有向無環圖與區塊鏈技術

簡介

在2008年，比特幣以區塊鏈技術的出現，宣告了金融世界的革命性變革。去中心化、匿名性與透明度幫助比特幣及其後續的區塊鏈技術獲得投資者的青睞。作為一種資料結構，區塊鏈依賴於包含交易重要資訊的區塊之間的連結。每個區塊都包含前一個區塊的資訊，形式為一個加密哈希。多年來，該技術沒有競爭者，但有向無環圖的引入改變了局勢。

什麼是有向無環圖 (DAG)？

有向無環圖 (DAG) 是一種資料結構，類似於區塊鏈，但不是在單一的線性鏈上運作，而是一個由許多相互連結的交易組成的網絡。它首次出現在2016年，當時加密貨幣項目IOTA將此概念應用於其交易中。該項目將其交易結構稱為“纏結” (tangle)，而非區塊鏈帳本。這個術語源自它像一個由節點（包含交易的點）組成的網絡。

如果我們試圖用圖形來表示區塊鏈，它由許多按順序排列的區塊組成，每個區塊只與前一個區塊相連。而DAG結構的表示則是許多點（或球體）相互連結，連結方式確保循環只向前移動，永不回到起點。每個點 (或球體)是一個頂點，每條線是邊。從下圖可以理解此模型的命名規則。邊是有向的，指向一個方向，且是無環的，因為它們永不回到起點的頂點。

結構的運作方式

在理解DAG的每一步時，也需要了解區塊鏈技術，因為DAG聲稱要改進或取代它。區塊鏈基於包含一個或多個交易資料的區塊。它將多筆交易組合在一起，以提高空間效率。每個區塊由礦工或驗證者添加並驗證。

相反，DAG結構中的每筆交易都是獨立存在的，並不會被分組成區塊。這種結構不需要礦工或驗證者，也不像區塊鏈那樣是序列式的。在一筆交易被加入之前，用戶的設備只需做一點點工作來證明其真實性。這個小努力有助於防止垃圾訊息，也有助於確認早期的交易，保持網絡的安全與有序。

在DAG結構中，每筆新交易必須連結到一個較早的未確認交易，或者如果所有先前的交易都已確認，新交易只需引用最後一筆交易。這種結構將未確認的交易稱為“尖端”(tip)。當你向網絡提出交易時，它會連結到幾個先前的尖端，這些尖端會因你的引用而自動被確認。只有在其他人基於它建立之後，你的交易才會被確認。

DAG結構的優點

無延遲

在區塊鏈中，你的交易必須等待區塊的產生。如果一次性傳送太多交易，它們會排成隊，等待較長時間或支付較高的手續費。但在DAG網絡中，只要你確認了之前的未確認交易，你的交易就可以立即被處理。你的錢包會自動追蹤並確認它將要確認的交易，從網絡的第一筆交易開始。因此，誤確認無效交易的可能性非常低。

無擴展性問題

將區塊鏈想像成一條高速公路，偶爾會擁擠，因此需要增加幾條額外的車道。這些額外的車道就是擴展解決方案。由於沒有等待區塊的時間問題，DAG可以自行處理更多交易，無需任何擴展方案。

無礦工、無驗證者、無手續費

DAG結構不依賴任何共識機制，因此沒有礦工或驗證者。這也是為什麼交易可以免費處理的原因。然而，仍有一些特殊節點會收取非常微小的手續費，以確保網絡安全。

DAG的缺點

中心化在DAG的發展路上構成嚴重風險。由企業運營的某些特殊節點和協調器節點可能佔有優勢，這帶來未來詐騙和攻擊的潛在危險。此外，DAG比區塊鏈年輕了8年，尚未經過長時間的考驗。

底線

區塊鏈和有向無環圖技術都旨在實現去中心化和安全的交易，但它們的解決方案截然不同。儘管區塊鏈仍是較成熟且被廣泛採用的方案，DAG在速度、擴展性和交易成本方面帶來了顯著改進。然而，對中心化的擔憂以及較短的實驗歷史仍限制了其更廣泛的應用。隨著2026年創新加速，DAG可能會補充而非完全取代區塊鏈，各自技術在最能發揮優勢的應用場景中發揮作用。