DAGها چیستند، جایگزین بلاک‌چین آگاه سیکلیک؟

درک گراف‌های جهت‌دار بدون دور (DAG) در دفاتر کل توزیع‌شده

گراف جهت‌دار بدون دور (DAG) یک ساختار داده ریاضی و محاسباتی است که با مجموعه‌ای از رئوس (یا نودها) و یال‌ها شناخته می‌شود؛ به‌طوری که هر یال دارای جهت است و غیرممکن است که از یک نود شروع کرده و با دنبال کردن توالی یال‌های جهت‌دار، دوباره به همان نود بازگشت. به زبان ساده‌تر، هیچ مسیر چرخه‌ای در آن وجود ندارد. یک فلوچارت را تصور کنید که فلش‌های آن فقط به سمت جلو حرکت می‌کنند و هرگز حلقه‌ای به مراحل قبلی ایجاد نمی‌کنند. در یک DAG، هر نود معمولاً نشان‌دهنده یک رویداد یا بخشی از داده است و یال‌های جهت‌دار نشان‌دهنده رابطه یا وابستگی بین این رویدادها هستند که معمولاً بیانگر این است که یک رویداد قبل از دیگری رخ داده یا یک تراکنش به تراکنش دیگری ارجاع داده است.

هنگامی که DAG در فناوری دفتر کل توزیع‌شده (DLT) به کار می‌رود، رویکردی نوین برای ساختاردهی و تأیید تراکنش‌ها ارائه می‌دهد که به طور قابل‌توجهی با معماری خطی و مبتنی بر بلوکِ بلاک‌چین‌های سنتی متفاوت است. در یک دفتر کل مبتنی بر DAG، به جای اینکه تراکنش‌ها در بلوک‌ها گروه‌بندی شده و سپس به صورت متوالی به یک زنجیره واحد اضافه شوند، تراکنش‌های فردی یا گروه‌های کوچکی از تراکنش‌ها، «نودهای» گراف را تشکیل می‌دهند و این تراکنش‌ها مستقیماً به تراکنش‌های قبلی ارجاع داده و آن‌ها را تأیید می‌کنند. این ساختار غیرخطی و به هم پیوسته، ویژگی اصلی است که DAG را به عنوان جایگزینی برای فناوری بلاک‌چین متمایز می‌کند. ماهیت «بدون دور» بودن برای حفظ نظم منسجم و برگشت‌ناپذیر رویدادها حیاتی است و اطمینان می‌دهد که تراکنش‌ها نمی‌توانند با ایجاد یک حلقه، بازنویسی شده یا دوباره خرج (Double-spend) شوند.

چرا DAGها در فناوری دفتر کل توزیع‌شده اهمیت دارند

نوآوری اصلی فناوری بلاک‌چین در توانایی آن برای ایجاد یک دفتر کل امن، تغییرناپذیر و غیرمتمرکز بدون اتکا به یک نهاد مرکزی نهفته است. با این حال، با افزایش محبوبیت و استفاده از ارزهای دیجیتال، محدودیت‌های خاصی در طراحی اولیه بلاک‌چین آشکار شد. این محدودیت‌ها اغلب حول محور مقیاس‌پذیری، سرعت تراکنش و هزینه می‌چرخند. DAGها به عنوان یک جایگزین امیدوارکننده ظاهر شدند تا با بازنگری در ساختار داده‌های بنیادین دفاتر کل توزیع‌شده، این چالش‌ها را برطرف کنند.

ساختار ذاتی DAG اجازه می‌دهد تا پارادایم متفاوتی از پردازش تراکنش‌ها شکل بگیرد. در حالی که یک بلاک‌چین تراکنش‌ها را در دسته‌های مشخص (بلاک‌ها) پردازش کرده و آن‌ها را یکی پس از دیگری اضافه می‌کند، یک DAG تئوریکاً می‌تواند تراکنش‌ها را به صورت موازی پردازش کند که پتانسیل دستیابی به توان عملیاتی بسیار بالاتری را فراهم می‌آورد. این تغییر معماری می‌تواند دفاتر کل توزیع‌شده را قادر سازد تا حجم بسیار بیشتری از تراکنش‌ها در ثانیه (TPS) را نسبت به بسیاری از شبکه‌های بلاک‌چینی موجود مدیریت کنند و راه را برای پذیرش گسترده‌تر در موارد استفاده‌ای که به نرخ تراکنش بالا نیاز دارند (مانند ریزتراکنش‌ها یا برنامه‌های اینترنت اشیاء - IoT) هموار کند.

ویژگی‌های کلیدی DAGها

• جهت‌دار (Directed): هر اتصال (یال) بین نودها دارای جهت مشخصی است که نشان‌دهنده یک جریان یا وابستگی است؛ اغلب از یک تراکنش قدیمی‌تر به یک تراکنش جدیدتر، یا از یک تراکنش تأییدکننده به یک تراکنش تأییدشده.
• بدون دور (Acyclic): هیچ حلقه یا چرخه‌ای در گراف وجود ندارد. این ویژگی برای تضمین یکپارچگی و ترتیب تراکنش‌ها اساسی است و از موقعیت‌هایی که یک تراکنش بتواند به خودش یا به تراکنش بعدی ارجاع دهد (که قطعیت را از بین برده و آسیب‌پذیری ایجاد می‌کند)، جلوگیری می‌کند.
• گراف (Graph): ساختار کلی مجموعه‌ای از نودها (نشان‌دهنده تراکنش‌ها یا رویدادهای فردی) است که توسط یال‌ها (نشان‌دهنده روابط یا تأییدها) به هم متصل شده‌اند و به جای یک زنجیره خطی ساده، یک شبکه پیچیده و درهم‌تنیده را تشکیل می‌دهند.

گلوگاه بلاک‌چین: چرا جایگزین‌ها ظهور کردند؟

برای درک ارزش پیشنهادی DAGها، درک محدودیت‌هایی که معماری سنتی بلاک‌چین می‌تواند به‌ویژه در سناریوهای پرتقاضا ایجاد کند، ضروری است.

مروری کوتاه بر ساختار بلاک‌چین

بلاک‌چین یک دفتر کل توزیع‌شده و تغییرناپذیر شامل فهرستی رو به رشد از سوابق به نام بلوک است که با استفاده از رمزنگاری به هم پیوند خورده‌اند. هر بلوک معمولاً حاوی یک برچسب زمانی، داده‌های تراکنش و یک هش رمزنگاری‌شده از بلوک قبلی است. این امر یک زنجیره خطی و مقاوم در برابر دستکاری ایجاد می‌کند که در آن یکپارچگی بلوک‌های گذشته، امنیت کل دفتر کل را تضمین می‌کند. مکانیزم‌های اجماع مانند اثبات کار (PoW) یا اثبات سهام (PoS) برای تأیید بلوک‌های جدید و حفظ امنیت و تمرکززدایی شبکه به کار گرفته می‌شوند.

محدودیت‌های بلاک‌چین‌های سنتی

اگرچه بلاک‌چین انقلابی بود، اما اصول طراحی بسیاری از بلاک‌چین‌های اولیه، به ویژه آن‌هایی که از PoW استفاده می‌کنند، محدودیت‌های ذاتی خاصی را معرفی کردند:

1. مقیاس‌پذیری (تراکنش در ثانیه - TPS): بلاک‌چین‌ها تراکنش‌ها را در دسته‌های متوالی پردازش می‌کنند. سرعتی که بلوک‌های جدید استخراج و به زنجیره اضافه می‌شوند، همراه با اندازه محدود هر بلوک، سقف تعداد کل تراکنش‌هایی را که شبکه می‌تواند در ثانیه مدیریت کند، تعیین می‌کند. به عنوان مثال، بیت‌کوین معمولاً حدود ۷ تراکنش در ثانیه و اتریوم (قبل از ارتقای اتریوم ۲.۰) حدود ۱۵ تا ۳۰ تراکنش در ثانیه را پردازش می‌کند که بسیار کمتر از نیاز سیستم‌های پرداخت جهانی مانند ویزا (با میانگین هزاران تراکنش در ثانیه) است.
2. کارمزد تراکنش: برای ایجاد انگیزه در ماینرها یا اعتبارسنج‌ها جهت پردازش تراکنش‌ها، کاربران اغلب باید کارمزد پرداخت کنند. در دوره‌های شلوغی شبکه، این کارمزدها می‌تواند به شدت افزایش یابد و ریزتراکنش‌ها را غیراقتصادی کرده و بر تجربه کاربری تأثیر منفی بگذارد.
3. تأخیر (زمان تأیید): برای اینکه یک تراکنش در بلاک‌چین «نهایی» تلقی شود، اغلب نیاز است که چندین بلوک بعدی روی بلوکِ حاوی آن تراکنش اضافه شوند. این فرآیند بسته به بلاک‌چین و سطح امنیت مورد نیاز، می‌تواند از چند دقیقه تا چند ساعت طول بکشد که آن را برای پرداخت‌های آنی نامناسب می‌سازد.
4. مصرف انرژی (PoW): بلاک‌چین‌های مبتنی بر اثبات کار مانند بیت‌کوین، برای ایمن‌سازی شبکه به قدرت محاسباتی عظیمی نیاز دارند. این فرآیند انرژی‌بر، نگرانی‌های زیست‌محیطی قابل‌توجهی را برانگیخته و منجر به تحقیق در مورد جایگزین‌های کم‌مصرف‌تر شده است.
5. پیش‌دستی (Front-Running) و ارزش قابل استخراج ماینر (MEV): در برخی طراحی‌های بلاک‌چین، ماینرها یا اعتبارسنج‌ها می‌توانند به طور استراتژیک تراکنش‌ها را درون یک بلوک مرتب کنند تا سود کسب کنند که این امر منجر به مسائلی مانند پیش‌دستی در امور مالی غیرمتمرکز (DeFi) می‌شود.

این محدودیت‌ها باعث جستجو برای معماری‌های جایگزین دفتر کل توزیع‌شده شد که بتوانند بر «گلوگاه بلاک‌چین» غلبه کنند و کارایی بالاتری را بدون به خطر انداختن تمرکززدایی و امنیت ارائه دهند. DAGها به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین گزینه‌ها در این مسیر ظاهر شدند.

تفاوت DAG با بلاک‌چین: یک تغییر معماری بنیادین

تمایز بین DAGها و بلاک‌چین‌ها صرفاً ظاهری نیست؛ بلکه نشان‌دهنده یک واگرایی بنیادین در نحوه ساختاردهی، نگهداری و دستیابی به اجماع در دفاتر کل توزیع‌شده است.

ساختار

• بلاک‌چین: قطاری را تصور کنید که واگن‌های آن (بلوک‌ها) در یک خط مستقیم و واحد به هم متصل شده‌اند. هر واگن ظرفیت ثابتی برای مسافران (تراکنش‌ها) دارد و باید به ترتیب متصل شود. اگر یک واگن پر باشد، باید منتظر واگن بعدی بمانید.
• DAG: یک شبکه وسیع و متصل از نقاط فردی (تراکنش‌ها) را تصور کنید. هر نقطه جدید می‌تواند به چندین نقطه قبلی متصل شود؛ مانند خودروهای تکی که در یک بزرگراه حرکت می‌کنند و هر کدام چند خودروی قبلی را که از آنجا گذشته‌اند، تأیید می‌کنند. در اینجا یک «جاده» اصلی وجود ندارد، بلکه مسیرهای بسیاری یک شبکه وب‌مانند را تشکیل می‌دهند.

مکانیزم اجماع

روشی که یک دفتر کل توزیع‌شده برای توافق بر سر اعتبار و ترتیب تراکنش‌ها استفاده می‌کند، مکانیزم اجماع نامیده می‌شود.

• بلاک‌چین:
  • ماینرها/اعتبارسنج‌ها: در PoW، ماینرها برای حل یک پازل رمزنگاری جهت ایجاد بلوک جدید رقابت می‌کنند. در PoS، اعتبارسنج‌ها بر اساس دارایی (استیک) خود انتخاب می‌شوند.
  • تأیید متوالی: تراکنش‌ها در یک بلوک بسته‌بندی می‌شوند. پس از ایجاد و انتشار بلوک، نودهای دیگر آن را تأیید کرده و به کپی خود از زنجیره اضافه می‌کنند. این فرآیند ذاتا متوالی است.
  • وضعیت جهانی: تمام نودها یک کپی تقریباً یکسان از کل دفتر کل را نگه می‌دارند که بلوک به بلوک به‌روزرسانی می‌شود.
• DAG:
  • خودتأییدی/اجماع محلی: بسیاری از سیستم‌های مبتنی بر DAG، ماینرها یا اعتبارسنج‌های سنتی به معنای بلاک‌چینی ندارند. در عوض، وقتی یک تراکنش جدید ارسال می‌شود، اغلب لازم است که یک یا چند تراکنش تأییدنشده قبلی را «تأیید» یا «اعتبارسنجی» کند. با انجام این کار، تراکنش جدید به امنیت و تأیید شبکه کمک می‌کند.
  • پردازش موازی: از آنجایی که تراکنش‌ها می‌توانند بدون انتظار برای پر شدن یا استخراج یک بلوک، به طور مستقل به تراکنش‌های قبلی ارجاع دهند، چندین تراکنش می‌توانند به طور همزمان پردازش و به گراف اضافه شوند.
  • «وزن» توزیع‌شده: «وزن» یا «امنیت» یک تراکنش معمولاً با تأیید شدن توسط تراکنش‌های بعدی افزایش می‌یابد. یک تراکنش با دریافت ارجاعات بیشتر از تراکنش‌های جدیدتری که روی آن ساخته می‌شوند، تغییرناپذیرتر و قطعی‌تر می‌شود. مثال‌ها عبارتند از:
    • تنگل (Tangle) در آیوتا (IOTA): هر تراکنش جدید دو تراکنش تأییدنشده قبلی را تأیید می‌کند و یک شبکه مش‌مانند می‌سازد.
    • بلاک-لاتیس (Block-Lattice) در نانو (Nano): هر حساب زنجیره تراکنش‌های مخصوص به خود را دارد و ارسال تراکنش شامل ارسال به زنجیره حساب دیگر است که تراکنش‌های قبلی را تأیید می‌کند.
    • هایپرگراف (Hypergraph) در کانستلیشن (Constellation): این پروژه با هدف تبدیل شدن به «شبکه‌ای از شبکه‌ها»، از یک DAG چندلایه برای مدیریت انواع داده‌ها و بارهای تراکنشی مختلف استفاده می‌کند.

مقیاس‌پذیری

• بلاک‌چین: مقیاس‌پذیری اغلب به دلیل زمان ثابت بلوک و اندازه محدود آن، یک گلوگاه است. افزایش بیش از حد این پارامترها می‌تواند منجر به تمرکزگرایی شود، زیرا نودهای کمتری قادر به مدیریت داده‌های بزرگتر خواهند بود.
• DAG: بسیاری از طراحی‌های DAG ذاتا مقیاس‌پذیری بیشتری دارند. با ارسال تراکنش‌های بیشتر به شبکه، «کار» (تأییدات) بیشتری انجام می‌شود که تئوریکاً می‌تواند منجر به زمان تأیید سریع‌تر و توان عملیاتی بالاتر شود. این موضوع اغلب با عنوان «مقیاس‌پذیری از طریق موازی‌سازی» یا «هرچه فعالیت بیشتر، سرعت بالاتر» شناخته می‌شود.

کارمزد تراکنش

• بلاک‌چین: اکثر بلاک‌چین‌های سنتی برای ایجاد انگیزه در شرکت‌کنندگان شبکه (ماینرها/اعتبارسنج‌ها) و جلوگیری از اسپم، به کارمزد تراکنش متکی هستند.
• DAG: یکی از مزایای بزرگ پروژه‌های DAG، حذف کارمزد تراکنش است. از آنجایی که تأیید تراکنش اغلب یک الزام داخلی برای ارسال تراکنش جدید است (مثلاً با تأیید تراکنش‌های قبلی)، نیازی به پرداخت انگیزه خارجی نیست. این امر DAGها را برای ریزتراکنش‌ها و پرداخت‌های دستگاه-به-دستگاه (M2M) بسیار جذاب می‌کند.

زمان تأیید

• بلاک‌چین: برای قطعیت کامل، بسته به تعداد تأییدهای مورد نیاز، می‌تواند از چندین دقیقه تا یک ساعت متغیر باشد.
• DAG: پتانسیل سرعت بسیار بیشتری دارد. تراکنش‌ها بسته به فعالیت شبکه و پیاده‌سازی خاص DAG، می‌توانند در عرض چند ثانیه یا حتی زیر یک ثانیه به سطح کافی از تأیید (ارجاع توسط تراکنش‌های بعدی) برسند.

مفاهیم و مکانیسم‌های کلیدی در سیستم‌های مبتنی بر DAG

معماری منحصربه‌فرد DAGها نیازمند رویکردهای متفاوتی برای چالش‌های اساسی DLT، به ویژه در زمینه تأیید تراکنش، تغییرناپذیری و امنیت است.

تأیید تراکنش

در بسیاری از سیستم‌های مبتنی بر DAG، مسئولیت تأیید تراکنش‌ها از یک گروه اختصاصی (ماینرها/اعتبارسنج‌ها) به خود کاربران منتقل می‌شود. وقتی کاربری می‌خواهد تراکنش جدیدی صادر کند، اغلب ملزم است:

1. انتخاب تیپ‌ها (Tips): یک یا چند تراکنش تأییدنشده (که اغلب "Tips" نامیده می‌شوند) را از لبه گراف شناسایی کند که تراکنش جدیدش آن‌ها را تأیید خواهد کرد. این فرآیند انتخاب ممکن است شامل الگوریتم‌هایی باشد که تیپ‌ها را برای بهینه‌سازی پیشرفت کلی و امنیت شبکه انتخاب می‌کنند.
2. انجام اثبات کار (یا موارد مشابه): برای جلوگیری از اسپم و اطمینان از حداقل تلاش محاسباتی، کاربر ممکن است نیاز داشته باشد یک اثبات کار کوچک و محلی یا وظیفه دیگری را که مختص تراکنش اوست، انجام دهد. این کار معمولاً بسیار سبک‌تر از PoW در سطح کل شبکه بلاک‌چین است.
3. اتصال و انتشار: تراکنش جدید با ارجاع به تیپ‌های تأییدشده، به گراف متصل شده و در شبکه پخش می‌شود. نودهای دریافت‌کننده، PoW و اعتبار تیپ‌های ارجاع‌شده را بررسی می‌کنند.

با اضافه شدن تراکنش‌های بیشتر و ارجاع به تراکنش‌های قدیمی‌تر، «عمق» و «وزن» یک تراکنش افزایش می‌یابد که نشان‌دهنده رشد تأیید و امنیت آن است.

دستیابی به تغییرناپذیری

تغییرناپذیری در یک DAG نه از طریق حضور در یک زنجیره خطی واحد، بلکه با دفن شدن در اعماق گراف از طریق انبوهی از تراکنش‌های بعدی که به آن ارجاع می‌دهند، به دست می‌آید.

• وزن انباشته (Cumulative Weight): هر تراکنشی که یک تراکنش قبلی را تأیید می‌کند، به «وزن» آن می‌افزاید. هرچه تراکنش‌های بیشتری به صورت مستقیم یا غیرمستقیم یک تراکنش قدیمی را تأیید کنند، وزن بیشتری انباشته می‌شود. تراکنشی با وزن انباشته کافی، تأییدشده و عملاً تغییرناپذیر تلقی می‌شود، زیرا لغو آن مستلزم تلاش محاسباتی عظیمی برای بازنویسی تمام تراکنش‌های ساخته شده روی آن است.
• عدم وجود فورک: برخلاف بلاک‌چین‌ها که ممکن است در آن‌ها فورک (شکاف موقت در زنجیره) رخ دهد، اکثر DAGها طوری طراحی شده‌اند که به سمت یک وضعیت دفتر کل واحد و منسجم همگرا شوند. الگوریتم اجماع معمولاً تضمین می‌کند که تراکنش‌های متضاد نتوانند هر دو به تأیید قابل‌توجهی برسند.

ملاحظات امنیتی

در حالی که DAGها مقیاس‌پذیری ارائه می‌دهند، چالش‌های امنیتی جدیدی را نیز معرفی می‌کنند که نیاز به طراحی دقیق دارند:

• جلوگیری از دوبار خرج کردن (Double-Spending): در DAGها، این موضوع معمولاً از طریق موارد زیر حل می‌شود:
  • الگوریتم‌های انتخاب تیپ: طراحی شده‌اند تا اطمینان حاصل شود تراکنش‌های جدید همیشه بر روی بخش‌های معتبر و غیرمتضاد گراف ساخته می‌شوند.
  • حل‌وفصل تراکنش‌های متضاد: اگر دو تراکنش متضاد صادر شود، شبکه باید مکانیزمی برای شناسایی و نهایتاً نادیده گرفتن یکی از آن‌ها داشته باشد که معمولاً با اولویت دادن به تراکنشی که وزن انباشته یا تأییدات بیشتری کسب کرده، انجام می‌شود.
  • نظارت نودها: هر نود در شبکه مسئول مشاهده و انتشار تنها تراکنش‌های معتبر و دور ریختن تراکنش‌های متضاد شناسایی شده است.
• حملات سیبیل (Sybil Attacks): در حملات سیبیل، یک نهاد چندین هویت جعلی ایجاد می‌کند تا نفوذ نامتناسبی در شبکه به دست آورد. در سیستم‌هایی که تأیید تراکنش توسط کاربران انجام می‌شود، مهاجم می‌تواند تراکنش‌های زیادی برای تأثیر بر تأییدها یا ترتیب دادن دوبار خرج کردن ایجاد کند. طراحی‌های DAG اغلب شامل اقداماتی مانند PoW محلی یا سیستم‌های شهرت برای مقابله با این موضوع هستند.
• بردارهای حمله (معادل حمله ۵۱٪): اگرچه یک «حمله ۵۱٪» سنتی روی یک زنجیره واحد در اینجا وجود ندارد، یک مهاجم قدرتمند در DAG می‌تواند بخش قابل‌توجهی از صدور تراکنش‌های شبکه را کنترل کرده و اقدام به دوبار خرج کردن یا سانسور تراکنش‌ها کند. این حملات معمولاً با طراحی الگوریتم‌های قوی انتخاب تیپ و حصول اطمینان از اینکه هزینه تولید تراکنش‌های مخرب بسیار بیشتر از سود احتمالی آن است، مهار می‌شوند.

نگرانی‌های مربوط به تمرکزگرایی

برخی از پیاده‌سازی‌های اولیه DAG با انتقاداتی در مورد تمرکزگرایی مواجه شده‌اند که اغلب برای راه‌اندازی شبکه یا افزایش امنیت در مراحل اولیه ایجاد شده است. به عنوان مثال، برخی سیستم‌ها ممکن است از یک «هماهنگ‌کننده» (Coordinator) یا مجموعه‌ای از نودهای مورد اعتماد برای تأمین امنیت اضافی استفاده کنند. هدف نهایی این پروژه‌ها معمولاً تمرکززدایی تدریجی با رشد و بلوغ شبکه است.

مزایا و معایب معماری‌های DAG

دفاتر کل توزیع‌شده مبتنی بر DAG جایگزینی متقاعدکننده برای بلاک‌چین‌های سنتی هستند که مجموعه‌ای از نقاط قوت و ضعف خاص خود را به همراه دارند.

مزایا

1. مقیاس‌پذیری بالا: این احتمالاً مهم‌ترین مزیت است. با اجازه دادن به پردازش موازی تراکنش‌ها، DAGها تئوریکاً می‌توانند حجم بسیار بیشتری از تراکنش‌ها در ثانیه را مدیریت کنند. برخلاف بلاک‌چین‌ها که افزایش تقاضا منجر به ازدحام می‌شود، در DAG با پیوستن کاربران بیشتر، ظرفیت و سرعت شبکه می‌تواند افزایش یابد.
2. کارمزد صفر یا بسیار پایین: بسیاری از پیاده‌سازی‌های DAG بدون کارمزد طراحی شده‌اند. از آنجایی که کاربران خودشان تراکنش‌های قبلی را تأیید می‌کنند، نیازی به پرداخت به ماینرها یا اعتبارسنج‌های خارجی نیست. این ویژگی DAGها را برای ریزتراکنش‌ها و پرداخت‌های اینترنت اشیاء ایده‌آل می‌کند.
3. نهایی‌سازی سریع تراکنش: بدون نیاز به انتظار برای استخراج بلوک یا تأییدات متعدد، تراکنش‌ها در DAG می‌توانند در عرض چند ثانیه یا حتی به صورت آنی برای تراکنش‌های کوچک، به درجه بالایی از اطمینان برسند.
4. بهینگی مصرف انرژی: اکثر سیستم‌های مبتنی بر DAG برای امنیت کل شبکه به استخراج انرژی‌برِ اثبات کار متکی نیستند. «کار» مورد نیاز برای یک تراکنش اغلب یک PoW کوچک و محلی است که DAGها را بسیار سازگارتر با محیط‌زیست می‌کند.
5. پتانسیل برای ریزتراکنش‌ها و کاربردهای IoT: ترکیب مقیاس‌پذیری بالا، کارمزد صفر و نهایی‌سازی سریع، DAGها را به گزینه‌ای عالی برای تبادل ارزش و داده بین میلیاردها دستگاه در اینترنت اشیاء تبدیل می‌کند.

معایب

1. بلوغ و آزمون‌پس‌دادگی: فناوری DAG در فضای DLT نسبت به بلاک‌چین نوپاتر است. اگرچه تئوریکاً امیدوارکننده است، اما بسیاری از پروژه‌های DAG هنوز در مراحل اولیه هستند و ادعاهای امنیتی و مقیاس‌پذیری آن‌ها در شرایط سخت و دوره‌های طولانی کمتر آزمایش شده است.
2. پیچیدگی امنیتی: طراحی مکانیزم‌های اجماع قدرتمند و واقعاً غیرمتمرکز برای DAGها یک چالش پیچیده است. تضمین محافظت در برابر دوبار خرج کردن و حملات سیبیل بدون استفاده از روش‌های سنتی بلاک‌چین، نیازمند راهکارهای رمزنگاری و الگوریتمی نوآورانه و اغلب دشوار است.
3. طیف تمرکززدایی: برخی از پیاده‌سازی‌های اولیه با انتقاداتی درباره سطح تمرکززدایی روبرو بوده‌اند، به‌ویژه اگر در مراحل اولیه برای حفظ امنیت به اجزایی مانند هماهنگ‌کننده‌ها متکی باشند.
4. راه‌اندازی شبکه (Bootstrapping): یک چالش کلیدی برای DAGهایی که به تأیید کاربر متکی هستند، راه‌اندازی یک شبکه جدید است. اگر تراکنش‌های فعال کافی وجود نداشته باشد، فرآیند تأیید می‌تواند کند شده و امنیت شبکه کاهش یابد.
5. درک و پذیرش: مدل مفهومی یک DAG اغلب برای کاربران عمومی پیچیده‌تر از مدل خطی بلاک‌چین است که می‌تواند بر درک عمومی و پذیرش گسترده‌تر تأثیر بگذارد.

کاربردهای واقعی و نمونه‌های برجسته DAG در کریپتو

چندین پروژه در پیاده‌سازی معماری‌های DAG پیشگام شده‌اند که هر کدام رویکرد و مورد استفاده خاص خود را دارند.

کانستلیشن (Constellation - DAG)

کانستلیشن پروژه‌ای است که صراحتاً از "DAG" به عنوان نماد تیکر خود استفاده می‌کند تا بر معماری بنیادینش تأکید کند. هدف آن حل مشکلات مقیاس‌پذیری بلاک‌چین‌های سنتی، به‌ویژه برای مدیریت داده‌های بزرگ (Big Data) و تسهیل تعامل‌پذیری بین منابع داده مختلف است. کانستلیشن از معماری منحصربه‌فردی به نام هایپرگراف (Hypergraph) استفاده می‌کند که شبکه‌ای از DAGهای به هم پیوسته است و اجازه پردازش موازی انواع مختلف داده‌ها را می‌دهد.

آیوتا (IOTA)

آیوتا یکی از پیشگامان در رواج فناوری DAG با معماری «تنگل» (Tangle) است. در تنگل، هر تراکنش جدید مستقیماً دو تراکنش تأییدنشده قبلی را تأیید می‌کند. تمرکز اصلی آیوتا بر اینترنت اشیاء (IoT) و اقتصاد ماشینی است، جایی که دستگاه‌ها می‌توانند به صورت ایمن و بدون کارمزد، داده و ارزش مبادله کنند.

نانو (Nano)

نانو پروژه دیگری است که بر ارائه پرداخت‌های سریع، بدون کارمزد و مقیاس‌پذیر تمرکز دارد. معماری آن که با نام بلاک-لاتیس (Block-Lattice) شناخته می‌شود، به هر حساب زنجیره بلوکی اختصاصی خود را می‌دهد. این رویکرد اجازه می‌دهد تراکنش‌ها تقریباً به صورت آنی پردازش شوند، زیرا نیازی به انتظار برای تأیید یک بلوک جهانی نیست.

آینده DAGها در چشم‌انداز DLT

ظهور گراف‌های جهت‌دار بدون دور نشان‌دهنده یک گام تکاملی مهم در قلمرو فناوری دفتر کل توزیع‌شده است. آن‌ها صرفاً یک تغییر جزئی در پارادایم‌های موجود نیستند، بلکه بازنگری بنیادینی در نحوه ساختاردهی داده‌ها و دستیابی به اجماع در شبکه‌های غیرمتمرکز به شمار می‌روند.

جایگزین یا فناوری مکمل؟

اینکه آیا DAGها جایگزین بلاک‌چین خواهند شد یا خیر، سوال پیچیده‌ای است. به احتمال زیاد آن‌ها به عنوان یک فناوری مکمل عمل خواهند کرد که هر کدام در موارد استفاده متفاوتی برتری دارند:

• بلاک‌چین‌ها ممکن است همچنان برای کاربردهایی که به امنیت بسیار بالا، سادگی ساختار و نهایی‌سازی قابل پیش‌بینی تراکنش نیاز دارند (مانند ذخیره دارایی‌های باارزش بالا یا پروتکل‌های اصلی دیفای)، ترجیح داده شوند.
• DAGها آماده تسلط بر سناریوهایی هستند که نیازمند مقیاس‌پذیری عظیم، تراکنش‌های آنی، کارمزد صفر و مدیریت کارآمد ریزتراکنش‌ها یا جریان‌های داده با فرکانس بالا هستند (مانند اینترنت اشیاء و تحلیل داده‌های بزرگ).

همچنین محتمل است که راهکارهای هیبریدی که نقاط قوت هر دو معماری را ترکیب می‌کنند، رایج‌تر شوند. به عنوان مثال، یک بلاک‌چین می‌تواند به عنوان یک لایه پایه امن برای هماهنگی کلی شبکه عمل کند، در حالی که یک DAG بخش عمده توان عملیاتی تراکنش‌ها را مدیریت می‌کند.

تلاش برای دفاتر کل توزیع‌شده مقیاس‌پذیرتر، کارآمدتر و سازگارتر با محیط‌زیست تضمین می‌کند که DAGها همچنان حوزه‌ای حیاتی برای نوآوری باقی بمانند. با بلوغ این فناوری‌ها، آن‌ها پتانسیل باز کردن قفل نسل جدیدی از برنامه‌ها و خدمات غیرمتمرکز را دارند که پیش از این با محدودیت‌های بلاک‌چین‌های سنتی غیرممکن بودند.