異なるツールであり、特定の問題に対して有用であり、ブロックチェーンを置き換えるのではなく共存する可能性が高い。エコシステムが成熟し、新しいユースケースが登場するにつれて、DAGは懐疑的な人々を驚かせるかもしれないが、実際の展開と時間がそれを明らかにするだろう。

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