DAG也許是真正的區塊鏈3.0

從15年開始，區塊鏈概念被單拎出來，這以前區塊鏈還只是比特幣技術裏的一個數據結構，中本村白皮書裏把block和chain連一塊兒的時候也只是a chain of blocks 。隨着以太坊去中心化計算機的概念提出來，不少人開始把以太坊稱做區塊鏈2.0，而比特幣被歸到了區塊鏈1.0。至於區塊鏈3.0，市場上爲了搶奪區塊鏈3.0的冠名權打的不可開交，沒準會是DAG。

DAG( Directed acyclic graph)，有向無環圖，是計算機領域一個經常使用的數據結構，由於獨特的拓撲結構所帶來的一些特性，常常被用處處理動態規劃，導航中尋求最短路徑，數據壓縮等場景中。

第一次提出DAG跟區塊鏈結合是在 Nxt社區，能夠發現DAG最初出現就是爲了解決區塊鏈的效率問題。比特幣的效率一直比較低，基於工做量證實共識下的出塊機制是一個緣由，因爲鏈式的存儲結構，整個網絡中同時只能有一條鏈，致使出塊沒法併發執行。社區有人提出DAG的拓撲結構來存儲區塊，這個時候更多仍是相似側鏈的解決思路，不一樣的鏈條存儲不一樣類型的交易，這樣下降出現雙花的可能，在以後某個節點須要合併的時候，幾個分支再歸併到一個區塊。

簡單介紹下，目前比特幣區塊鏈存儲結構以下，每一個區塊存儲着當前時間段全部的交易，礦工一直在拼命爭奪某個時段交易的打包權利，把當前時間段全部的交易打成一個區塊。目前比特幣網絡平均出塊時間在10分鐘。

比特幣區塊鏈存儲結構

而Nxt社區提出，改變區塊的鏈式存儲結構，變成區塊DAG。在區塊打包時間不變的狀況下，網絡中能夠並行的打包N個區塊，網絡中的交易就能夠容納N倍。

Ext社區提出的DAG of blocks

發現這個時候DAG跟區塊鏈的結合仍是停留在側鏈的思路，不一樣類型的交易能夠並行在不一樣的鏈條進行，達到提高性能的目的。這時候的DAG仍是有區塊的概念。

咱們發現不論是最近風頭正盛的iota，仍是也備受矚目的byteball，都提出了blockless無區塊的概念。不論是比特幣仍是以太坊，咱們總會提到出塊速度這樣的概念，比特幣每十分鐘纔出一個塊，6個出塊確認就要一個小時，以太坊好不少，可是出塊速度也要十幾秒。爲何必定須要區塊呢？15年社區有提出DAGCoin的概念， DagCoin: a cryptocurrency without blocks。這裏把區塊和交易融合到了一塊兒。咱們回想下比特幣網絡中區塊和交易的概念，不少筆交易先打包到區塊中，區塊和區塊之間經過prehash來維護全網的交易順序。而DAGCoin的思路，讓每一筆交易直接參與維護全網的交易順序。這樣交易被髮起後直接跳過打包區塊的階段，直接融入全網，如此達到所謂的blockless效果。這樣確實連打包交易出塊的時間都省去了，如前文提到的，DAG最初跟區塊鏈的結合就是爲了解決效率問題，如今不用打包確認，交易發起後直接進入確認網絡，理論上效率天然提升不少。

自此，以blockless獨樹一幟的DAG區塊鏈雛形基本造成。又以IOTA和Byteball在市場上的表現最爲耀眼。

DAG系的區塊鏈有些概念頗有趣，瞭解這些概念更容易理解DAG技術。

1從機率的角度來看雙花問題。

在比特幣網絡中，經過UTXO模型，一個用戶對本身能夠解鎖的UTXO只能發起一次轉帳，如此解決雙花問題。比特幣白皮書中也有提到，有可能多個礦工會同時解決哈希難題，得到同一時間段的交易打包權就是出塊權，會有臨時分叉的可能性。從這個角度來看，比特幣網絡中所謂的"global ledger state"也是一個不肯定的狀態。某一筆交易狀態的確認是由其後掛靠交易的數量決定的，其後掛靠的交易越多，交易狀態回滾的機率越低，這筆交易越安全。

2網絡寬度

iota的tangle網絡

DAG網絡一個重要的問題就是解決網絡寬度，DAG網絡中，每筆交易被確認，須要連接到已經在網絡中存在的而且比較新的交易，若是都選擇網絡中比較早的交易，會致使網絡寬度過寬，新的交易難以獲得確認。理想的狀態是，新的交易發起時，選擇網絡中已經存在的而且比較新的交易作連接確認，這樣網絡的寬度保持在必定範圍，能讓新的交易有足夠快的確認時間。在IOTA中，tangle也提出了本身控制交易寬度的算法，有興趣能夠參考 tangle白皮書。

那麼DAG究竟有哪些特色，竟然讓iota市值一度排到了虛擬貨幣第四的位置。

1交易速度快

如上文提到，因爲DAG摒棄了區塊概念，交易直接進入全網中（須要指出，iota網絡中每發起一筆交易，會相似hashcash同樣的機制作簡單的pow證實），因此交易速度預期比基於pow和pos的須要出塊的區塊鏈會快很多。

2無需挖礦

DAG把交易確認的環境直接下放給交易自己，無需由礦工打包成區塊後贊成交易順序。因此DAG網絡中沒有礦工的角色。

3無手續費

iota的tangle網路中，交易發起只須要作簡單的POW工做量證實，整個網絡中的POW都是發起交易者本身作的，而不是交給礦工。發起交易無需手續費。

4智能合約支持

目前iota還不支持智能合約，可是官方roadmap中有計劃在18年開始實現對智能合約的支持。而byteball也還不支持智能合約。

5須要見證節點

不論是iota仍是byteball，目前的網絡結構中，仍是須要見證人機制的存在。這一部分不論是DPOS、POS、PBFT，你們最終都會在效率、安全性上尋求一種平衡。

市場上iota和byteball的市值已經引發了不少關注，相信對DAG的技術討論也會變多。從技術角度來看，DAG給咱們提供了徹底不同的區塊鏈實現，高性能和無手續費這些點確實引人注目。隨着社區對DAG技術的進一步完善和發展，也許，DAG會是真正的區塊鏈3.0呢。

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