Ο κατευθυνόμενος άκυκλος γράφος, ή DAG (από το αγγλικό «directed acyclic graph»), είναι ένα εργαλείο μοντελοποίησης και οργάνωσης δεδομένων που χρησιμοποιείται συχνά στα κρυπτονομίσματα.
Σε αντίθεση με ένα blockchain, που αποτελείται από μπλοκ, οι κατευθυνόμενοι άκυκλοι γράφοι αποτελούνται από κορυφές και ακμές. Έτσι, οι συναλλαγές κρύπτο καταγράφονται ως κορυφές και στοιβάζονται η μία πάνω στην άλλη. Όπως και στο blockchain, ωστόσο, οι συναλλαγές υποβάλλονται στον DAG μέσω κόμβων. Για να υποβάλει μια συναλλαγή, ένας κόμβος πρέπει να εκτελέσει εργασίες proof-of-work (PoW).
Με απλά λόγια: ενώ ένα σύστημα blockchain μοιάζει με αλυσίδα, το σύστημα ενός DAG μοιάζει περισσότερο με γράφο. Το μοντέλο DAG θεωρείται σήμερα στον κλάδο πιθανό υποκατάστατο του blockchain στο μέλλον, χάρη στην αποδοτικότητά του στην αποθήκευση δεδομένων και στη διεκπεραίωση διαδικτυακών συναλλαγών.
Το μοντέλο DAG θεωρείται επίσης πιθανή απάντηση στο σημερινό πρόβλημα αποκέντρωσης στα κρύπτο. Με αυτό το μοντέλο, οι miners δεν χρειάζεται να ανταγωνίζονται για τα νέα μπλοκ που προστίθενται στην αλυσίδα.
Καθώς οι κόμβοι αναπτύσσονται ταυτόχρονα, οι συναλλαγές μπορούν επίσης να διεκπεραιώνονται γρηγορότερα. Οι προγραμματιστές βλέπουν στον DAG μια καλύτερη και ασφαλέστερη λύση, που μπορεί να βελτιώσει τη χρηστικότητα ενός δικτύου μόλις γίνει πιο κλιμακώσιμο.
Πώς λειτουργεί ένας DAG;
Όπως αναφέραμε, ο κατευθυνόμενος άκυκλος γράφος είναι πιο αποδοτικός στην αποθήκευση δεδομένων. Η δομή του θυμίζει δέντρο, με τους διασυνδεδεμένους κόμβους στη θέση των «κλαδιών».
Επειδή κάθε κορυφή μπορεί να έχει περισσότερες από μία γονικές ρίζες, το μοντέλο επιτρέπει την έγκριση περισσότερων συναλλαγών ταυτόχρονα. Οι χρήστες, δηλαδή, δεν χρειάζεται να περιμένουν να ολοκληρωθεί μια συναλλαγή για να επεξεργαστούν την επόμενη.
Έτσι, σε έναν κατευθυνόμενο άκυκλο γράφο κάθε νέα συναλλαγή πρέπει να παραπέμπει σε προηγούμενες συναλλαγές προτού γίνει δεκτή από το δίκτυο. Το ίδιο ακριβώς κάνουν και τα μπλοκ σε ένα blockchain, που παραπέμπουν σε προηγούμενα μπλοκ. Η λογική είναι ότι μια συναλλαγή επιβεβαιώνεται ουσιαστικά μόνο όταν κάποια άλλη συναλλαγή παραπέμπει σε αυτήν, και ούτω καθεξής.
Σε έναν DAG, κάθε κορυφή αντιστοιχεί σε μια συναλλαγή. Δεν υπάρχουν μπλοκ, οπότε δεν χρειάζεται ούτε mining. Οι συναλλαγές χτίζονται η μία πάνω στην άλλη αντί να ομαδοποιούνται σε μπλοκ. Στη συνέχεια, όπως μόλις αναφέραμε, εκτελούνται εργασίες proof-of-work κάθε φορά που ένας κόμβος υποβάλλει συναλλαγή, ώστε να εγκριθούν οι προηγούμενες συναλλαγές και να αποφευχθεί το spam.
Εξ ορισμού, σε ένα κρυπτονόμισμα βασισμένο σε DAG οι νέες συναλλαγές χτίζονται πάνω σε παλαιότερες. Η βασική διαφορά με το blockchain είναι ότι σε έναν DAG μπορεί να γίνεται αναφορά σε πολλές συναλλαγές, και όχι μόνο σε μία κάθε φορά.
Ορισμένα συστήματα διαθέτουν έναν αλγόριθμο που επιλέγει τα «tips», δηλαδή τις συναλλαγές πάνω στις οποίες θα χτιστεί η συνέχεια, με βάση το συσσωρευμένο βάρος (τον αριθμό των επιβεβαιώσεων που οδηγούν σε αυτό το άκρο).
Η προστασία από τη διπλή δαπάνη στους DAG λειτουργεί με κόμβους που επιβεβαιώνουν παλαιότερες συναλλαγές εξετάζοντας μια διαδρομή που φτάνει πίσω έως την πρώτη συναλλαγή του DAG. Έτσι διαπιστώνεται αν ο αποστολέας διαθέτει επαρκές υπόλοιπο. Αν ένας χρήστης χτίσει πάνω σε μη έγκυρη διαδρομή, η συναλλαγή αυτή κινδυνεύει να αγνοηθεί.
Οι συγκρούσεις που προκύπτουν από διαφορετικές διαδρομές επιλύονται μέσω ενός αλγορίθμου επιλογής που ευνοεί τα άκρα με το μεγαλύτερο συσσωρευμένο βάρος.
Σε τι χρησιμεύουν οι DAG;
Το μοντέλο DAG επιχειρεί να αντιμετωπίσει δύο αδυναμίες που αποδίδονται στην τεχνολογία blockchain, την αποκέντρωση και την κλιμακωσιμότητα. Στοχεύει επίσης στη βελτίωση της ασφάλειας και της ευκολίας χρήσης.
Με ποιον τρόπο;
- Στο blockchain του Bitcoin ή στην πλατφόρμα Ethereum, οι miners μπορούν να δημιουργούν μόνο ένα μπλοκ τη φορά. Έτσι, οι νέες συναλλαγές εγκρίνονται μόνο όταν ολοκληρωθεί η προηγούμενη. Το μοντέλο DAG καταργεί αυτά τα μπλοκ και προσθέτει τις συναλλαγές απευθείας στο καθολικό.
Με την κατάργηση των μπλοκ, το μοντέλο DAG δεν χρειάζεται mining. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται λιγότερο ρεύμα για τη λειτουργία του δικτύου. Οι DAG έχουν και άλλα πλεονεκτήματα, όπως:
- Υψηλές ταχύτητες συναλλαγών, χωρίς τον περιορισμό της δημιουργίας μπλοκ
- Χωρίς miners δεν υπάρχουν ούτε προμήθειες συναλλαγών
- Μικρότερη κατανάλωση ενέργειας και οφέλη για το περιβάλλον σε σύγκριση με το mining
Προς το παρόν, πάντως, η χρήση των DAG στα κρύπτο βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο. Σε αντίθεση με τα blockchain, δεν είναι ακόμη πλήρως αποκεντρωμένα. Γι' αυτό χρησιμοποιούνται κυρίως για να ξεκινήσουν δίκτυα και όχι ακόμη ως σύστημα πάνω στο οποίο μπορεί να χτιστεί ένα σταθερό δίκτυο.
Ποια κρυπτονομίσματα χρησιμοποιούν DAG;
Παλιότερα ήταν αδιανόητο να σκεφτεί κανείς τα κρυπτονομίσματα χωρίς το blockchain. Με το μοντέλο DAG, ωστόσο, αρκετά κρυπτονομίσματα έχουν ήδη χτιστεί με επιτυχία πάνω σε αυτή την τεχνολογία.
Μερικά παραδείγματα είναι τα Obyte, IOTA και Nano. Αν και σχετικά νέα, η δομή DAG δείχνει εξαιρετικές προοπτικές. Όπως αναφέραμε, αρκετά έργα την έχουν ήδη αξιοποιήσει με επιτυχία. Τα πιο γνωστά είναι:
Obyte
Το Obyte, παλαιότερα ByteBall, είναι ένα κρυπτονόμισμα εντελώς ανεξάρτητο από το blockchain, καθώς έχει υλοποιήσει τη δομή DAG. Παρ' όλα αυτά, οι συναλλαγές Obyte έχουν κόστος.
Ο λόγος είναι ότι το δίκτυο Obyte χρησιμοποιεί ένα σύστημα επικυρωτών που επιτρέπει τον διπλό έλεγχο των συναλλαγών. Βασίζεται σε έναν αλγόριθμο συναίνεσης που στηρίζεται σε «μάρτυρες» (witnesses): έμπιστους και αξιόπιστους χρήστες που λειτουργούν ως επικυρωτές.
Το Obyte υποστηρίζει επίσης μη ανιχνεύσιμες συναλλαγές, καθώς και έξυπνα συμβόλαια.
IOTA
Το IOTA, φτιαγμένο για εφαρμογές του Internet of Things, έθεσε σε λειτουργία το δίκτυό του, ένα «blockchain χωρίς μπλοκ», το 2016. Η ιδέα πίσω από το IOTA είναι ότι όλοι οι χρήστες γίνονται στην ουσία miners. Για να εγκριθεί μία συναλλαγή, για παράδειγμα, ο χρήστης πρέπει να επαληθεύσει δύο.
Το IOTA χρησιμοποιεί ένα δίκτυο από κόμβους και tangles, δηλαδή ομάδες κόμβων, που κάνουν τη διαδικασία έγκρισης ταχύτερη και αποδοτικότερη.
Όλοι οι χρήστες συνεισφέρουν μια μικρή ποσότητα ισχύος για τη συντήρηση του δικτύου, ενώ όλοι συμμετέχουν και στη συναίνεση. Έτσι το δίκτυο μπορεί να είναι ταυτόχρονα εξαιρετικά αποκεντρωμένο και κλιμακώσιμο.
Οι συναλλαγές έχουν σχεδόν μηδενικές χρεώσεις· γι' αυτό το IOTA θεωρείται οικονομικά συμφέρουσα εναλλακτική για μικροπληρωμές.
Nano
Το Nano είναι επίσης ένα κρυπτονόμισμα που λειτουργεί με το σύστημα DAG. Το Nano έχει αυτόνομα blockchain συνδεδεμένα μεταξύ τους μέσω κόμβων, κάτι που ονομάζεται τεχνολογία block-lattice. Στην πράξη, πρόκειται για μείγμα DAG και blockchain.
Κάθε χρήστης έχει το δικό του πορτοφόλι και το δικό του blockchain. Μόνο ο ίδιος ο χρήστης μπορεί να κάνει αλλαγές σε αυτά. Μια συναλλαγή ολοκληρώνεται όταν αποστολέας και παραλήπτης εκτελέσουν την αντίστοιχη ενέργεια, ο καθένας στο δικό του blockchain.
Το Nano προσφέρει στους χρήστες του μηδενικές χρεώσεις συναλλαγών, αλλά και υψηλές ταχύτητες.
Ποιος είναι ο ρόλος του DAG στο blockchain;
Ο DAG μπορεί να θεωρηθεί βιώσιμη εναλλακτική στο blockchain, αν και χρειάζεται ακόμη βελτιώσεις. Το μοντέλο DAG επιδιώκει να λύσει συνηθισμένα προβλήματα της τεχνολογίας blockchain, όπως το κόστος, η ταχύτητα και η προσαρμοστικότητα.
Στην πράξη, και οι δύο τεχνολογίες καταγράφουν συναλλαγές σε ένα ψηφιακό καθολικό και υπηρετούν τον ίδιο σκοπό. Αυτό που τις διαφοροποιεί είναι κυρίως η δομή που χρησιμοποιεί κάθε μοντέλο για την αποθήκευση των δεδομένων.
DAG εναντίον blockchain
Τόσο τα blockchain όσο και οι DAG καταγράφουν συναλλαγές σε ένα κατανεμημένο καθολικό, αλλά με διαφορετικά μέσα.
Ακολουθεί μια γρήγορη σύγκριση των δύο ως προς τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα:
Πλεονεκτήματα του DAG
- Κατάλληλος για μικροσυναλλαγές και μεγάλους όγκους συναλλαγών
- Καταργεί την ανάγκη για εξοπλισμό mining
- Οι χρεώσεις μπορούν να μειωθούν σημαντικά
- Χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας
Μειονεκτήματα του DAG
- Ευάλωτος σε επιθέσεις λόγω του χαμηλού όγκου συναλλαγών
- Ακόμη σε πρώιμο στάδιο· δεν έχει πετύχει αξιόλογα επίπεδα αποκέντρωσης
Πλεονεκτήματα του blockchain
- Καθιερωμένο και ευρέως χρησιμοποιούμενο από κρυπτονομίσματα όπως το Bitcoin και το Ethereum
- Διαφανές και αμετάβλητο, εξαιρετικά ασφαλές
- Οικονομικά συμφέρον για συναλλαγές μεγάλης αξίας
Μειονεκτήματα του blockchain
- Απαιτητικό σε αποθηκευτικό χώρο και εύρος ζώνης δικτύου
- Καταναλώνει τεράστια ποσότητα ενέργειας
- Υψηλές χρεώσεις συναλλαγών
Στο τέλος της ημέρας, η επιλογή του μοντέλου εξαρτάται από τους επιχειρηματικούς στόχους του καθενός. Όπως είδαμε, κάθε μοντέλο έχει τα δυνατά και τα αδύνατα σημεία του, και ανάλογα με τις ανάγκες σας το ένα μπορεί να ταιριάζει καλύτερα από το άλλο.