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什么是有向无环图（DAG）？工作原理与应用详解

2026-06-29 14:44:56 | 来源： | 作者：佚名
有向无环图 (DAG) 提供了一种更高效的方式来管理网络交易，同时克服了许多区块链的缺点,有向无环图(DAG)是加密和区块链行业的新热门话题,它旨在通过提供免费和快速交易来以不同方式解决去中心化,下文小编将为大家详细介绍

有向无环图 (DAG) 提供了一种更高效的方式来管理网络交易，同时克服了许多区块链的缺点。

有向无环图(DAG)是加密和区块链行业的新热门话题。它旨在通过提供免费和快速交易来以不同方式解决去中心化。

区块链技术已经有十年历史。它的诞生开启了去中心化革命，催生了许多其他出色的分布式账本技术(DLTs)。这些DLTs独特之处在于它们试图解决区块链的缺点。

现在您可以找到许多令人兴奋的分布式账本技术，例如R3 Corda，Hashgraph和Iota Tangle。在这三种流行的DLT中，Iota和Hashgraph使用有向无环图(DAG)。

在计算机科学中，DAG是什么？

在计算机科学中，DAG是一个具有顶点和边的图。该图是有向的，每个节点都与其他节点相连。这是一种方便的数据结构，使计算机科学家和数学家能够建模连接性、概率和因果关系。

什么是有向无环图（DAG）？工作原理与应用详解

另一个重要的方面是它的无环特性，这意味着图不是一个完整的电路/循环。这意味着您不会能够访问相同的节点两次。DAG还抑制了拓扑排序，其中起始节点值低于结束节点值。

加密货币和区块链中的DAG是什么？

有向无环图(DAG)在加密货币或设计其他分布式分类账技术(DLTs)方面也很有用。这是因为它们与传统的区块链方法相比更快。

在区块链中，区块被创建并连接以存储和检索信息。然而，有向无环图使用顶点和边。这意味着顶点存储加密货币或区块链交易。由于有向无环图是拓扑的，记录的顶点彼此相互依赖。

有向无环图(DAG)驱动的加密货币或分布式账本技术可以使用工作量证明(PoW)或不使用。无需挖矿就能使分布式账本技术运作的可能性意味着一种更快速、更节能的方法，特别是与以太坊等传统区块链解决方案相比。

除此之外，DAG还带来了数据存储效率，并已被视为在线支付和交易的区块链替代品。

最后，DAG节点/顶点创建使交易过程瞬间完成。简而言之，DAG带来更好的网络稳定性和可扩展性。

DAG是如何工作的？

加密货币中的有向无环图(DAG)通过在顶点(节点)中存储信息来源作。这里，节点结构代表交易信息。由于没有“区块”概念参与，因此挖矿不是创建、验证和扩展区块链所必需的。有向无环图(DAG)可以使交易即时写入构建在彼此之上的顶点。

有向无环图(DAG)动力加密货币使用工作量证明(POW)或其他共识算法来验证交易，以确保某种形式的共识。

让我们通过一个例子来更好地理解。

约翰，一名交易员，通过将基于DAG技术的加密货币转移给另一个人斯莱，完成了一笔新交易。随着新交易的产生，DAG应通过将其参照到之前的交易来对其进行验证。参照是针对多笔交易进行的，以确保交易的可靠性证明。

在基于DAG的加密货币或DLT中，共识算法依赖于提示来确定哪个节点有权验证交易。因此，一个节点可以对交易验证有重大影响，选择是基于其累积权重（确认数量）进行的。

John的交易直到被John本人或其他构建在John交易之上的人引用后才会保持未确认状态。实际上，只有具有更高权重的节点才有可能继续验证交易，以确保网络的正常增长。

DAG如何阻止双重支付？

最后，有向无环图(DAG)节点能够检测双重支付。它验证较早的交易并查找发送者的足够余额，甚至可以追溯到发送者的第一笔有向无环图(DAG)交易。如果发送者没有足够的余额，它将拒绝交易。有向无环图(DAG)只需要验证单一路径，即使存在多条路径。相比之下，区块链双重支付保护是足够的，但可能会比有向无环图(DAG)消耗更多的成本（以能源和时间为代价）。

要直观地看到DAG的外观，请参见下面的图片。

DAG的算法总是更喜欢具有较重累积权重的节点，以克服多个分支不相互知晓的问题。这样，较新的交易大多通过尖端连接，并始终引用较早的交易以进行验证。选择性方法还会丢弃较弱的路径，并随着网络的增长而丢弃它们。

如果我们深入研究区块链，交易在经过六次确认后被视为“已花费”，以确保系统的可靠性。

总结一下，DAG 做了以下事情：

  • 选择累积权重较大的节点。
  • 跟随先前交易的路径，确保小费没有双重支出，并且有足够的支出余额。
  • 一旦满意，将交易添加到网络中。

有向无环图 DLT 使用案例

Iota Tangle

Iota 实现了 Tangle，一种 DAG 共识算法。它遵循通过连接到两个先前的交易来验证的简单规则。这种方法的好处在于每次添加交易都会使网络变得更加强大。而且，它不需要任何挖矿来达成共识。

为防止双重支付，其中包含的交易量不是交易量的1/3。这样，没有人可以控制整个链条并实现双重支付。

然而，IoTa Tangle并非真正去中心化，因为它使用了一个中心化的节点，“协调者”。尽管如此，它通过监督交易并确保不发生冲突，有助于整个网络。

哈希图

Hedera Hashgraph是一种公共企业分布式账本技术。它采用了一种不同的方法，使用有向无环图(DAG)而不是区块链。就像Iota Tangle一样，它也并非真正的去中心化。相反，由包括谷歌、波音和德国电信在内的全球商业领袖委员会进行监督。

在底层，Hashgraph利用了Gossip协议。在这个协议中，节点共享信息并达成共识以批准交易。每次添加交易时，都会向分布式分类帐附加审计跟踪。

有向无环图加密使用案例

Obyte

Obyte是一种流行的加密货币，使用基于DAG的分类账。它可以在没有中间人的情况下运行，创建一个无中间人的交易过程。然而，它使用验证者系统来保护网络免受双重支付的影响。

纳米

Nano是一个零费用的去中心化平台，使用被称为区块格的有向无环图。该网络快速且无相关费用。其架构是区块链和有向无环图的混合，因此提供了开箱即用的去中心化。

有向无环图 vs. 区块链

有向无环图(DAG)和区块链在根本上是不同的方法。然而，两者都属于分布式账本技术。为了更好地理解，让我们在下面讨论它们的区别。

结构

区块链方法的网络结构由节点通过区块链连接。这种时间顺序是不可更改的。此外，交易被捆绑到包含验证的区块中。当新交易发生时，它们被添加到一个区块中，并附加到前一个区块以进行验证。

另一方面，DAG 遵循拓扑方法，其中每个节点代表一笔交易。节点链充当引用旧交易和防止双重支付的方式。树结构可以有多条路径。但是，新交易只需要一条路径追踪即可得到验证。

共识

基于区块链的分布式账本技术(DLT)严重依赖工作量证明。它需要参与节点进行挖矿，这是一个计算密集且消耗资源的过程。参与的矿工会获得奖励来验证交易。

DAG的方法是单独验证每个交易。它使用以前的交易作为验证知识。验证者和矿工参与。此外，交易大多是免费的。

有向无环图(DAG)的优缺点

在本节中，我们将更仔细地看一下有向无环图(DAG)的优缺点。

有向无环图(DAG) 优势

  • DAG很快，因为不需要矿工添加顶点。此外，DAG拓扑方法允许快速检查旧交易路径，以阻止双重支付。
  • 有向无环图不使用挖矿，使其环保友好。
  • 由于缺乏矿工，DAG 的交易验证费用极低甚至为零。
  • 有向无环图(DAG)非常可扩展，每秒可以处理比传统区块链网络多得多的交易。

有向无环图(DAG) Cons

DAG背后的想法是使其半去中心化，而不是真正的去中心化。大多数DAG协议都是集中化的。

最后的思考

有向无环图(DAG)是一种出色的区块链替代方案。它解决了与区块链相关的关键问题，提供了一种快速而有效的分布式分类账技术。然而，它并非完全去中心化。它依赖于理事会或中心化节点来监督交易和冲突，并使一切都符合规则。

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