Спрямований ациклічний граф (DAG) — це структура даних, що складається з вершин, з'єднаних односпрямованими ребрами, які ніколи не утворюють цикл. У розподілених реєстрах вершини можуть представляти транзакції, події або блоки, а їхні зв'язки фіксують залежності чи посилання на попередню історію. Кілька гілок можуть зростати одночасно, замість того щоб кожне оновлення втискалося в один лінійний ланцюг блоків.

DAG описує, як організовано інформацію, а не повний механізм консенсусу. Мережа все одно потребує правил допуску подій, виявлення конфліктів, упорядкування відповідних транзакцій, протидії атакам Сивіла та досягнення фінальності. Хешграф Hedera, block-DAG протоколи, transaction-DAG системи та архітектури ланцюгів акаунтів використовують графові структури по-різному, тому термін «DAG-блокчейн» не повинен означати єдину спільну модель безпеки чи продуктивності.

Що таке архітектура DAG?

Спрямований ациклічний граф (DAG) — це архітектура реєстру, яка організовує транзакції або блоки як мережу пов'язаних записів, а не як один лінійний ланцюг. Спрямований означає, що зв'язки мають визначений напрямок, а ациклічний — що ці зв'язки не можуть повернутися до попередньої точки. Це дозволяє обробляти й посилатися на кілька транзакцій або блоків паралельно.

Не кожна мережа на основі DAG технічно є блокчейном. Одні DAG-системи записують окремі транзакції як записи графа, інші впорядковують блоки в DAG, перш ніж визначити їхній остаточний порядок. Тож те, як працює DAG-мережа, залежить від її правил консенсусу, упорядкування транзакцій, захисту від подвійного витрачання та механізму фінальності.

Як працює розподілений реєстр на основі DAG?

DAG-реєстр додає нові транзакції або блоки як вершини, що посилаються на попередні записи, замість того щоб продовжувати лише один лінійний ланцюг. Оскільки різні вершини можуть створюватися одночасно, незалежну активність можна обробляти й поширювати мережею паралельно.

1. Нові записи посилаються на попередні: кожна транзакція або блок пов'язується з однією чи кількома попередніми вершинами.

2. Вузли обмінюються графом: учасники обмінюються новими записами й відновлюють історію транзакцій мережі за цими посиланнями.

3. Консенсус інтерпретує DAG: протокол визначає, як конкуруючі гілки чи транзакції мають бути впорядковані або зважені.

4. Конфлікти розв'язуються: якщо дві транзакції намагаються витратити ті самі кошти, заздалегідь визначені правила консенсусу вирішують, яку з них буде прийнято.

5. Транзакції досягають фінальності: залежно від мережі фінальність може забезпечуватися голосуванням, накопиченою вагою, правилами впорядкування або іншим механізмом консенсусу.

Які головні переваги та сценарії використання DAG-реєстрів?

Графові структури DAG корисні, коли протокол хоче записати одночасну активність, перш ніж вивести остаточний прийнятий порядок. Їхні переваги залежать від мережі й не можуть бути виведені лише з форми графа.

1. Одночасні оновлення можуть потрапляти в історію. Кілька вузлів можуть створювати події чи транзакції, що посилаються на недавню історію, не чекаючи на єдиний глобальний кінчик блоку, що зменшує структурну точку серіалізації.

2. Зв'язки gossip можуть нести інформацію консенсусу. У хешграфі зв'язки подій фіксують, хто з ким обмінювався даними, що дозволяє вузлам обчислювати віртуальні голоси зі спільної історії, а не транслювати окремі голоси для кожного рішення.

3. Високочастотні записи можна організувати ефективно. Платежі, часові мітки, повідомлення, події ланцюгів постачання та активність машин можуть вигравати від графового прийому даних, коли протокол здатен розв'язувати їхні залежності та конфлікти.

4. Граф може розкривати причинно-наслідкову історію. Посилання показують, які події були відомі до створення іншої події, надаючи інформацію, яку алгоритм консенсусу може використати для впорядкування чи підтвердження.

Які приклади розподілених реєстрів на основі DAG?

Мережі на основі DAG дуже різняться. Щоб їх порівнювати, потрібно розглядати консенсус, модель дозволів, модель транзакцій, фінальність і підтримку смарт-контрактів, а не групувати їх лише за графовою термінологією.

• Hedera Hashgraph. Вузли Hedera обмінюються підписаними подіями, що містять транзакції та хеші батьківських подій, будуючи хешграф, який підтримує віртуальне голосування та консенсусні часові мітки.

• IOTA Tangle-дизайни. Історично IOTA використовувала транзакційний DAG під назвою Tangle, хоча її архітектура й консенсус еволюціонували, тож будь-які твердження про реалізацію мають спиратися на актуальну документацію протоколу.

• Avalanche — родина консенсусів. Avalanche запропонувала орієнтований на DAG дизайн консенсусу для повторюваного підвибіркового голосування, тоді як її розгорнуті ланцюги та віртуальні машини можуть надавати лінійні історії блокчейну для конкретних навантажень.

• Nano block-lattice. Nano організовує оновлення кожного акаунта у власному ланцюгу акаунта в межах ширшого графа, дозволяючи власникам акаунтів оновлюватися незалежно, тоді як голосування представників розв'язує конфлікти.

Які обмеження та ризики DAG-реєстрів?

DAG може приймати одночасну історію, але саме паралельність ускладнює впорядкування, розв'язання конфліктів, зберігання, обрізання та синхронізацію мережі. Безпека походить від повного протоколу й моделі учасників, а не від відсутності лінійного ланцюга.

1. Консенсус залишається необхідним. Сам граф не може вирішити між подвійними витратами, зловмисними гілками чи несумісними подіями, тож мережа все одно потребує голосування, зважування, лідерів, комітетів або іншого процесу узгодження.

2. Зростання графа може підвищувати навантаження на ресурси. Вузлам може доводитися зберігати, обходити, індексувати та синхронізувати безліч вершин і зв'язків, що робить обрізання й ефективне представлення стану важливими для довгострокової роботи.

3. Фінальність буває складно пояснити. Користувачам доводиться розрізняти отримання події, включення до графа, впевненість, консенсусне впорядкування та незворотну фінальність, адже ці етапи різняться між DAG-протоколами.

4. Стійкість до атак Сивіла різниться залежно від мережі. Протокол може покладатися на частку (stake), дозволене членство, голосування представників, репутацію, доказ виконаної роботи або обмеження швидкості, і кожен із цих механізмів створює інші витрати на атаку та припущення щодо управління.

5. Сумісність може бути вужчою. Гаманці, оглядачі, кастодіальні системи та інструменти для смарт-контрактів, створені для акаунтних блокчейнів, можуть потребувати спеціалізованих інтеграцій під графову та транзакційну модель мережі.

Чи DAG — це те саме, що блокчейн?

DAG не обов'язково є тим самим, що блокчейн. Традиційний блокчейн сам по собі є обмеженою спрямованою структурою, оскільки блоки посилаються на попередні блоки, але його канонічна історія зазвичай подається як один упорядкований ланцюг. Загальний DAG може зберігати кілька паралельних гілок чи історій акаунтів, а згодом виводити прийнятий порядок. Одні протоколи є block-DAG, інші — транзакційними DAG, а ще інші використовують DAG внутрішньо, показуючи лінійний вигляд реєстру. Правильний ярлик визначають правила даних і консенсусу протоколу.

Пов'язані поняття

1. Що таке блокчейн?

2. Що таке консенсус?

3. Що таке хеш?

4. Що таке візантійська відмовостійкість?

Додаткове читання

1. Що таке Hedera (HBAR) і як консенсус aBFT забезпечує роботу екосистеми Hashgraph?

2. Як стейкати Hedera (HBAR) і отримувати пасивний дохід у 2026 році

3. Що таке ETF на Hedera (HBAR) і як він працює?

4. Що таке смарт-контракт? Основа світу блокчейну