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比特池塘 区块链前沿 正文

DAG有向无环图

深圳林妙可
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圈里的人已经习惯用区块链来代指分布式账本技术(DLT),也就是我们熟知的去中心化全家桶:去中心化网络,去中心化交易所,去中心化游戏等。实际上,既然去中心化体系可以有各显神通的共识算法,那它也可以有不一样的数据结构。在这一语境下,区块链就只是构成DLT的其中一种数据结构,它如同共识算法中的POW,因最先被采用,而广为人知。今天,我们想介绍DLT可采用的另一种数据结构,DAG,它有个中文名,叫“有向无环图”。. }6 C6 h  [. \" N0 ?! Z' H+ K

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! a* |: f$ T% q$ O$ Y什么是DAG
9 {) f4 A8 c1 H0 ?, k我们通过一些图直观地感受一下什么是DAG。
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先看一种最简单的情况,只有两个单元(unit)的时候。这时,X 要么指向Y,Y要么指向X,这解释了什么是“有向”,即单元是有指向性的,先有X再有Y,先有鸡再有蛋。这时候,读者可能要问了,那这个不就是区块链吗,创始区块开始,一直连下去,直到最后确认块。
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. j: L6 B# ~* g5 ?8 n5 P此时,我们祭出图2,上方的是区块链,下方是DAG,可以看出,DAG是允许单元间的多重连接的:单元1可以连接到单元2,也可以连接到单元3;单元3可以被单元1连接,也可以被单元2连接。
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& a% [( w1 r. u" T5 }" G  ~- \# ?那么什么是无环呢,子单元不能连回它的父单元,祖父单元,曾祖单元,以此类推。简单来说,就是单元1,连接到单元2,再连接到单元3,单元3不能连回单元1了。就像数数一样,你能从一数到一百,但不能从一百数回到一。你得保证单元是世代传承的,不能出现“返祖现象”,这就叫无环。9 o9 u% [4 h- Q7 j0 i

$ T  I& ]* R5 y1 U0 z9 Y不难理解,记账是需要有向无环的。第一,记账是按时间顺序来的,先有交易X,再有交易Y。第二,帐要无限往下记下去,不是记着记着,就又开始记历史上的第一笔交易了。
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相比区块链,DAG有什么优势7 s7 \. F( E5 k1 ~

0 U6 @$ A) G1 E* k2 k3 k1 E% }. o高扩展性
, r7 J# f+ r! s. C/ c扩展性是软件系统的能计算处理多大信息量的衡量指标。相比区块链,DAG这种数据结构具有更高的扩展性。DAG允许单元间的多重连接,那么同一时间,就可以有多个单元被建立并发布到网络中。相反,区块链在一个固定的出块时间中,只能有一个区块被增添到网络中。这就好比多线程和单线程,而多线程的扩展性自然是单线程没有办法比的。实际上,利用P2P网络进行单元增添的DAG,反而会因网络参与者的增加,加快单元的增添速度,从而使系统具备更高的处理速度。这就好比,用Bittorrent下载一段视频,下载同一部视频的人越多,你的下载速度就越快。正是这一特性,使得DAG的扩展性并不亚于当前的中心化信息系统。
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, ^. R) @0 G5 w' o. d- `+ \5 g更去中心化, c* l+ E9 ~: Q4 ^+ Q3 \: A/ c* D
那读者朋友可能就会说了,区块链也是利用P2P网络出块的。这点没错,可是区块链在通过共识算法决定谁是下一个出块者后,会将所有交易交给下一出块者进行打包。而打包速度,是受制于出块者的中心化服务器速度的。DAG则因为任何人都可以增添单元进入网络,省去了选举一个中心化服务器进行打包出块这一步骤。因此,DAG也更加去中心化。: w. K5 G4 |8 H, j* \1 v
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更具可靠性
4 N$ H9 g1 Z" ~/ P  r单元间的多重连接,意味着每个单元将被它的多个子单元和多个父单元多重确认。而一个单元被确认越多次,它所包含的数据就越可靠,被恶意篡改的几率越小。区块链则只有后块确认前块这一次确认过程。
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3 F  ~' ^- {* U% f8 @. |  E当前有什么靠谱DAG项目) k1 K. ~( i; U

" u1 G( w3 ^4 d0 S& _9 sIOTA' ?* e3 Q7 ?3 f, Z5 n9 V6 j
IOTA是第一个提出用DAG搭建去中心化网络的项目。因为有“协调者”节点的参与,IOTA并不是彻底去中心化的。不过,它作为这个新领域的先行者,依然值得关注。$ O5 l5 A" Y& W3 c" v9 c* w

9 z* i* ]2 d. T! wByteball
: D- s* Z9 L% T+ _, j" b- B- {; J中文名,字节雪球。它跟IOTA类似,也有中心化节点用来保证网络的安全性。不过,它支持增添私有或匿名单元,也支持智能合约。值得一提的是,字节雪球的白皮书也很硬核,很适合想对DAG进行深入了解的投资者阅读。
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