有向无环图(DAG)并非新鲜概念,却因可解决区块链“速度、能耗、去中心化”三大痛点而在加密货币领域持续升温。本文用通俗语言拆解 DAG 结构、对比协议差异,并提供结果导向的投资与技术思考。
什么是 DAG?先搞懂“图”的底层逻辑
有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)是一个有向图,但其任何顶点都无法通过若干条边回到自身。DAG 关键词:图论、顶点、边、无环、拓扑排序。
换句话说,在 DAG 电子货币里,一笔交易(顶点)确认更早的两笔交易(指向两条边),而新交易再被后来者确认,整个过程无环,天然避免了区块链的“分叉”顾虑。
- 树一定是 DAG,而 DAG 不一定是树。
- DAG 可进行拓扑排序,保证交易顺序可追溯、可验证。
DAG 与区块链:三组直观差异
| 对比维度 | 区块链 | DAG |
|---|---|---|
| 数据结构 | 链式排队,容量受限 | 网状并行,容量无上限 |
| 矿工角色 | 专职矿工竞争出块 | 交易者即矿工,验证即挖矿 |
| TPS(每秒交易) | BTC≈7,ETH≈15 | IOTA 理论上可达千级至万级 |
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DAG 运行「极简版本」:学生互评作业模型
教授设计规则:
“每位学生交作业前,需要批阅 2 份已上交作业,之后才可提交自己的作业。”
这个“批阅”动作就是交易的验证;“提交”就代表交易被网路确认。
学生越多 → 批阅速度越快 → 系统效率越高,这与 DAG 用户越多越安全的理念如出一辙。
主流 DAG 项目技术拆解
IOTA:Tangle 扭结结构
- 新增交易需验证 2 笔父交易,并做少量 PoW。
- 采用交易确认度(Confidence Level)防止双花:子交易越多,确认度越高。
- 早期引入 Coordinator 中心节点以保证安全,因此被批“部分中心化”。
Nano:点阵(Block-Lattice)
- 每个账户一条独立链,只处理自身转账,极大降低冗余数据。
- 发送、接收各记录一笔“块”,用户可预先挖矿,体验接近即时确认。
- 无全局手续费,轻量级适合微支付场景。
Byteball:见证人机制
- 设 12 个 Witness 见证人,负责主链排序,共同决定时间线。
- 采用主链+子链拓扑,保证主链不可被影子链取代。
- 对智能合约支持更早落地,脚本语言基于类 SQL。
共识算法百家争鸣
| 算法 | 研究方 | 核心亮点 |
|---|---|---|
| SPECTRE | DAGLabs | PoW+投票结合,对抗双花 |
| PHANTOM | DAGLabs | 全局排序支持智能合约 |
| Avalanche | Team Rocket | BFT+DAG,秒级确认 |
| Snowflake | Avalanche 前身 | 共识逐级扩散,低能耗 |
DAG 的「挖矿」革命:用户即矿工
- 区块链:专职矿工集中竞争 → 高能耗、高门槛。
- DAG:用户直接验证他人的前驱交易,无需出价手续费。
- 结果:验证与交易同步发生,系统天然免手续费,保持去中心化。
潜在风险与攻击面
- 影子链(Shadow Chain)攻击
攻击者悄悄创建一条隐藏链,择机嫁接主链替换交易记录。 - 高并发误排序
部分 DAG 仍在研究如何对全网交易全局排序,避免智能合约错乱。 - 早期 Coordinator 中心化
IOTA 的未来路线必须解决彻底移除 Coordinator 的问题。
智能合约落地进度
- Constellation:已上线测试网,交易序列可被打包成“状态通道”,用 Scala 编写合约。
- Hashgraph:DAG 用作共识层,合约放在 off-chain Docker 容器,主打企业私有链。
- Vite:分组 DAG,快照组每 1 秒全局确认,共识组并行处理交易,为未来 DeFi 铺平高速道路。
应用场景:DAG 适合什么?
- 物联网小额支付:IOTA 主打“传感器支付 1 分钱电费”这一细分市场。
- 跨境微汇款:Nano 的 0 手续费+亚秒确认,替代传统银行卡手续费。
- 游戏道具 NFT 交易:DAG 允许玩家瞬转 NFT,并且无需担心网络拥堵。
关键要点速记
- DAG ≠ 区块链,而是一种无环图数据拓扑。
- 拓扑排序 + 用户并行验证 = 低能耗 + 高 TPS。
- IOTA、Nano、Byteball 是当前三大成熟试水案例。
- 智能合约、影子链攻击仍是后续研究重点。
FAQ:关于 DAG 你最容易忽略的 6 个问题
Q1:DAG 网络到底能不能达到千万级 TPS?
A:宏观理论可行,但需分层、分组、多侧链联动,目前真实主网仍处千级阶段。
Q2:IOTA 将来如何彻底去中心化?
A:2024 Q4 上线 “Coordicide” 升级,取消 Coordinator,改用 mana 声望机制保护系统。
Q3:Byteball 的 12 位见证人是固定的吗?
A:见证人由社区投票定期更换,理论上可避免单一机构控制,但仍有集中信任风险。
Q4:DAG 需不需要显卡矿机?
A:不需要。所有交易内置“微 PoW”,手机钱包几分钟完成,显卡矿机反而无利可图。
Q5:Nano 提前 PoW 会不会被“预挖攻击”?
A:提前挖矿只对单一账户链生效,无法攻击他人资产,目前社区普遍认为成本>收益。
Q6:DAG 代币拿不稳有哪些指标可参考?
A:盯住两点:1. 活跃地址增长率;2. 协调器关闭进度(例如 IOTA 的 Coordicide 完成度)。
结语:DAG 是一场长跑,不是百米冲刺
从 2015 年 IOTA 白皮书面世到今天,DAG 技术逐步走出实验室。尽管网络仍需完善、中心化阴影还未消散,其“人人即矿工、零手续费、高并发”的叙事将使它在微支付、物联网、游戏等高活跃场景中始终占有一席之地。如果你看好数字资产的下一个周期,DAG 无疑值得放入深度观察名单。