Спрямовані ациклічні графіки: Наступна еволюція в Розподіленій бухгалтерській книзі?

Протягом років блокчейн домінував у криптовалютному ландшафті як стандартна інфраструктура для децентралізованих мереж. Але коли об'єм транзакцій зріс, а комісії зросли, виникло питання: чи може бути кращий спосіб? З'явився орієнтований ациклічний граф — технологія, що набирає популярності серед проектів, які намагаються подолати вроджені обмеження блокчейну. Хоча деякі вважають це “вбивцею блокчейну”, реальність є більш тонкою. DAG представляє не заміну, а значну альтернативну архітектуру, яку варто зрозуміти.

Як насправді працюють орієнтовані ациклічні графи

Щоб зрозуміти, чому DAG викликають інтерес, вам потрібно зрозуміти їх основні механізми. На відміну від блокчейнів, які об'єднують транзакції в окремі блоки, DAG працює за принципово іншим принципом: транзакції стають самими вузлами.

Ось структура: уявіть кола, що представляють окремі транзакції (вершини), з'єднані напрямними лініями (ребрами), які течуть тільки в одному напрямку і ніколи не повертаються назад. Ця одностороння, нециклічна структура і є тим місцем, де “орієнтований ациклічний граф” отримує свою назву. Коли ви подаєте транзакцію, вам потрібно спочатку перевірити дві попередні непідтверджені транзакції — які називаються “поради”. Як тільки ви підтверджуєте ці поради, ваша транзакція стає новою порадою, що чекає на підтвердження від наступного учасника.

Ця ланцюгова реакція створює шари транзакцій, складених один на одного. Мережа забезпечує узгодженість через перевірку шляхів: коли вузли підтверджують старі транзакції, вони простежують всю історію назад до генезис-транзакції, забезпечуючи достатні залишки та запобігаючи подвійним витратам. Якщо користувач намагається побудувати на недійсному шляху, їхні транзакції підлягають відхиленню, навіть якщо вони індивідуально легітимні.

Краса цього дизайну полягає в його усуненні майнінгу — принаймні в традиційному сенсі. Деякі DAG мережі включають елементи доказу роботи, але споживають лише частину енергії, яку вимагають системи PoW блокчейну.

Ключові відмінності між DAG та архітектурою блокчейну

Філософський розкол між DAG та блокчейном зводиться до структури та валідації. Блокчейни створюють тимчасові пакети транзакцій, які майнери або валідатори підтверджують, а потім додають до ланцюга. Цей підхід, орієнтований на пакети, вводить затримки часу блоків і створює вузькі місця.

DAG обходить це повністю. Роблячи кожну транзакцію вузлом, який поступово будується на інших, вони усувають періоди очікування. Немає “часу блоку”—немає запланованих інтервалів, коли транзакції затримуються. Користувачі можуть подавати транзакції безперервно, за умови, що вони виконують необхідні підтвердження.

Ця архітектурна різниця переходить у практичні переваги. Пропускна спроможність транзакцій стає майже безмежною (обмеженою лише учасниками мережі, готовими перевіряти). Споживання енергії падає на порядок, оскільки комп'ютерно інтенсивні змагання з видобутку зникають. І критично, комісії за транзакції зникають або скорочуються до незначних рівнів, оскільки немає шахтарів, які вимагають винагороди.

Реальні застосування: де сяють орієнтовані ациклічні графи

Ця технологія перевершує в певних випадках використання, де блокчейн стикається з труднощами.

Мікроплатежі є найбільш очевидним прикладом. На традиційних блокчейнах комісії за транзакції часто значно перевищують суму платежу—спроба надіслати $0.50, коли комісії за мережу коштують $2 , суперечить меті. DAG, з нульовими або майже нульовими комісіями та без надбавок за затори в мережі, роблять малі платежі економічно доцільними.

Екосистеми IoT виграють від легкого валідації DAG. Уявіть мільярди смарт-пристроїв, які потребують запису транзакцій через розподілену мережу. Обчислювальні витрати на майнінг блокчейну стають неприйнятними. DAG, який вимагає лише верифікації попередніх транзакцій, масштабуються елегантно.

Пряме врегулювання стає практичним, коли немає часу блоку. Фінансові програми, які потребують негайної остаточності, вважають DAG привабливими.

Проекти, що ведуть рух орієнтованого ациклічного графа

Кілька криптовалют зобов'язалися використовувати технологію DAG. IOTA (MIOTA), запущена в 2016 році, була однією з перших, хто її впровадив. Її архітектура “Tangle”—спеціалізована реалізація DAG—вимагає від користувачів перевірити дві попередні транзакції для кожної нової подачі. Це розподіляє роботу з валідації між усіма учасниками, створюючи справді децентралізовану мережу, в якій консенсус виникає природно.

Nano (XNO) використовує гібридний підхід, поєднуючи принципи DAG з персональними блокчейнами. Кожен користувач контролює свою власну ланцюг, в той час як транзакції вимагають подвійної верифікації від обох, відправника та отримувача. Результат: майже миттєве врегулювання без комісій та перевірена безпека протягом років експлуатації.

BlockDAG (BDAG) представляє новішого учасника, який пропонує майнінг за допомогою енергоефективного обладнання та мобільних додатків. Зокрема, його графік халвінгу відрізняється від чотирирічного ритму Bitcoin — BDAG халвує щорічно, створюючи іншу токеномічну траєкторію.

Ваги переваг та обмежень

Аргументи на користь DAG:

• Миттєва обробка транзакцій без обмежень часу блоку
• Транзакції без комісій або з мінімальними комісіями, що дозволяють здійснювати справжні мікроплатежі
• Мінімальне споживання енергії в порівнянні з PoW блокчейнами
• Вбудована масштабованість без жертвування децентралізацією

Ускладнення:

• Вразливості централізації залишаються предметом занепокоєння. Більшість проектів DAG прийняли тимчасову централізацію як необхідну початкову фазу, але питання щодо шляхів переходу до справжньої децентралізації залишаються.
• Безпека в масштабі залишається теоретичною. Хоча DAG працюють спроможно при поточних рівнях прийняття, їхня поведінка під час мільйонів одночасних транзакцій залишається частково невивченою.
• Мережеві ефекти відстають від усталених екосистем блокчейнів. Розробники, біржі та користувачі демонструють значно більшу знайомість з інфраструктурою блокчейнів.
• Деякі реалізації DAG залежать від координаторів або інших втручань третіх сторін, що вводить припущення довіри, яких немає в зрілих блокчейн-мережах.

Реалістичний погляд

Орієнтовані ациклічні графи не зможуть скинути з трону технологію блокчейн. Натомість вони стають спеціалізованим рішенням — особливо підходять для проєктів, де важливі комісії за транзакції, критично важливе миттєве врегулювання або енергоефективність є рушійними вимогами продукції.

Технологія залишається підлітковою. Хоча ранні реалізації демонструють обіцянки, їхні можливості в умовах справжнього масштабу, їхня здатність підтримувати децентралізацію під час зростання та їхня стійкість до нових векторів атак всі чекають на остаточне підтвердження.

Для учасників крипторинку, які оцінюють, де вписуються DAG: їх варто моніторити як еволюційну архітектуру, але вони не є універсально кращою альтернативою, як стверджують деякі прихильники. Вони є іншим інструментом, корисним для специфічних проблем, ймовірно, будуть співіснувати з блокчейном, а не замінювати його. Як тільки екосистема зрілитиме і з'являться нові випадки використання, DAG можуть здивувати скептиків — але тільки час і реальні впровадження це покажуть.