区块链:科普园地24 | 区块链的衍生技术:DAG有向无环图

我们说区块链目前还不成熟,有各种各样的问题,比如说处理速度慢、手续费高昂、存在安全隐患等等,这些都是用户最直观的体验,体验不是太好。区块链还有一个问题,那就是高并发问题。

高并发问题是怎么回事呢,我们简单说一下。高并发是计算机领域的问题,简单来讲,高并发问题就是系统无法顺利同时运行多个任务。很多任务同时运行,一大堆用户涌进来,系统承受不住这么多的任务,会出现高并发问题,你的系统就卡住了,就好比春运时候,12306系统总是卡住,有可能就是高并发问题造成的。

传统互联网尚且存在高并发问题,区块链网络自然也存在这个问题,毕竟区块链的成熟程度比起传统互联网,还有很大的差距。但是,如果没有安全、可靠和高效的公链,整个区块链产业的发展都将受到严重制约,应用落地也是空谈。在这种背景下,DAG技术就被提出来了,DAG的全称是“DirectedAcyclicGraph”,中文翻译为“有向无环图”。

欧科云链集团正式启动区块链科普行动“星途计划”:欧科云链集团于4月26日,正式宣布启动了区块链科普行动——“星途计划”,行动包括将在全国范围展开系列沙龙,加大力度推进区块链科普进机关、进国企、进校园等,联合政府部门、行业协会等共同构建起更加完善和有效的区块链科普教育生态,与此同时,直击区块链科普现存痛点,推出简单易懂的“秒懂区块链”公益短视频课。

该计划旨在全维度推动社会建立对产业更清晰的认知,与“鲲鹏计划”一道助力数字经济及区块链产业本身健康发展夯实“人才”和“产业认知”两大基础。[2021/4/26 20:59:37]

DAG有向无环图是怎么回事呢,它到底能起到什么作用呢?我们下面解释一下。

一、DAG:一个新型的数据结构

DAG,中文名字叫“有向无环图”,从字面意思看,“有向"就是说它是有方向的,“无环”就是说它是没有环路的、不能形成闭环的。所以,DAG其实是一种新型的数据结构,这个数据结构是有方向的,同时又是不能形成闭环的。

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传统的区块链结构:

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DAG有向无环图结构:

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传统区块来讲,我们总是以“区块”为单位,一个区块里往往包含了多笔交易信息。而在DAG中,没有区块的概念,而是以“单元”为单位,每个单元记录的是单个用户的交易,组成的单元不是区块,而是一笔笔的交易,这样一来,可以省去打包出块的时间。

动态 | 央行官微旧文重发“再科普”:范一飞详解数字货币:据中国经济网消息,今日,央行官微公众号头条重新发布央行副行长范一飞在2018年1月25日题为《关于央行数字货币的几点考虑》的文章,对央行数字货币再次进行科普。同时,微信公众号第二条发布支付司副司长穆长春8月10日在第三届中国金融四十人伊春论坛上的演讲。近年来,各主要国家和地区央行及货币当局均在对发行央行数字货币开展研究,新加坡央行和瑞典央行等已经开始进行相关试验,人民银行也在组织进行积极探索和研究。[2019/8/21]

简单来说,区块链和DAG有向无环图最大的区别就是:区块链是一个接一个的区块来存储和验证交易的分布式账本,而DAG则是把每笔交易都看成一个区块,每一笔交易都可以链接到多个先前的交易来进行验证。

二、DAG的工作原理

动态 | 美国演说家Anthony Robbins开始科普什么是比特币:美国演说家安东尼·罗宾(Anthony Robbins)在自己的网站上发布了一篇比特币的科普文章,并在推特上向自己的粉丝介绍什么是比特币,目前他的推特账户共有粉丝304万人。[2019/1/1]

传统区块链上,就拿比特币来讲,它是单链式的结构,区块与区块之间按照时间戳的先后顺序排列开来,数据记录在一条主链上。用不太恰当的比喻来讲,这个“单链式”结构是一条一字排列的链。区块链只有一条单链,打包出块就无法并发执行。新的区块会加入到原先的最长链之上,所有节点都以最长链为准,继续按照时间戳的顺序无限蔓延下去。

而对于DAG来讲,每个新加入的单元,不仅只加入到最长链的一个单元,还要加入到之前所有的单元。举个例子:假设我发布了一个新的交易,此时DAG结构已经有2个有效的交易单元,那么我的交易单元会主动同时链接到前面的2个之中,去验证并确认,直到链接到创世单元,而且,上一个单元的哈希会包含到自己的单元里面。

换句话说,你要想进行一笔交易,就必须要验证前面的交易,具体验证几个交易,根据不同的规则来进行。这种验证手段,使得DAG可以异步并发的写入很多交易,并最终构成一种拓扑的树状结构,极大地提高扩展性。

依据DAG有向无环图,每一笔交易都直接参与了维护全网。当交易发起后,直接广播全网,跳过矿工打包区块阶段,这样就省去了打包交易出块的时间,提升了区块链处理交易的效率。

随着时间递增,所有交易的区块链相互连接,形成图状结构,如果要更改数据,那就不仅仅是几个区块的问题了,而是整个区块图的数据更改。DAG这个模式相比来说,要进行的复杂度更高,更难以被更改。

总结一下,DAG作为一种新型的去中心化数据结构,它属于广义区块链的一种,具备去中心化的属性,但是二者的不同之处在于:

区块链组成单元是Block,DAG组成单元是TX。

区块链是单线程,DAG是多线程。

区块链所有交易记录记在同一个区块中,DAG每笔交易单独记录在每笔交易中。

区块链需要矿工,DAG不需要矿工。

三、DAG的代表:IOTA

DAG当前的代表项目,最知名的无疑就是IOTA。可以说,正是因为IOTA这个币种在2017年下半年冲进市值排行第四位,才使人们真正认识到了它的底层技术:DAG有向无环图。

IOTA在DAG有向无环图的基础上提出了“缠结”概念,在IOTA里面,没有区块的概念,共识的最小单位是交易。每一个交易都会引用过去的两条交易记录哈希,这样前一交易会证明过去两条交易的合法性,间接证明之前所有交易的合法性。这样一来,就不再需要传统区块链中的矿工这样少量节点来验证交易、打包区块,从而提升效率,节省交易费用。

四、DAG的现状

尽管理论上来讲,DAG有向无环图能够弥补传统区块链的一些弊端,但是目前并不成熟,应用到数字货币领域的时间也比较短,还比较年轻。它没有像比特币那般经过长达10年的时间来验证整个系统的安全性,也没有像以太坊那般实现了广泛的应用场景。不过,现在有些声音提出要采用“传统区块链+DAG”的数据结构,但是还没有非常突出的案例,这里就不多说了。

总结一下,今天我们介绍了区块链的衍生技术:DAG有向无环图,这是一种全新的数据结构,可以对区块链处理交易的效率、并发力达到显著的提升,目前DAG技术的代表币种是:IOTA,IOTA在此基础上提出了“缠结”概念,它是一种可扩展的、轻量级的,还能在无需任何费用的前提下进行价值转移的技术。

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