DAG(有向無環(huán)圖)技術是區(qū)塊鏈領域的技術熱點之一。DAG技術相比于原來的區(qū)塊+鏈的數據結構有更快的交易速度以及更強的可擴展性，但由于其技術門檻和開發(fā)難度較高，在DAG技術上深耕的項目并不多見。我們希望能通過對具體項目原理的解析向讀者呈現出DAG技術的全貌，本期選定了XDAG作為分析案例。
作者：王帆 陳泓伊 指導：譚瑩 本期受訪者：XDAG核心開發(fā)者Frozen 支持機構（排名不分先后）： 星球日報、火星財經、金色財經、陀螺財經、金牛財經、嘻哈財經、耳朵財經、零壹財經、巴比特、榮格財經、金塔財經、幣圈邦德、區(qū)塊財經、鏈條ChainHeadline 在圖論中，如果一個有向圖從任意頂點出發(fā)無法經過若干條邊回到該點，則這個圖是一個有向無環(huán)圖。 圖和樹一樣，都是一種數據結構，圖可以分為有向圖和無向圖，對有向圖進一步約束則形成有向無環(huán)圖，有向圖由有限個頂點和有向邊組成，每條有向邊都從一個頂點指向另一個頂點，無環(huán)則指的是從任意一個頂點出發(fā)都不能通過這些有向邊回到原來的頂點。. 01 .什么是DAG
因為有向圖中一個點經過兩種路線到達另一個點未必形成環(huán)，因此有向無環(huán)圖未必能轉化成樹，但任何有向樹均為有向無環(huán)圖。
在XDAG的網絡中，其實是一個個動態(tài)的“局域網”的組合，所有的交易用戶隸屬于不同的“局域網”，不同的“局域網”聯合起來構成整個XDAG的網絡?！熬钟蚓W”建立的基礎是具有驗證交易（挖礦）能力的節(jié)點（這個節(jié)點可以是單個礦工，也有可能是礦場或礦池），當用戶發(fā)起交易時，會將交易發(fā)送到自己所在“局域網”的礦工，礦工會驗證數字簽名、資產余額、數據格式、數據完整性等信息，當遇到無效交易后，便會進行標記，然后礦工會打包確認好的信息并向全網發(fā)送，其他“局域網”的礦工收到后會驗證自己收到的這個數據包是不是合法的，如果都沒有問題，那么這些交易就會被承認。
在XDAG的網絡，主節(jié)點組成主鏈，主鏈是所有節(jié)點難度加和最高的一條。和比特幣網絡一樣，所有的交易都需要排序，那么也就是所有的節(jié)點是需要排序的，主節(jié)點的功能就是確定順序，除此之外，主節(jié)點還負責記錄挖礦收益，在XDAG中，每64s出一個塊，出塊同時獎勵礦工1024個xdag，但是主節(jié)點不記錄其他任何交易，因此可以將主節(jié)點看成是一個空塊，而其他的節(jié)點才負責記錄交易。主節(jié)點的產生需要挖礦，交易節(jié)點是系統(tǒng)自動生成。
DAG相比于區(qū)塊鏈來說，其實是圖和鏈的區(qū)別，對于鏈而言，無法只處理一個局部，因為鏈的入度和出度只有一個，不能把鏈上的節(jié)點拆成好幾個節(jié)點去處理，但是對于圖卻可以，因為圖可以有多個出度，那么可以同時處理多個出度連接的節(jié)點。
對于鏈式網絡而言，不是節(jié)點的處理能力不強，只是鏈式結構不能并行計算，浪費的時間其實主要為等待時間：一個是發(fā)起交易，需要將交易同步所有節(jié)點，另一個是當有一個節(jié)點確認，需要向全網同步。對于DAG而言則不存在這樣的問題，錢包發(fā)起交易時不需要等待自己之前有多少交易，只需要經歷局部校驗、全網廣播、其他局部校驗，相當于是把交易確認分散化，每一個節(jié)點都在做類似于拼圖的工作，把自己的和別人確認的交易拼接起來。
因此總結發(fā)現DAG有著以下幾個優(yōu)勢：
3.1交易速度塊
DAG實現的局部處理和并行結算可以使得交易速度大幅度提升。
3.2.拓展性強
因為各個節(jié)點無需等待同步其他的節(jié)點的數據就可計算使得記賬節(jié)點很容易答復延展，因此DAG很適用于物聯網類項目，例如機器微支付。
3.3.作惡難度更大
相比于鏈式結構，在DAG中惡意修改的難度會大很多，因為DAG擁有著很多的出度和入度，假如要修改某一個節(jié)點，那么對應的出入度都要進行修改。
盡管在前文中闡述了諸多DAG的優(yōu)點，但事實上，DAG也有自身的缺陷，DAG類項目也在各自使用不同的技術手段進行解決。
4.1 交易時長不可控
DAG本質是一種異步通訊，異步通訊所帶來最大的問題在于一致性不可控，在DAG模型中則在于交易確認時間完全未知。當然，某種程度上同樣可以認為在鏈式模型中，一個區(qū)塊被超過2/3以上節(jié)點數接受才算全網最終確認，因此最終確認時間同樣無法準確判斷。針對以上問題，XDAG采用了POW+64s固定出塊的方式。
4.2 網絡傳輸數據量大幅度增加
鏈式結構中僅僅賬本節(jié)點記賬，大量的錢包節(jié)點僅僅向一個賬本節(jié)點通訊即可，因此全網絡賬本節(jié)點的數量遠遠小于錢包節(jié)點。在這種情況下，所有的數據同步均在賬本節(jié)點之間完成，假設網絡中有M個賬本節(jié)點，每一條記錄在網絡中傳輸的次數為M+1。
DAG結構，在全網存在N個設備節(jié)點時（N成千上萬倍大于M），每一個消息都需要在設備間進行點對點通訊，因此對于任何消息的發(fā)送，網絡中都會存在N^2次數據發(fā)送（每一個節(jié)點都嘗試將信息發(fā)送給其他鄰居節(jié)點）。在未來DAG接入大量的物聯網節(jié)點后，這會對于記賬節(jié)點產生很高的要求。
4.3 影子鏈攻擊
DAG 允許多重并行交易的特征，導致攻擊者可能暗中生成一條影子鏈，并且時不時地將影子鏈跟主鏈進行對接以逃避檢測算法。極端情況下，這條影子鏈有可能代替主鏈成為全網的共識。XDAG本身機制決定了不會出現影子鏈攻擊，Byteball則是通過見證人模式來解決。
4.4 智能合約開發(fā)難度大
DAG的異步操作使得在運行智能合約時，節(jié)點間所存儲的數據在運行一段時間后可能出現偏差，從現實情況來看，目前還沒有能真正基于DAG網絡開發(fā)出智能合約的項目。
5.1 XDAG
XDAG是一個可實現每秒成千上萬筆交易的去中心化支付系統(tǒng)，也是目前唯一一個DAG+POW項目，具有高性能和高安全性。XDAG項目是一個完全由社群驅動的項目，目前擁有三位核心開發(fā)者，約三萬社區(qū)成員。近期社區(qū)的幾位核心開發(fā)者對于舊版本進行了大量的優(yōu)化，已于上周上線新版本，并且針對原程序的c語言版本，開發(fā)者正在著力開發(fā)C++，Go，Python版本，預計在一兩個月內完成。
XDAG當前價格：約0.488元
挖礦規(guī)則：總共挖礦160年，每四年減半，前一個四年每年挖出4億；每64s出一個塊，一個塊獎勵1024的xdag。
礦池介紹：目前XDAG有三個比較老牌的大型礦池，分別是胖池、vspool、飛池， 在XDAG發(fā)展初期，由于國內礦池頻繁遭遇DDOS，廣大礦工不得已出海挖礦，限于網速以及礦池費率等因素，收益不理想。抱著給國內礦工提供更加穩(wěn)定，透明的服務信念，胖子決定搭建一個屬于國內人的專屬礦池(胖池)。胖池采用高防主機，針對國內礦工進行線路優(yōu)化及調整，能承受18T流量攻擊，費率公開透明，有著完善的界面和查詢功能，并支持微信公眾號掉線提醒收益查詢等。
5.2 IOTA
IOTA是一種開源性的底層基礎協(xié)議，是一個專為物聯網設計的新型交易結算和數據轉移層，使用基于DAG的Tangle技術，社區(qū)成員或者相關企業(yè)可以自發(fā)的在協(xié)議之上開發(fā)相應的軟件應用，代表性的應用案例如下：Qubic、Elaadn、data.iota.org、IoTipBot。
5.3 Byteball
Byteball是一種基于DAG技術的新型數字資產平臺，通過設置轉賬前必須包含之前的交易記錄來防止雙花，采用新型的見證人模式來保證主鏈選擇過程的安全性，因為存在見證人，Byteball會收取手續(xù)費用來獎勵，從這個角度出發(fā)，Byteball不適用于物聯網和小額交易領域。
5.4 Nano
一種基于區(qū)塊點陣(BlockLattice)結構的新型加密貨幣，具有無交易手續(xù)費、瞬時交易的特性，其中每個賬戶都有自己的區(qū)塊鏈，允許其異步地更新到網絡的其余部分，從而以極小的資源開銷獲得快速的交易確認。
隨著社區(qū)對DAG技術的認知和普及、開發(fā)人員逐漸變多、DAG技術的完善和發(fā)展，DAG項目的優(yōu)勢會逐漸凸顯，其性能優(yōu)越和擴展性強對現有的區(qū)塊鏈項目是一個巨大沖擊，從技術角度來看，DAG帶給我們的是一場新的區(qū)塊鏈實驗。
編輯: 陳文洋
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