引言
提到加密货币，大多数人会立刻想到“区块链”或“分布式账本技术”。自比特币诞生以来，数百种加密货币相继出现，其中绝大多数都采用了类似的网络架构。这些数据结构使用户能够转移价值或与去中心化应用进行交互。
在传统区块链中，新的区块会定期添加到不断增长的链上。每个区块通过加密链接（特别是哈希值）与前一区块相连。每个区块内包含了用户广播的最新交易。
但交易从广播到被纳入区块通常存在等待时间。这就像在车站等火车：根据车厢大小（区块容量）和等车人数（待处理交易量），您可能无法登上下一班甚至下下班列车。交易确认可能需要几秒到几小时不等。
对许多人而言，这是合理的权衡——毕竟，这种机制在不依赖中心化协调者的前提下提供了极高的安全性。但批评者认为，区块链技术面临的可扩展性问题最终将阻碍其大规模应用。
部分观点认为，加密货币支付网络的未来将建立在一种截然不同的架构之上：有向无环图（Directed Acyclic Graph，简称DAG）。
什么是DAG？
DAG是一种特殊的数据结构，可理解为连接不同信息单元的数据库。“有向无环图”这个术语可能显得复杂，让我们先解析其含义：
有向无环图示意图
从概念上看，DAG由顶点（图示中的球体）和边（连接线）组成。其“有向性”体现在连接线具有方向箭头；“无环性”则意味着顶点不会形成循环——从任意点出发沿路径前进，都无法回到起点。
此类数据结构常用于数据建模。在科学或医疗领域，DAG可帮助观察变量间关系并分析相互影响。例如，通过整合营养摄入、睡眠周期和身体症状等数据，可以建立关联模型以研究其对患者的影响。
在加密货币领域，我们更关注DAG如何帮助分布式网络实现共识机制。
DAG的工作原理
在基于DAG的加密货币网络中，每个顶点代表一笔交易。这里不存在区块概念，也不需要挖矿来扩展数据库。交易不是打包进区块，而是直接构建在彼此之上。节点提交交易时仍需完成少量工作量证明（PoW）操作，以防止网络垃圾信息并验证先前交易。
新交易必须基于旧交易进行构建。假设Alice创建新交易，为确保被网络认可，该交易必须引用之前的交易——类似于比特币区块引用前一个区块，但DAG中需引用多个交易。
某些系统中，算法会选择新交易必须构建的“末端交易”。累积权重（即到达末端的确认路径数量）越高的末端，被选中的概率越大。
Alice引用的交易原本处于“未确认”状态，但被引用后即变为确认状态。此时Alice的交易变为未确认，需等待其他用户在此基础上继续构建。
用户更倾向于确认权重较高的交易，以确保系统持续增长。否则，用户可能持续在旧交易上构建，导致网络停滞。
区块链通过矿工的高成本投入和节点验证机制有效防止双花问题。DAG同样具备双花防护机制：节点确认旧交易时，会回溯至DAG的初始交易，验证发送方余额是否充足。虽然可能存在多条路径，但只需验证其中一条即可。
若用户在无效路径上构建交易，其交易可能被网络忽略。即使交易本身合法，但因基于无效路径，他人也不会延伸该路径。
理论上可能出现多个互不知晓的分支，导致同一资金在不同分支上被重复花费。但通过优先选择权重较高末端的算法，最终会形成一个主导分支，较弱分支将被抛弃，网络继续在最强分支上构建。
与区块链类似，DAG交易也不存在绝对终局性——理论上交易可能被逆转，但随着确认次数增加，逆转概率急剧下降。例如IOTA的Tangle网络通过“确认置信度”概念：算法运行100次选择测试，统计交易被直接或间接确认的次数，百分比越高，交易稳定性越强。
对用户而言，此过程无需主动干预。当Alice向Bob发送10枚MagicDAGToken时，钱包会自动：
- 选择权重较高的末端
- 回溯验证路径余额
- 将新交易添加至DAG并确认引用的交易
用户只需输入地址和金额即可完成发送，底层验证流程由系统自动执行。
DAG的优势与局限性
核心优势
处理速度
不受区块时间限制，用户可随时广播并处理交易。只要在提交时确认旧交易，交易数量没有上限。
无需挖矿
DAG不依赖传统工作量证明共识机制，其碳足迹远低于依赖挖矿的加密货币网络。
零交易费用
由于没有矿工，用户无需支付广播费用。部分系统可能要求向特殊节点支付微小费用，但这种低费用特性特别适合微支付场景。
无限扩展性
摆脱区块时间约束后，DAG每秒可处理的交易量远超传统区块链。许多支持者认为这将使其在物联网（IoT）设备交互中发挥重要价值。
现存挑战
中心化风险
当前基于DAG的协议仍包含中心化元素。尽管部分项目声称这只是网络启动阶段的临时方案，但DAG能否在没有第三方干预的情况下持续发展尚待验证。
规模化验证不足
DAG加密货币虽已发展数年，但距离大规模应用仍有距离。未来用户可能如何利用系统漏洞尚难预测。
常见问题
DAG与区块链有何本质区别？
区块链按时间顺序将交易打包成区块并串联成链，而DAG允许多个交易并行存在并通过引用关系形成网状结构，大幅提升并发处理能力。
DAG如何确保交易安全性？
通过权重累积算法和路径回溯验证机制。用户自发确认先前交易形成网络共识，权重低的无效分支会逐渐被抛弃。
DAG适合哪些应用场景？
高吞吐量、低费用的场景尤为适用，包括物联网设备微支付、实时数据交换和高频交易等领域。
总结展望
有向无环图作为构建加密货币网络的技术确实颇具潜力。目前采用该结构的项目相对较少，且仍处于发展阶段。若能实现技术承诺，DAG将支撑起高度可扩展的生态系统，在物联网和微支付等需要高吞吐量与零费用的领域展现巨大价值。