超越区块链：理解有向无环图技术及其对现实世界的影响

主要结论

• 有向无环图系统通过消除区块创建要求，相比于传统区块链提供更优越的交易速度和可扩展性。
• DAG网络将交易结构化为连接的顶点，而不是顺序块，从而大幅降低能耗
• 基于DAG的系统上的交易收取的费用很少或没有费用，使它们非常适合小额转账
• 尽管前景可期，定向无环图技术尚未证明其可以完全取代区块链；相反，它作为一种补充解决方案存在。
• 中心化风险和有限的现实世界采用仍然是主流DAG实施的重要障碍

为什么加密行业关注有向无环图技术

区块链革命改变了金融，但它的出现并非没有代价。高交易成本、能源消耗和可扩展性限制促使开发者探索替代架构。引入有向无环图——一种被一些人视为区块链技术潜在继承者的数据结构。

然而，称DAG为"区块链杀手"可能为时尚早。现实更加复杂。与其完全取代区块链，定向无环图系统提供了一种不同的方法来解决相同的问题，具有独特的优势和同样独特的挑战。

有向无环图技术是如何工作的

理解DAG需要掌握其基本设计。与将交易捆绑到区块中的区块链不同，有向无环图系统将交易组织为单独的节点(顶点)，通过有方向的线(边)相连。这些连接只朝一个方向流动——从不回头。这就是名称中的“有向”和“无环”。

这是过程的实际操作：

当您发起一笔交易时，您必须首先验证一个或多个现有的未确认交易，称为“提示”。一旦您确认了这些先前的交易，您的交易就成为新的提示。下一个用户必须在提交自己的交易之前验证您的交易。这创建了一个不断扩展的相互关联的交易网络——层层叠加。

系统通过路径验证防止双重支付。当节点确认较旧的交易时，它们会追溯整个路径到源头，验证余额是否合法，交易链是否有效。任何试图在无效交易上进行构建的用户，都会面临自己的交易被拒绝的风险，即使该交易在技术上是正确的，因为之前无效活动的污染。

技术优势：为何有向无环图优于传统区块链

速度无妥协: 由于没有区块需要挖掘，也没有与区块确认相关的等待时间，交易可以持续处理。用户只要先确认之前的交易，就可以提交无限制的交易。

通过共识重新设计实现能源效率： 大多数使用工作量证明的区块链消耗巨大的能源。有向前导向的无环图系统在某些情况下仍使用工作量证明，但只需一小部分的能量，因为没有激烈的挖矿竞争。

微支付经济学： 区块链网络在处理小于其相关费用的交易时面临困难。使用DAG，交易成本接近零。可能会收取小额节点费用，但在网络拥堵期间这些费用不会增加——这对物联网支付和自动化系统来说是一个关键优势。

使用有向无环图架构的真实项目

IOTA (MIOTA)： 于2016年推出，IOTA代表了最显著的有向无环图实现。该项目使用“缠结”，这是一个相互连接的节点网络，参与交易的每位用户都为网络验证做出贡献。每个用户必须验证另外两个交易才能获得自己的交易批准。这创造了一种真正去中心化的共识机制，其中参与是强制的，而非可选的。

Nano (XNO): Nano并非纯粹的有向无环图设计，而是将DAG与区块链元素相结合。每个用户维护自己的基于区块链的钱包，交易需要发送者和接收者的验证。结果是几乎即时的结算，且零交易费用——速度与IOTA相当，采用混合架构。

BlockDAG (BDAG): 该项目强调使用定制挖矿设备和移动应用程序的能源效率。BlockDAG通过加速减半周期而脱颖而出——每12个月一次，而不是比特币的四年间隔。

使有向无环图值得关注的优势

无限吞吐量： 没有区块大小限制，DAG 网络随着更多用户的加入自然扩展。

即时最终性: 交易无需等待下一个区块; 它们会持续被确认。

成本消除: 零或接近零的费用消除了小额交易和自动支付的障碍。

环境可持续性： 大幅降低的能源需求吸引了关注环保的项目和监管机构。

持续挑战阻碍有向无环图的发展

中心化倾斜： 许多DAG协议在启动阶段需要协调节点或其他集中组件。虽然开发者辩称这是暂时的，但该技术尚未证明在没有这些保障措施的情况下能够保持安全性和速度。

在规模上未经验证： 与每年推动数万亿价值转移的区块链不同，有向无环图系统仍然相对小众。网络效应尚未发展，潜在的在大规模下的脆弱性仍然未知。

采用惯性： 开发者和项目在区块链基础设施上投入了大量资金。迁移到有向无环图需要重建生态系统、重新培训开发人员，并克服机构的犹豫。

区块链与有向无环图：不是替代关系的故事

根本的区别不在于优越性——而在于设计理念。区块链通过共识优先考虑不可变性和去中心化，接受可扩展性权衡。有向无环图系统则优化速度和效率，有时会在这个过程中牺牲完全的去中心化。

区块链通过顺序区块创建永久记录。定向无环图系统创建扩展的已验证交易网络。每种方法适用于不同的用例。

展望未来：有向无环图的未来

该技术仍处于早期阶段。虽然有向无环图提供了令人信服的优势——特别是在物联网、微支付和实时结算方面——但它尚未解决在全球范围内维护安全性和真正去中心化的根本问题。

与区块链不同，定向无环图可能会开辟出专业的细分市场：物联网支付网络、实时结算层，以及交易费用和能耗是关键限制的应用场景。这两种技术可能会共存，各自在其各自优势最为重要的领域占据主导地位。

加密行业的未来可能涉及技术多样性，而不是单一的胜利者。