超越區塊鏈：理解有向無環圖技術及其對現實世界的影響

主要結論

• 有向無環圖系統通過消除區塊創建要求，相比於傳統區塊鏈提供更優越的交易速度和可擴展性。
• DAG網路將交易結構化爲連接的頂點，而不是順序塊，從而大幅降低能耗
• 基於DAG的系統上的交易收取的費用很少或沒有費用，使它們非常適合小額轉帳
• 盡管前景可期，定向無環圖技術尚未證明其可以完全取代區塊鏈；相反，它作爲一種補充解決方案存在。
• 中心化風險和有限的現實世界採用仍然是主流DAG實施的重要障礙

爲什麼加密行業關注有向無環圖技術

區塊鏈革命改變了金融，但它的出現並非沒有代價。高交易成本、能源消耗和可擴展性限制促使開發者探索替代架構。引入有向無環圖——一種被一些人視爲區塊鏈技術潛在繼承者的數據結構。

然而，稱DAG爲"區塊鏈殺手"可能爲時尚早。現實更加復雜。與其完全取代區塊鏈，定向無環圖系統提供了一種不同的方法來解決相同的問題，具有獨特的優勢和同樣獨特的挑戰。

有向無環圖技術是如何工作的

理解DAG需要掌握其基本設計。與將交易捆綁到區塊中的區塊鏈不同，有向無環圖系統將交易組織爲單獨的節點(頂點)，通過有方向的線(邊)相連。這些連接只朝一個方向流動——從不回頭。這就是名稱中的“有向”和“無環”。

這是過程的實際操作：

當您發起一筆交易時，您必須首先驗證一個或多個現有的未確認交易，稱爲“提示”。一旦您確認了這些先前的交易，您的交易就成爲新的提示。下一個用戶必須在提交自己的交易之前驗證您的交易。這創建了一個不斷擴展的相互關聯的交易網路——層層疊加。

系統通過路徑驗證防止雙重支付。當節點確認較舊的交易時，它們會追溯整個路徑到源頭，驗證餘額是否合法，交易鏈是否有效。任何試圖在無效交易上進行構建的用戶，都會面臨自己的交易被拒絕的風險，即使該交易在技術上是正確的，因爲之前無效活動的污染。

技術優勢：爲何有向無環圖優於傳統區塊鏈

速度無妥協: 由於沒有區塊需要挖掘，也沒有與區塊確認相關的等待時間，交易可以持續處理。用戶只要先確認之前的交易，就可以提交無限制的交易。

通過共識重新設計實現能源效率： 大多數使用工作量證明的區塊鏈消耗巨大的能源。有向前導向的無環圖系統在某些情況下仍使用工作量證明，但只需一小部分的能量，因爲沒有激烈的挖礦競爭。

微支付經濟學： 區塊鏈網路在處理小於其相關費用的交易時面臨困難。使用DAG，交易成本接近零。可能會收取小額節點費用，但在網路擁堵期間這些費用不會增加——這對物聯網支付和自動化系統來說是一個關鍵優勢。

使用有向無環圖架構的真實項目

IOTA (MIOTA)： 於2016年推出，IOTA代表了最顯著的有向無環圖實現。該項目使用“纏結”，這是一個相互連接的節點網路，參與交易的每位用戶都爲網路驗證做出貢獻。每個用戶必須驗證另外兩個交易才能獲得自己的交易批準。這創造了一種真正去中心化的共識機制，其中參與是強制的，而非可選的。

Nano (XNO): Nano並非純粹的有向無環圖設計，而是將DAG與區塊鏈元素相結合。每個用戶維護自己的基於區塊鏈的錢包，交易需要發送者和接收者的驗證。結果是幾乎即時的結算，且零交易費用——速度與IOTA相當，採用混合架構。

BlockDAG (BDAG): 該項目強調使用定制挖礦設備和移動應用程序的能源效率。BlockDAG通過加速減半週期而脫穎而出——每12個月一次，而不是比特幣的四年間隔。

使有向無環圖值得關注的優勢

無限吞吐量： 沒有區塊大小限制，DAG 網路隨着更多用戶的加入自然擴展。

即時最終性: 交易無需等待下一個區塊; 它們會持續被確認。

成本消除: 零或接近零的費用消除了小額交易和自動支付的障礙。

環境可持續性： 大幅降低的能源需求吸引了關注環保的項目和監管機構。

持續挑戰阻礙有向無環圖的發展

中心化傾斜： 許多DAG協議在啓動階段需要協調節點或其他集中組件。雖然開發者辯稱這是暫時的，但該技術尚未證明在沒有這些保障措施的情況下能夠保持安全性和速度。

在規模上未經驗證： 與每年推動數萬億價值轉移的區塊鏈不同，有向無環圖系統仍然相對小衆。網路效應尚未發展，潛在的在大規模下的脆弱性仍然未知。

採用慣性： 開發者和項目在區塊鏈基礎設施上投入了大量資金。遷移到有向無環圖需要重建生態系統、重新培訓開發人員，並克服機構的猶豫。

區塊鏈與有向無環圖：不是替代關係的故事

根本的區別不在於優越性——而在於設計理念。區塊鏈通過共識優先考慮不可變性和去中心化，接受可擴展性權衡。有向無環圖系統則優化速度和效率，有時會在這個過程中犧牲完全的去中心化。

區塊鏈通過順序區塊創建永久記錄。定向無環圖系統創建擴展的已驗證交易網路。每種方法適用於不同的用例。

展望未來：有向無環圖的未來

該技術仍處於早期階段。雖然有向無環圖提供了令人信服的優勢——特別是在物聯網、微支付和實時結算方面——但它尚未解決在全球範圍內維護安全性和真正去中心化的根本問題。

與區塊鏈不同，定向無環圖可能會開闢出專業的細分市場：物聯網支付網絡、實時結算層，以及交易費用和能耗是關鍵限制的應用場景。這兩種技術可能會共存，各自在其各自優勢最爲重要的領域佔據主導地位。

加密行業的未來可能涉及技術多樣性，而不是單一的勝利者。