Розуміння Спрямованих ациклічних графіків: Як працює ця альтернативна технологія реєстрації

Технологія Блокчейн революціонізувала фінансовий сектор, але це далеко не єдина інновація, що виникає з простору криптовалют. Останніми роками орієнтовані ациклічні графи привернули увагу як потенційно трансформаційне рішення для розподілених реєстрів. На відміну від послідовної блочної структури традиційних Блокчейнів, ациклічний граф організовує транзакції як взаємопов'язані вузли в принципово іншій архітектурній схемі. Це розрізнення не є лише технічним—воно представляє собою принципово інший підхід до досягнення консенсусу та валідації транзакцій у децентралізованих мережах.

Основна технічна відмінність: Як ациклічні графи відрізняються від Блокчейн

Щоб зрозуміти орієнтовані ациклічні графи, спочатку важливо зрозуміти, що робить їх структурно відмінними від технології Блокчейн. Якщо Блокчейн покладається на створення блоків транзакцій, які згруповані разом і пов'язані послідовно, орієнтований ациклічний граф зовсім інакше підходить до цього.

Архітектура ациклічного графа використовує вершини (кола) і ребра (орієнтовані лінії). Кожна вершина представляє транзакцію, що чекає на підтвердження. Орієнтовані ребра встановлюють порядок і напрямок підтвердження транзакцій—ключовим є те, що вони течуть лише в одному напрямку і ніколи не повертаються назад, щоб створити цикли. Ця напрямкова, нециклічна властивість і є тим, звідки походить назва.

У Блокчейні транзакції повинні бути згруповані в Блоки, перевірені через механізми консенсусу, такі як Proof of Work, а потім додані до ланцюга. Цей процес створює вузькі місця. На відміну від цього, системи на основі орієнтованого ациклічного графа (DAG) будують транзакції безпосередньо на основі попередніх без проміжного етапу створення блоку. Результатом є структура, схожа на граф, а не на ланцюг.

Як працює валідація транзакцій в орієнтованому ациклічному графі

Розуміння механіки валідації транзакцій у мережах DAG розкриває, чому ця технологія приваблює розробників, які шукають рішення для масштабованості. Коли ви ініціюєте транзакцію в системі DAG, вона не стає відразу постійною. Натомість вона стає тим, що називається “tip”—непідтвердженою транзакцією, яка чекає на підтвердження від інших.

Ось де система стає елегантною: щоб подати свою власну транзакцію, ви спочатку повинні підтвердити одну або кілька попередніх підказок. Під час перевірки цих попередніх транзакцій ваш вузол простежує весь шлях назад через граф до генезис-транзакції, забезпечуючи наявність достатнього балансу та відсутність подвійних витрат. Тільки після завершення цієї перевірки ваша транзакція стає новою підказкою.

Це створює самопідтримуючий механізм консенсусу. У міру зростання мережі користувачі постійно перевіряють попередні транзакції, щоб транслювати свої власні. Мережа по суті будує себе через шар за шаром перевірених транзакцій. Це принципово відрізняється від моделі блокчейну, де майнери або валідатори збирають транзакції в блоки.

Механізм запобігання подвійним витратам у ациклічних графах працює через валідацію шляхів. Коли вузли перевіряють попередні транзакції, вони оцінюють повну історію транзакцій. Якщо користувач намагається побудувати на недійсному шляху — такому, що містить недостатній баланс або шахрайські транзакції — його власна транзакція ризикує бути ігнорованою мережею, незалежно від її власної легітимності.

Швидкість, масштабованість та енергетична ефективність: справжні переваги

Практичні переваги технології ациклічного графа виникають з її архітектурних відмінностей. Оскільки транзакції не обмежені дискретними блоками з фіксованими часовими інтервалами, теоретично немає обмежень для пропускної здатності транзакцій. Користувачі можуть безперервно подавати транзакції, поки вони валідують попередні.

Це переводиться на три основні переваги:

Швидкість: Транзакції в ациклічних графах не зазнають затримок часу блоку. Транзакція може бути оброблена в момент, коли відбувається достатня валідація, а не чекаючи на те, щоб наступний блок був добутий або вироблений.

Масштабованість: Оскільки немає обмежень на розмір блоку або обмежень часу блоку, мережі, що використовують орієнтований ациклічний граф, теоретично можуть обробляти значно більші обсяги транзакцій, ніж блокчейни першого рівня.

Споживання енергії: Системи DAG усувають енергоємний процес видобутку, необхідний для блокчейнів з доказом роботи. Хоча деякі проєкти DAG все ще включають елементи PoW, вони роблять це з мінімальними витратами енергії. Учасники мережі самі виконують валідацію в рамках звичайної діяльності, розподіляючи обчислювальне навантаження по всій базі користувачів, а не зосереджуючи його серед спеціалізованих майнерів.

Революція мікроплатежів

Одним із найпереконливіших випадків використання технології ациклічних графів є обробка мікроплатежів — транзакцій на дуже малі суми. Традиційні блокчейни з цим борються, оскільки комісії за транзакції часто перевищують саму суму платежу. На Bitcoin або Ethereum відправка транзакції на 5 центів може коштувати 10 центів, що робить транзакцію економічно ірраціональною.

Системи на основі орієнтованого ациклічного графа вирішують цю проблему з нульовими або майже нульовими комісіями за транзакції. Оскільки структура винагороди за майнінг відсутня, посередницькі комісії не потрібні. Деякі мережі DAG стягують невелику комісію з вузлів незалежно від розміру транзакції чи навантаження мережі, що означає, що ця комісія залишається сталою незалежно від того, чи зайнята мережа, чи вільна.

Це робить технологію орієнтованого ациклічного графа особливо придатною для додатків Інтернету речей, де пристрої повинні здійснювати часті, невеликі транзакції з мінімальними витратами.

Реальні реалізації: Які проекти використовують орієнтовані ациклічні графи

Несмотря на свои теоретические преимущества, принятие технології орієнтованого ациклічного графа залишається обмеженим. Найбільш розвиненим проектом, що використовує DAG, є IOTA (MIOTA), запущений у 2016 році з місією сприяння транзакціям між машинами для IoT-додатків.

IOTA реалізує орієнтований ациклічний граф через структуру, звану Tangle, яка складається з взаємопов'язаних вузлів, що використовуються для валідації транзакцій. Протокол вимагає, щоб кожен користувач перевіряв дві попередні транзакції перед підтвердженням своєї. Це робить кожного учасника мережі активним валідатором, створюючи абсолютно децентралізований механізм консенсусу без потреби в окремих майнерах або наборах валідаторів.

Nano (XNO) використовує гібридний підхід, поєднуючи елементи орієнтованих ациклічних графів з компонентами Блокчейн. Кожен користувач підтримує свій власний Блокчейн в мережі Nano, обробляючи індивідуальні транзакції між відправником і отримувачем. Обидві сторони повинні підтверджувати платежі, створюючи механізм двосторонньої валідації. Nano здобуло популярність завдяки досягненню нульових комісій за транзакції та миттєвому розрахунку.

БлокDAG (BDAG) представляє іншу реалізацію, що пропонує енергоефективні можливості для видобутку. На відміну від чотирирічного циклу зменшення винагороди Bitcoin, винагорода за видобуток у БлокDAG зменшується кожні 12 місяців, створюючи різні економічні стимули для участі в мережі.

Де орієнтовані ациклічні графи стикаються з обмеженнями

Незважаючи на переконливі переваги, технологія ациклічного графа не витіснила блокчейн як домінуючу архітектуру розподіленого реєстру. Залишаються кілька значних викликів:

Тиски централізації: Багато мереж на основі орієнтованого ациклічного графа впровадили елементи централізації, щоб розпочати свої мережі та запобігти атакам під час ранніх фаз зростання. Ці координатори або довірені вузли суперечать принципам децентралізації, що лежать в основі криптовалюти. Хоча розробники подають це як тимчасове, перехід до повної децентралізації залишається невизначеним.

Обмежене тестування масштабу: На відміну від Ethereum, Bitcoin та інших відомих blockchain-мереж, технологія орієнтованого ациклічного графа не була протестована під час тривалої, масової експлуатації. Рішення другого рівня та нові блокчейни досягли ширшого впровадження та тривалішої історії експлуатації. Питання залишається: чи можуть системи DAG підтримувати безпеку та децентралізацію при обробці мільярдів щоденних транзакцій.

Неперевірені моделі безпеки: Традиційна безпека Блокчейн добре зрозуміла після більше десяти років реальної експлуатації. Безпека орієнтованого ациклічного графа залишається більш теоретичною, з потенційними векторами атак і крайніми випадками, які можуть бути ще не виявлені.

Майбутнє: Додаткова технологія, а не заміна

Дивлячись на траєкторію впровадження ациклічних графів, стає все більш очевидним, що технологія DAG доповнить блокчейн, а не замінить його. Різні застосування віддають перевагу різним технологіям—сила блокчейну полягає в сильних гарантіях безпеки та доведеній незмінності, тоді як орієнтовані ациклічні графи відзначаються пропускною здатністю та ефективністю.

Криптоіндустрія виграє від технологічного різноманіття. Проекти можуть вибирати між перевіреною моделлю безпеки Блокчейн і моделлю ефективності орієнтованого ациклічного графа залежно від конкретних вимог. IoT-додатки виграють від низьких комісій DAG. Фінансові додатки, які вимагають максимальної безпеки, можуть віддати перевагу встановленим блокчейнам.

Орієнтовані ациклічні графи залишаються цікавим елементом технології розподіленого реєстру з реальними перевагами для специфічних випадків використання. У міру того, як екосистема зріє, ми, ймовірно, побачимо, як обидві технології співіснують, кожна виконуючи різні цілі в різноманітному крипто-ландшафті. Потенціал технології є реальним, але її обмеження також очевидні—це еволюція мислення про розподілений реєстр, а не неминуча заміна технології блокчейн.