DAG会是区块链技术的替代者?

DAGDISCOVER2018-06-24 11:26:51  阅读 -评论 0  阅读原文

今日链见,和大家谈谈区块链技术领域的一项新创新——DAG技术。区块链技术是一项前瞻性的新技术,它用点对点网络(P2P)、链式数据结构、非对称加密、哈希、分布式共识算法等技术组合,建立了不可篡改的、可信任的分布式账本,支撑建立了去中心化的数字货币,解决了"双花"的问题,可以实现支付即结算、支付即清算。但是,作为一种新型的网络账户的支付手段,区块链技术也有很大的问题,尤其是交易性能的问题。因为要很多计算节点进行共识,区块大小不能过大,使得每个区块上存储的交易数量受限,同时每个区块的产生要向全网广播并得到全网确认,出块时间也比较慢。这些问题成为区块链技术更广泛应用的瓶颈,很多技术研发的力量都在试图解决这些问题。

DAG(有向无环图)被认为是一种对链式数据的可替代的解决方案,可能成为下一代分布式账本的核心技术之一。其实,学过数据结构和图论的同学,应该对DAG并不陌生。在很多分布式计算集群系统中,DAG都是作为分布式事务处理的数据结构,用来存储并发的事务处理流程,如在Spark、Yahoo的YARN等系统中DAG应用。这样一种数据结构,具有对并发的异步分布式活动很好的适用性。在分布式网络中,数据资产的交易过程也很适合用DAG来进行存储。

DAG(有向无环图)技术被引入加密数字货币领域,大致分为两个阶段,即有块的DAG阶段和无块的DAG阶段。起初,是希望用DAG的拓扑结构来存储区块,改变区块链式存储结构,变成DAG的网状拓扑结构,这样交易打包可以并行在不同的分支链条进行,达到提升区块链性能的目的。在2015年,Sergio Demian Lerner在论文中提出了用DAG直接来存储交易,实现"无区块"的加密数字货币DagCoin,即构建一个DAG链。在DAG链中,交易发起后直接广播网络确认,省去区块打包和出块时间,理论上,效率得到了质的飞跃。2016年,采用DAG技术IOTA、ByteBall等项目涌现,使得DAG链成为新一代公链的重要技术趋势。与"区块"链相比,DAG链主要实现了三个转变,即从"单链"到"树状和网状链"的转变、从"区块粒度"到"交易粒度"的转变、从"单点跃迁"到"并发写入"的转变,这是对区块链从容量到速度的一次大革新。

以IOTA项目为例,这是一个去中心化的物联网应用项目,其底层技术被成为Tangle(纠缠),这就是一个基于DAG的分布式账本。Tangle仍然是一个P2P网络下的分布式数据库,也采用共识算法来验证交易。但与传统区块链不同,它采用的是DAG的数据结构以及共识机制。在IOTA里,没有区块的概念,取而代之的是DAG存储的交易网络。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,以及间接证明之前所有交易的合法性。整个网络都参与交易合法性的验证,而不像传统区块链,只有POW或者POS等共识算法选出的少量节点来验证交易合法性。IOTA的共识就是它自身内化特性,可以使它在没有交易费用的情况下进行规模化使用。高效并发的物联网应用是DAG天然的应用场景。

那么,DAG是不是就可以完全替代区块链技术?不会,每种技术有它擅长的方面,也一定有它的不足,我们采用技术,总是希望取长补短,各有所用。DAG有一个关键缺陷,就是异步系统的一致性问题。与区块链相比,DAG不支持强一致性。DAG的异步并发机制提高了系统的扩展性,同时也带来了一致性的不可控问题。区块链采用的是同步操作的验证机制,能够保证较高的一致性。但是,DAG作为异步操作,需要一个全局的协调调度机制来保证一致性,但这在某种程度上将引入中心化的机制。如果不这样做,在运行智能合约时,很可能会出现节点间所存储的数据在运行一段时间以后出现偏差的情况。当然,在DAG网络下的安全、性能等问题,也需要通过大规模的应用来进行检验和验证。

总之,DAG给广义的区块链技术应用(或加密数字货币应用)提出一个新的技术解决方案,将有利于产业的加速发展。

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