Un grafo acíclico dirigido (DAG) es una estructura de datos compuesta por vértices conectados por aristas unidireccionales que nunca forman un bucle. En los libros mayores distribuidos, los vértices pueden representar transacciones, eventos o bloques, y sus enlaces registran dependencias o referencias a historial anterior. Varias ramas pueden crecer al mismo tiempo en lugar de forzar cada actualización en una única cadena lineal de bloques.

Un DAG describe cómo se organiza la información, no un mecanismo de consenso completo. Una red aún necesita reglas para admitir eventos, detectar conflictos, ordenar transacciones relevantes, resistir ataques Sybil y alcanzar la finalidad. El hashgraph de Hedera, los protocolos block-DAG, los sistemas transaction-DAG y los diseños de cadenas de cuentas utilizan estructuras de grafo de forma diferente, por lo que el término cadena de bloques DAG no debe implicar un modelo compartido de seguridad o rendimiento.

¿Qué es una arquitectura DAG?

Un grafo acíclico dirigido (DAG) es una arquitectura de libro mayor que organiza transacciones o bloques como una red de entradas conectadas en lugar de una única cadena lineal. Dirigido significa que las conexiones siguen una dirección definida, mientras que acíclico significa que esas conexiones no pueden volver a un punto anterior. Esto permite procesar y referenciar múltiples transacciones o bloques en paralelo.

No todas las redes basadas en DAG son técnicamente una cadena de bloques. Algunos sistemas DAG registran transacciones individuales como entradas de grafo, mientras que otros organizan bloques en un DAG antes de determinar su orden final. Por lo tanto, cómo funciona una red DAG depende de sus reglas de consenso, la ordenación de transacciones, la protección contra el doble gasto y el mecanismo de finalidad.

¿Cómo funciona un libro mayor distribuido DAG?

Un libro mayor DAG añade nuevas transacciones o bloques como vértices que hacen referencia a entradas anteriores en lugar de extender solo una cadena lineal. Como se pueden crear diferentes vértices al mismo tiempo, la actividad independiente se puede procesar y compartir por la red en paralelo.

1. Las nuevas entradas hacen referencia a las anteriores: Cada transacción o bloque se enlaza con uno o más vértices previos.

2. Los nodos comparten el grafo: Los participantes intercambian nuevas entradas y reconstruyen el historial de transacciones de la red a partir de esas referencias.

3. El consenso interpreta el DAG: El protocolo determina cómo deben ordenarse o ponderarse las ramas o transacciones en competencia.

4. Se resuelven los conflictos: Si dos transacciones intentan gastar los mismos fondos, reglas de consenso predefinidas determinan cuál se acepta.

5. Las transacciones alcanzan la finalidad: Según la red, la finalidad puede provenir de votación, peso acumulado, reglas de ordenación u otro mecanismo de consenso.

¿Cuáles son los principales beneficios y casos de uso de los libros mayores DAG?

Las estructuras DAG son útiles cuando un protocolo quiere registrar actividad concurrente antes de derivar el orden final aceptado. Sus ventajas dependen de la red y no pueden inferirse solo por la forma del grafo.

1. Las actualizaciones concurrentes pueden entrar en el historial. Varios nodos pueden crear eventos o transacciones que hacen referencia al historial reciente sin esperar una punta de bloque global, lo que reduce un punto de serialización estructural.

2. Las relaciones de gossip pueden transportar información de consenso. En hashgraph, los enlaces de eventos registran quién se comunicó con quién, lo que permite a los nodos calcular votos virtuales a partir del historial compartido en lugar de difundir votos separados para cada decisión.

3. Los registros de alta frecuencia se pueden organizar de manera eficiente. Pagos, marcas de tiempo, mensajes, eventos de cadena de suministro y actividad de máquinas pueden beneficiarse de la ingesta basada en grafos cuando el protocolo puede resolver sus dependencias y conflictos.

4. El grafo puede exponer el historial causal. Las referencias muestran qué eventos se conocían antes de que se creara otro evento, lo que proporciona información que un algoritmo de consenso puede usar para ordenar o confirmar.

¿Cuáles son ejemplos de libros mayores distribuidos basados en DAG?

Las redes basadas en DAG varían enormemente. Compararlas requiere examinar el consenso, los permisos, el modelo de transacción, la finalidad y el soporte de contratos inteligentes, en lugar de agruparlas solo por terminología de grafos.

• Hedera Hashgraph. Los nodos de Hedera difunden eventos firmados que contienen transacciones y hashes de eventos padre, construyendo un hashgraph que admite votación virtual y marcas de tiempo de consenso.

• IOTA diseños Tangle. IOTA ha utilizado históricamente un DAG de transacciones llamado Tangle, aunque su arquitectura y consenso han evolucionado, por lo que la documentación actual del protocolo debe guiar cualquier afirmación de implementación.

• Avalanche familia de consenso. Avalanche introdujo un diseño de consenso orientado a DAG para votación repetida con submuestreo, mientras que sus cadenas y máquinas virtuales desplegadas pueden exponer historiales lineales de cadena de bloques para cargas de trabajo específicas.

• Nano block-lattice. Nano organiza las actualizaciones de cada cuenta en su propia cadena de cuentas dentro de un grafo más amplio, lo que permite a los propietarios de cuentas actualizar de forma independiente mientras la votación por representantes resuelve los conflictos.

¿Cuáles son las limitaciones y riesgos de los libros mayores DAG?

Un DAG puede admitir historial concurrente, pero la concurrencia dificulta la ordenación, la resolución de conflictos, el almacenamiento, la poda y la sincronización de la red. La seguridad proviene del protocolo completo y del modelo de participantes, no de la ausencia de una cadena lineal.

1. El consenso sigue siendo necesario. El grafo por sí solo no puede decidir entre dobles gastos, ramas maliciosas o eventos incompatibles, por lo que la red aún necesita votación, ponderación, líderes, comités u otro proceso de acuerdo.

2. El crecimiento del grafo puede aumentar la presión sobre los recursos. Los nodos pueden necesitar retener, recorrer, indexar y sincronizar muchos vértices y relaciones, lo que hace que la poda y una representación eficiente del estado sean importantes para la operación a largo plazo.

3. La finalidad puede ser difícil de explicar. Los usuarios deben distinguir entre recepción de eventos, inclusión en el grafo, confianza, ordenación por consenso y finalidad irreversible, porque estas etapas difieren entre protocolos DAG.

4. La resistencia a Sybil varía según la red. Un protocolo puede depender de stake, membresía con permisos, votación por representantes, reputación, prueba de trabajo, o controles de tasa, cada uno creando diferentes costos de ataque y supuestos de gobernanza.

5. La interoperabilidad puede ser más limitada. Las carteras, los exploradores, los sistemas de custodia y las herramientas de contratos inteligentes creados para cadenas de bloques basadas en cuentas pueden requerir integraciones especializadas para el grafo y el modelo de transacción de una red.

¿Un DAG es lo mismo que una cadena de bloques?

Un DAG no es automáticamente lo mismo que una cadena de bloques. Una cadena de bloques tradicional es en sí misma una estructura dirigida restringida porque los bloques hacen referencia a bloques anteriores, pero su historial canónico suele presentarse como una única cadena ordenada. Un DAG general puede mantener varias ramas concurrentes o historiales de cuentas y después derivar el orden aceptado. Algunos protocolos son block-DAG, otros son DAG de transacciones y otros usan un DAG internamente mientras exponen una vista de libro mayor lineal. Los datos y las reglas de consenso del protocolo determinan la etiqueta correcta.

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