DAG 与区块链：有向无环图技术是否更胜一筹？

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分布式账本技术（DLT）是当今世界领先的创新技术之一。在众多类型的 DLT 中，关于有向无环图（DAG）与区块链的讨论最为广泛。虽然许多人熟悉区块链技术，但对 DAG 却知之甚少。

本文旨在深入探讨 DAG 的原理、优势及其应用场景，并在此基础上，全面解析两种技术的核心差异。

DAG 与区块链：核心差异解析

分布式账本技术（DLT）从多方面改变了世界。然而，许多人误以为区块链是当今唯一的 DLT 形式。事实上，有向无环图（DAG）同样是 DLT 中一个极具创新性的分支。如果您对此前并不了解，可以参考我们之前的文章进行基础学习。

这两种技术既有显著区别，也有共同点。在实践中，DAG 和区块链技术都在数字账本中记录数据或交易。两者都可以是分布式或去中心化的。另一个趋同的共性是，两者都能够发展通证经济，从而通过加密货币激励网络参与者。

DAG 和区块链常被视为竞争对手。DAG 的支持者认为，该技术是区块链的优化版本。DLT 的热度持续攀升，这一点在技术成熟度曲线中体现得淋漓尽致。本文将深入探讨 DAG 及其应用，并厘清其与区块链技术的关键差异。通过理解，我们将认识到，两项技术实为互补，共同推动行业进步。

什么是 DAG 技术？

有向无环图（DAG）是一种独特的数据结构。DAG 通常将不同的信息连接起来。我们可以将 DAG 协议想象成一系列相互连接的球和线。这些线是单向的，意味着信息不能反向移动。事实上，如果我们遵循图的指向，没有任何信息能够返回到其源头。

在数字货币的语境中，这些“球”可以比作交易。这些交易在结构上相互构建，这与区块链中的区块不同。在一些区块链网络中，需要复杂的挖矿过程，而在 DAG 中，这些都变得不必要。不过，仍然需要节点来验证新的加入者并确认旧的交易。

为了使新交易在 DAG 中成功注册，它必须引用更早的、类似的交易。通常，当交易在 DAG 中被记录时，会发生两件事：既按规则引用了旧交易，同时也确认了它们。举个例子：Michael 进行支付，其数据被记录并存储在一个 DAG 网络中。通过这种方式，较早的（通常是未确认的）支付被引用，类似于区块链引用旧交易。然而，与区块链不同的是，交易被无缝地确认了。

Michael 的交易也会自动被注册为“未确认”状态，以便下一笔交易继续这个循环。关于 DAG 交易验证的更多细节将在后续讨论。

DAG 的优势

与区块链技术一样，DAG 也是一个新兴协议。然而，许多人称赞其独特性更具革命性。例如，Hashgraph 是一种使用 DAG 来创建异步拜占庭容错（aBFT）共识的分布式账本技术。以下是这项新技术的一些固有优势。

速度快

高交易速度是 DAG 的主要优势之一。如前所述，任何用户都可以在网络中传输交易并同时获得确认。在一个典型的区块链网络中，从交易记录到确认之间存在时间差或等待期，这被称为出块时间。而在 DAG 系统中，这种出块时间不存在，从而消除了所有形式的延迟。只要旧的交易被验证，用户也可以注册任意数量的交易。

易于扩展

可扩展性问题是大多数工作量证明（PoW）区块链网络面临的一大挑战。持续添加新交易可能会损害维持网络的去中心化原则。为了在合适的区块链网络中实现可扩展性，可能还需要增加节点数量。这并不总是可行的，并且由于矿工通常需要更长时间，也会导致出块时间增加。

DAG 的出现解决了这些可扩展性问题，并提供了足够的吞吐量，因为它们不受出块时间的限制。与传统的区块链相比，有向无环图可以处理更高的每秒交易数（TPS）。

无需挖矿

与比特币、以太坊等币种作为共识算法使用的挖矿过程不同，DAG 完全无需挖矿。尽管 PoW 本身并无不好，但它的缺席确实有助于 DAG 高效地捕获交易。例如，以太坊很快将推出 ETH 2.0 用于创建智能合约。它将从 PoW 共识模型转向 PoS 模型，分片技术也将成为新网络的一部分。

成本效益

事实证明，使用 DAG 比当今现有的大型公有区块链方案更具成本效益。该协议不包含矿工，因此无需在交易确认前为其提供激励。这减轻了整体压力，并鼓励添加更多交易，而无需担心费用上涨。

特别是在以太坊网络中，高昂的网络或交易手续费使得使用区块链的成本非常昂贵。在网络拥堵的高峰期，发送 100 欧元的现金可能产生约 17 欧元的 Gas 费。其他新兴的区块链基础设施已经出现以解决 Gas 费的挑战。然而，它们都未能同时提供低费用和无问题的可扩展性。考虑到此类场景，DAG 支持者断言，该技术将超越区块链。

能源效率

DAG 项目或协议不需要高能耗的 PoW 共识机制。这使得所有有向无环图相较于 PoW 驱动的区块链，被定位为更环保的替代方案。

DAG 的能源效率尤为重要，因为气候变化已成为全球性问题。加密货币，特别是 BTC 和其他 DLT 支持的技术，在气候变化中的作用引发了激烈讨论。而 DAG 消除了有关能源消耗的此类担忧。

DAG 的劣势

DAG 以其独特的方式解决了区块链技术的大部分不一致性问题。然而，它们也存在一些缺陷。下文将分析其中两个主要不足。

存在中心化元素

DAG 协议并不总是完全去中心化的。许多此类协议依赖第三方来引导系统。这些第三方助长了中心化，从而可能限制系统的整体安全性。与在区块链生态中蓬勃发展的协议相比，这是一个劣势。

缺乏大规模测试

关于 DAG 在处理大量交易方面优越性的主张，通常基于其结构。我们尚未进行像在区块链网络中那样的大规模交易测试，来证实其优越性主张。在应用规模扩大之前，我们不能断然肯定 DAG 不会遇到类似的可扩展性问题。这使得“DAG 如同区块链 3.0”的说法更像一个未经证实的假设。

DAG 与区块链的具体区别何在？

在探讨了 DAG 是什么之后，我们现在来强调其与区块链技术的主要区别。主要区别将在挖矿、TPS、启动时间、交易验证、数据结构以及运行这两种技术的著名网络等方面进行剖析。

让我们简要了解每一项。

挖矿过程

此处的挖矿通常是指在区块链中批准交易并借此生成新代币的过程。通过这个过程，矿工使用专用硬件解决复杂的计算问题。成功的矿工可以确认交易并将其添加到新区块中，并因其努力而获得代币奖励。

除了挖矿，区块链网络还可以通过权益证明（PoS）模型达成共识。在这里，矿工的角色由验证者承担。达成共识取决于您在网络中拥有的权益（锁定的代币）价值。

这些复杂的措施在 DAG 中是不存在的。需要更早的交易来达成共识。然而，DAG 用户倾向于确认具有巨大“权重”的交易。这通常意味着确认拥有大量、已证明成功交易的路径。当用户想要确认一笔交易时，他们会审查各种连接的线路，直至第一笔交易。这是为了确保新交易有足够的余额来完成当前交易。

余额不足的交易发起者，其交易有被忽略的风险。这可能会影响同一用户未来的交易。

交易速度

区块链技术以快速闻名，但 DAG 相对更快。这里没有区块链技术中的出块或等待时间，从而保证了更快的交易速度。

区块链技术在可扩展性方面，每秒处理交易数（TPS）较低。而 DAG 独特的数据结构允许添加大量交易，并具有更好的可扩展性。

数据结构

区块链系统中经过验证的数据包含在区块中，这些区块通过无限的链连接在一起。将新数据放入每个区块取决于现有交易，并且所有数据都通过加密进行密封。在 DAG 中，数据作为层彼此独立地存储。

交易验证

在区块链系统中，批准或拒绝交易的决定权在于矿工或验证者。然而，在 DAG 协议中，交易的成功取决于其批准先前交易的能力。

出现时间

就各自的推出时间而言，两种技术走向成熟的历程存在巨大差异。区块链最早于 2008 年推出，当时中本聪匿名发布了比特币白皮书。NXT 是首个利用 DAG 的平台，并于 2015 年崭露头角。

流行网络

当今有许多使用区块链技术的网络。比特币、以太坊、Tezos、IOTA 是少数运行在区块链上的网络。其他私营初创公司或组织也拥有使用区块链技术的私有网络。

与区块链相比，运行在有向无环图上的网络较少。但最流行的包括 NXT、Tangle 和 Byteball。

DAG 比区块链更好吗？

如前所述，区块链技术和 DAG 既有相似之处，也有差异。孰优孰劣取决于具体的应用场景。基于这种用例分析，两者各有优缺点。这将在下一节进一步探讨。

区块链 vs DAG：应用场景对比

下表概述了两种技术的一些独特应用。我们还将说明并解释每种技术为何最适用于每个选定的应用场景。但应记住，DAG 和区块链技术都有其优势和劣势，这也在很大程度上体现在它们的应用比较中。

应用场景区块链DAG
物联网（IoT）否是
微支付否是
大额支付是否
点对点（P2P）能源交易否是

物联网（IoT）

在当前技术进步的步伐下，物联网系统正变得越来越普及。连接设备能够访问各种可能涉及支付的分布式服务，这正变得司空见惯。想象一个场景：您用智能手表及其内置支付系统无缝支付您的健身课程。全球可能有数百万人同时进行类似的交易。这需要快速且成本低廉的支付基础设施。这正是 DAG 发挥优势、超越区块链的地方。

微支付

人们现在在现实世界中用数字支付选项购买普通商品，如一杯咖啡。区块链技术的出现刺激了基于加密的支付选项的发展。然而，这些新货币可能限制很多。比特币平均每秒处理 4 到 7 笔交易。以太坊每秒处理几千笔。其他改进的区块链网络提高了标准，但都无法满足微支付的需求。DAG 的数据结构和低费用特性，使其非常适合此类小额现金交易。

大额支付

在某些情况下，需要进行大额交易，例如购买房地产。在此场景下，区块链技术是理想选择，因为微小的费用并不构成大问题。与此相关的数据安全至关重要，以排除可能存在的第三方中介及其高昂费用。正如我们在文中所说，DAG 由于其半中心化的性质，安全性不那么高。这使得区块链成为大额支付的首选。

P2P 能源交易

能源消耗是当今家庭和企业的基本需求之一。能源生产与消耗之间常常存在不平衡，这为能源交换创造了空间。目前，有越来越多安全的平台正在促进这种贸易。这些系统中的支付通常是大量的，但价值较低。因此，需要一个易于扩展的平台来支持这样的生态系统。这使得 DAG 成为此类应用场景的首选。

结语

如今存在多种分布式账本技术。其中，区块链和有向无环图（DAG）是关联性最强的技术之一。这两种技术有一些相似之处，但也存在明显差异。DAG 被誉为区块链技术的改进和未来。两者都有最能体现其独特性的应用场景。开发者可以利用这种理解来构建创新的解决方案。

分布式账本技术已经克服了其潜在增长冲击中最严峻的挑战，未来我们可能会看到更多主流企业将其整合到业务流程中。若您也希望探索 DLT 的实践应用，👉 立即查看实时开发工具与资源。

常见问题

Q1: DAG 和区块链最根本的区别是什么？
A1: 最根本的区别在于数据结构与共识机制。区块链采用按时间顺序连接的区块和链式结构，依赖矿工或验证者节点通过PoW或PoS等机制达成共识。而DAG采用图状结构，交易直接相互引用并验证，通常无需传统的挖矿过程，通过这种“交易即共识”的方式实现更高的吞吐量和速度。

Q2: DAG 技术目前有哪些知名的应用项目？
A2: 目前较为知名的DAG技术项目包括IOTA（其核心协议称为Tangle）、Nano（ formerly RaiBlocks）、Obyte（原名Byteball）等。这些项目大多专注于物联网、微支付等需要高吞吐量和低交易费用的场景。

Q3: 为什么说DAG更适合物联网（IoT）应用？
A3: 物联网涉及海量设备间的频繁、小额数据交换与微支付，对网络吞吐量（TPS）、交易确认速度和成本极其敏感。DAG的高扩展性、高交易速度和近乎零的手续费特性，完美契合了物联网设备规模化、自动化交互的需求，这是传统区块链难以胜任的。

Q4: DAG技术是否完全去中心化？
A4: 并非所有DAG项目都实现了完全的去中心化。一些DAG项目在初期为了引导网络、防止攻击或协调交易确认，可能会引入某种程度的中心化组件或依赖于协调员节点。完全去中心化的DAG网络是一个目标，但其安全性和抗攻击能力仍需经过大规模实践检验，这与成熟的工作量证明区块链相比仍是一个需要关注的点。

Q5: 在处理大额支付时，为何区块链通常比DAG更受推荐？
A5: 大额支付对安全性和不可逆性的要求极高。区块链，尤其是比特币等经过长时间市场考验、采用强共识机制（如PoW）的公链，其网络效应、算力保障和历史记录的安全性得到了广泛验证，被认为在价值存储和大额转移方面更稳健。而DAG技术相对较新，其安全性模型在大额价值传输场景下的实践验证不如区块链充分。

Q6: 开发者应如何选择使用区块链还是DAG？
A6: 选择取决于具体应用场景的核心需求：