Um grafo acíclico dirigido (DAG) é uma estrutura de dados formada por vértices conectados por arestas unidirecionais que nunca formam um ciclo. Em livros-razão distribuídos, os vértices podem representar transações, eventos ou blocos, e seus links registram dependências ou referências a um histórico anterior. Vários ramos podem crescer ao mesmo tempo, em vez de forçar cada atualização em uma única cadeia linear de blocos.

Um DAG descreve como a informação é organizada, não um mecanismo de consenso completo. Uma rede ainda precisa de regras para admitir eventos, detectar conflitos, ordenar as transações relevantes, resistir a ataques Sybil e atingir a finalidade. O hashgraph da Hedera, os protocolos de block-DAG, os sistemas de DAG de transações e os designs de cadeia de conta usam estruturas de grafo de maneiras diferentes, portanto o termo blockchain DAG não deve implicar um modelo único e compartilhado de segurança ou desempenho.

O que é uma arquitetura DAG?

Um grafo acíclico dirigido (DAG) é uma arquitetura de livro-razão que organiza transações ou blocos como uma rede de registros conectados, e não como uma única cadeia linear. Dirigido significa que as conexões seguem uma direção definida, enquanto acíclico significa que essas conexões não podem retornar a um ponto anterior. Isso permite que várias transações ou blocos sejam processados e referenciados em paralelo.

Nem toda rede baseada em DAG é tecnicamente uma blockchain. Alguns sistemas DAG registram transações individuais como entradas do grafo, enquanto outros organizam blocos em um DAG antes de determinar sua ordem final. O funcionamento de uma rede DAG depende, portanto, de suas regras de consenso, da ordenação das transações, da proteção contra gasto duplo e do mecanismo de finalidade.

Como funciona um livro-razão distribuído DAG?

Um livro-razão DAG adiciona novas transações ou blocos como vértices que fazem referência a entradas anteriores, em vez de estender apenas uma cadeia linear. Como vértices diferentes podem ser criados ao mesmo tempo, atividades independentes podem ser processadas e compartilhadas em paralelo por toda a rede.

1. Novos registros fazem referência a registros anteriores: cada transação ou bloco se conecta a um ou mais vértices anteriores.

2. Os nós compartilham o grafo: os participantes trocam novos registros e reconstroem o histórico de transações da rede a partir dessas referências.

3. O consenso interpreta o DAG: o protocolo determina como ramos ou transações concorrentes devem ser ordenados ou ponderados.

4. Os conflitos são resolvidos: se duas transações tentam gastar os mesmos fundos, regras de consenso predefinidas determinam qual delas é aceita.

5. As transações atingem a finalidade: dependendo da rede, a finalidade pode vir de votação, peso acumulado, regras de ordenação ou outro mecanismo de consenso.

Quais são os principais benefícios e casos de uso dos livros-razão DAG?

As estruturas DAG são úteis quando um protocolo quer registrar atividades concorrentes antes de derivar a ordem final aceita. Suas vantagens dependem da rede e não podem ser inferidas apenas pelo formato do grafo.

1. Atualizações concorrentes podem entrar no histórico. Vários nós podem criar eventos ou transações que referenciam o histórico recente sem esperar por uma única ponta de bloco global, reduzindo um ponto estrutural de serialização.

2. As relações de gossip podem carregar informações de consenso. No hashgraph, os links de eventos registram quem se comunicou com quem, permitindo que os nós calculem votos virtuais a partir do histórico compartilhado, em vez de transmitir votos separados para cada decisão.

3. Registros de alta frequência podem ser organizados com eficiência. Pagamentos, carimbos de data e hora, mensagens, eventos de cadeia de suprimentos e atividades de máquinas podem se beneficiar da ingestão baseada em grafo quando o protocolo consegue resolver suas dependências e conflitos.

4. O grafo pode expor o histórico causal. As referências mostram quais eventos eram conhecidos antes da criação de outro evento, fornecendo informações que um algoritmo de consenso pode usar para ordenação ou confirmação.

Quais são exemplos de livros-razão distribuídos baseados em DAG?

As redes baseadas em DAG variam muito. Compará-las exige examinar consenso, modelo de permissão, modelo de transação, finalidade e suporte a contratos inteligentes, em vez de agrupá-las apenas pela terminologia de grafos.

• Hedera Hashgraph. Os nós da Hedera fazem gossip de eventos assinados que contêm transações e hashes de eventos pais, construindo um hashgraph que dá suporte a votação virtual e carimbos de data e hora de consenso.

• IOTA designs Tangle. A IOTA usou historicamente um DAG de transações chamado Tangle, embora sua arquitetura e seu consenso tenham evoluído, de modo que a documentação atual do protocolo deve orientar qualquer alegação de implementação.

• Avalanche família de consenso. A Avalanche introduziu um design de consenso orientado a DAG para votação repetida por subamostragem, enquanto suas chains implantadas e máquinas virtuais podem expor históricos lineares de blockchain para cargas de trabalho específicas.

• Nano block-lattice. A Nano organiza as atualizações de cada conta em sua própria cadeia de conta dentro de um grafo mais amplo, permitindo que os donos de conta atualizem de forma independente enquanto a votação de representantes resolve conflitos.

Quais são as limitações e os riscos dos livros-razão DAG?

Um DAG pode admitir histórico concorrente, mas a concorrência torna difíceis a ordenação, a resolução de conflitos, o armazenamento, a poda e a sincronização da rede. A segurança vem do protocolo completo e do modelo de participantes, não da ausência de uma cadeia linear.

1. O consenso continua necessário. O grafo sozinho não consegue decidir entre gastos duplos, ramos maliciosos ou eventos incompatíveis, então a rede ainda precisa de votação, ponderação, líderes, comitês ou outro processo de acordo.

2. O crescimento do grafo pode aumentar a pressão sobre os recursos. Os nós podem precisar reter, percorrer, indexar e sincronizar muitos vértices e relações, o que torna a poda e uma representação eficiente de estado importantes para a operação de longo prazo.

3. A finalidade pode ser difícil de explicar. Os usuários precisam distinguir o recebimento de eventos, a inclusão no grafo, a confiança, a ordenação por consenso e a finalidade irreversível, porque essas etapas variam entre os protocolos DAG.

4. A resistência a Sybil varia conforme a rede. Um protocolo pode depender de stake, participação permissionada, votação de representantes, reputação, proof of work ou controles de taxa, cada um criando custos de ataque e premissas de governança diferentes.

5. A interoperabilidade pode ser mais restrita. Carteiras, exploradores, sistemas de custódia e ferramentas de contratos inteligentes criadas para  blockchains baseadas em contas podem exigir integrações especializadas para o grafo e o modelo de transação de uma rede.

Um DAG é o mesmo que uma blockchain?

Um DAG não é automaticamente igual a uma blockchain. Uma blockchain tradicional é, ela própria, uma estrutura dirigida restrita, porque os blocos referenciam blocos anteriores, mas seu histórico canônico costuma ser apresentado como uma única cadeia ordenada. Um DAG geral pode manter vários ramos ou históricos de conta concorrentes e depois derivar a ordem aceita. Alguns protocolos são block-DAGs, outros são DAGs de transações, e outros usam um DAG internamente enquanto expõem uma visão linear do livro-razão. As regras de dados e de consenso do protocolo determinam o rótulo correto.

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