与单链技术的对比及优势与价值

起源

DAG最初出现是为了解决区块链的效率问题。比特币的效率一直比较低,基于工作量证明共识下的出块机制是一个原因,由于链式的存储结构,整个网络中同时只能有一条链,导致出块无法并发执行。针对此问题,Nxt社区提出改变区块的链式存储结构,变成区块DAG。在区块打包时间不变的情况下,网络中可以并行的打包N个区块,网络中的交易就可以容纳N倍。但此种方式仍停留在类似侧链的解决思路,不同的链存储不同类型的交易,这样降低出现双花的可能,在之后某个节点需要合并的时候,几个分支再归并到一个区块。

换一种思路,上述方案都属于有区块的情况,无论是在比特币还是以太坊中,我们都会提到出块速度这样的概念,比特币每十分钟出一个块,6个出块确认需要一个小时,以太坊好很多,但是出块速度也要十几秒。能否舍弃区块的概念呢?2015年社区提出DAGCoin的概念,把区块和交易融合到了一起。回想下比特币网络中区块和交易的概念,很多笔交易先打包到区块中,区块和区块之间通过PreHash来维护全网的交易顺序。而DAGCoin的思路,让每一笔交易直接参与维护全网的交易顺序。这样交易被发起后直接跳过打包区块的阶段,直接融入全网,如此达到无区块效果,且连打包交易出块的时间都省去了。如前所述,DAG最初跟区块链的结合就是为了解决效率问题,现在不用打包确认,交易发起后直接进入确认网络,理论上效率自然提高很多。

DAG区块链与单链技术的对比

单链技术的几个问题

效率问题:传统区块链技术基于区块,比特币的效率一直比较低,由于BlockChain链式的存储结构,整个网络同时只能有一条单链,基于PoW共识机制出块无法并发执行。

确定性问题:比特币和以太坊存在51%算力攻击问题,基于PoW共识的最大问题隐患,就是没有一个确定的不可更改的最终状态;如果某群体控制51%算力,并发起攻击,比特币体系一定会崩溃;考虑到现实世界中的矿工集团,以及正在快速发展量子计算机的逆天算力,这种危险现实存在。

中心化问题:基于区块的PoW共识中,矿工一方面可以形成集中化的矿场集团,另一方面,获得打包交易权的矿工拥有巨大权力,可以选择哪些交易进入区块,哪些交易不被处理,甚至可以只打包符合自己利益的交易,这样的风险目前已经是事实存在。

能耗问题:由于传统区块链基于PoW算力工作量证明,达成共识机制,比特币的挖矿能耗已经与阿根廷一个国家耗电量持平,IMF和多国政府对虚拟货币挖矿能源消耗持批评态度。Digiconomist数据表明:全球挖矿业务总计,每年产生约2.9亿吨碳排放。

DAG区块链的与单链的区别

单元:区块链组成单元是Block(区块),DAG组成单元是TX(交易);

拓扑:区块链是由Block区块组成的单链,只能按出块时间同步依次写入,好像单核单线程CPU;DAG是由交易单元组成的网络,可以异步并发写入交易,好像多核多线程CPU;

粒度:区块链每个区块单元记录多个用户的多笔交易,DAG每个单元记录单个用户交易。

DAG区块链的优势与价值

DAG区块链与传统区块链工作机制不同之处在于,后者需要矿工完成工作量证明(PoW)来执行每一笔交易,而DAG区块链能摆脱区块链的限制来完成这样的操作。相反的是,在DAG区块链中一笔交易接着另外一笔,这意味着一笔交易能够对下一笔交易提供证明,由此一直排序下去。这些交易之间的连接就是DAG,就像区块通过哈希值来向整条区块链提供它们的名字一样。

在传统块链式区块链中,每笔交易要花费不少时间,而对于DAG区块链来说,交易时间将变得微不足道。由于每笔交易都与下一笔交易相连,且矿工被排除在外,交易时长会随着越来越多用户加入系统而缩短。

在DAG系统中,剔除矿工的设置能够避免像区块链系统中某一个矿池集合全网50%算力的威胁,与双重攻击的隐忧。没有了区块链中的工作量证明共识机制,DAG的交易指令能够极快地扩散通知至全网,大部分双重支付的攻击尝试将会被系统捕捉到并立即拒绝执行。

和以太坊相比较,DAG网络虽然不具备智能合约强制执行的特性,但它能为用户提供一个相对简单、清晰易辨的架构,以太坊的系统则要更为复杂许多。这不仅使得用户能更容易去理解DAG区块链上的虚拟货币什么时候和怎么样进行支付,而非依靠着一个满是程序员和合约的世界。从这个角度来看,可以把DAG网络看出是一个智能合约缺席执行者和旁观者的版本。

如果DAG区块链能得到更为广泛的应用,它在几乎每个级别都能显露出比传统区块链更优的特性。在目前区块链系统中,随着交易时长这样的问题显现出来,DAG区块链势必将受到越来越广泛的关注。

曹源

博士。资深区块链技术专家和网络安全专家,从事区块链技术研究与应用近10年,对DAG技术有深入研究,基于DAG技术的明星区块链项目InterValue的创始人兼CEO。

西安电子科技大学区块链应用与评测实验室副主任、浙江大学计算机学院区块链研究中心特聘研究员、湘江区块链研究院副院长、矩阵数字经济智库专家成员。

此外,他还是北京理工大学机电学院特聘研究员、湘潭大学硕士生导师、湖南宸瀚信息科技有限公司董事长、哈希奈特(北京)科技股份有限公司董事长、四川宸瀚信息科技有限公司董事长、浙江物信科技有限公司董事长。

矩阵数字经济智库由矩阵财经依托“MATRIX贝叶斯研究基金”(MATRIX与清华大学教育基金会联合成立)和MATRIX与“一带一路研究中心”的战略合作协议发起。智库将联合区块链、人工智能、金融、数字资产管理与投资领域的专家,聚焦传统产业转型和技术/商业创新,以新技术赋能实体经济,推动技术进步,引领数字经济的变革。

矩阵财经出品

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