Đồ thị Acyclic có hướng (DAG) là gì?

Ngày nay, tuyệt đối tất cả các loại tiền điện tử được xây dựng trên blockchain đều đối mặt với một vấn đề nghiêm trọng — đó là khả năng mở rộng.

Trong thế giới thanh toán tập trung, các công ty như Visa đã khiến chúng ta quen với các giao dịch nhanh, tức thì. Và cho đến khi cộng đồng tiền điện tử giải quyết được vấn đề này, chúng ta thực sự không thể tiến xa hơn. Đây là vấn đề nghiêm trọng thứ hai mà các nhà mật mã học phải đối mặt trên con đường để tiền điện tử được công nhận rộng rãi. Vấn đề đầu tiên tất nhiên là bảo mật, nhưng đó là chủ đề cho lần khác.

Hẳn tất cả các bạn đã nghe không dưới một lần về những giải pháp như Lightning Network cho Bitcoin và Sharding cho Ethereum. Mỗi giải pháp giải quyết cùng một vấn đề theo những cách khác nhau — thời gian tạo block. Các block là những thành phần nền tảng trong blockchain và tốc độ của toàn bộ mạng phụ thuộc vào tốc độ tạo block.

DAG vs Blockchain

Sự xuất hiện của công nghệ blockchain trên thị trường tài chính toàn cầu là một trong những sự kiện lớn nhất năm ngoái. Những người ủng hộ dân chủ tuyệt đối và chỉ trích hệ thống tiền pháp định đã thở phào nhẹ nhõm khi Bitcoin bắt đầu tạo đà. Đây rồi — một đồng tiền hoàn toàn phi tập trung! Ngân hàng và chính quyền sẽ không còn có thể kiểm soát và quản lý tài sản của công dân. Chưa kịp hồi phục sau cơn ồn ào của “dad” tiền điện tử, một cái tên lớn khác đã bước vào đấu trường — Ethereum với các ứng dụng phi tập trung của mình. Cơn sốt ICO và CryptoKitties nổi tiếng đã làm nên chuyện và Ethereum, nói chung là hơi vô lý, bắt đầu được gọi là blockchain 2.0

Nhưng công nghệ đang phát triển rất nhanh và chẳng bao lâu sau, các loại tiền điện tử mới với công nghệ khác gọi là DAG xuất hiện trên thị trường, vốn đã tập trung vào việc giải quyết vấn đề khả năng mở rộng và phí cao. Giờ đây chúng ta đang thấy một xu hướng trong đó các dự án mới ưu tiên các giải pháp DAG, thay vì các block thông thường. Thậm chí có người còn dè dặt tuyên bố rằng DAG là thế hệ blockchain 3.0 (một cách nhầm lẫn) và tương lai của tiền điện tử chính là nằm ở công nghệ này. Vậy thì, hãy cùng tìm hiểu.

DAG là gì?

Trước hết, DAG là một loại công nghệ sổ cái phân tán khác với blockchain về cấu trúc ghi nhận và tính bất đồng bộ. Nhiều người nhầm tưởng rằng DAG là một loại blockchain hoặc một dạng đồng thuận mới. Cả blockchain và DAG đều là những giải pháp khác nhau của công nghệ sổ cái phân tán, hay như trong white paper thường gọi — ledger.

Blockchain và DAG có thể được gọi là những “người họ hàng” gần gũi, nhưng chúng giải quyết vấn đề theo những cách khác nhau. Vì vậy, như đã nói ở trên, phát biểu “DAG — thế hệ blockchain 3.0” là sai. DAG hoàn toàn không phải blockchain, mà là một sổ cái không có block. Ở phần tiếp theo, chúng ta sẽ so sánh blockchain và DAG một cách gián tiếp, còn bây giờ hãy xem công nghệ này hoạt động như thế nào.

DAG (directed acyclic graph) là một đồ thị có hướng không có chu trình có hướng.

Trước tiên hãy cùng hiểu đồ thị chu trình vô hướng là gì.

Đồ thị chu trình vô hướng là một đồ thị (hoặc mạng các nút kết nối) nơi thông tin có thể được truyền từ một nút (vòng tròn) sang nút khác thông qua các cạnh khác nhau (đường thẳng). Có nhiều cách khác nhau để thông tin rời khỏi một nút, đi qua các nút khác và quay trở lại nút ban đầu. Khi điều này xảy ra với một nút xuất hiện nhiều hơn một lần, đồ thị có thể được xác định là có chu trình.

Nhưng chúng ta quan tâm đến đồ thị không chu trình. Đồ thị không chu trình là đồ thị không có chu trình.

Điều này có nghĩa là không thể đi qua toàn bộ đồ thị chỉ bằng cách bắt đầu từ một cạnh. Các cạnh của đồ thị có hướng chỉ đi theo một chiều. Đồ thị này là một thứ tự tô-pô, trong đó tất cả các nút nằm theo một trật tự nhất định. Một hệ thống như vậy không có chu trình — bạn sẽ không bao giờ quay lại điểm bắt đầu của cùng một nút.

Bây giờ hãy cùng hiểu “có hướng” nghĩa là gì.

Nếu chúng ta gán hướng cho các cạnh (để chúng hoạt động như một con đường một chiều cho thông tin) và đảm bảo rằng không có nút nào kết nối với bất kỳ nút nào khác đã có trong chuỗi của chúng, thì đồ thị chu trình mà chúng ta có trước đó giờ có thể được chuyển thành một đồ thị có hướng không có chu trình.

Như vậy, DAG hoạt động như một mạng lưới các nhánh liên kết với nhau, phát triển ra nhiều hướng. Các giao dịch có thể được xác nhận nhanh hơn một bậc độ lớn mà vẫn giữ tính phi tập trung, vì mỗi giao dịch chỉ xác nhận giao dịch trước đó.

Trong DAG, mỗi giao dịch tham chiếu đến các hash trước đó (cha), ký chúng và đưa chúng vào cấu thành của nó. Bằng cách này, một “cây” giao dịch được hình thành, trong đó mỗi giao dịch đều được xác nhận và không bị thay đổi.

Ưu và nhược điểm của DAG

Đầu tiên, chúng ta sẽ đi qua ba “nấm mồ” của ngành tiền điện tử hiện đại: khả năng mở rộng, bảo mật và chi phí.

• Tốc độ và khả năng mở rộng. Công nghệ DAG xuất hiện như một hệ quả của việc blockchain không thể xử lý tải lớn và tắc nghẽn mạng. Như đã đề cập trước đó, vấn đề này đã trở thành chất xúc tác cho sự phát triển của DAG, vì vậy chúng tôi mạnh dạn ghi yếu tố này là một điểm cộng. Trong DAG, chỉ các node mới đóng vai trò điều phối và xác thực giao dịch, chứ không phải các block. Thông tin nằm trong các giao dịch, nghĩa là chúng rất nhanh. Về mặt lý thuyết, chúng ta đang nói đến hàng triệu giao dịch mỗi giây.
• Bảo mật. Trong DAG, mọi giao dịch luôn được các mã khác kiểm tra, và đôi khi còn kiểm tra lặp lại. Điều này làm tăng độ tin cậy của thanh toán và giảm khả năng “chi tiêu hai lần.” Trong các loại tiền điện tử không dùng blockchain, điều này được đạt được thông qua xác nhận trực tiếp và gián tiếp, với mô tả chi tiết khác nhau tùy từng đồng. Về lý thuyết, bảo mật phải cao hơn, nhưng hiện tại rất khó nói chắc chắn. Dù sao đi nữa, hiện giờ bảo mật của DAG ít nhất không kém hơn công nghệ blockchain.
• Chi phí giao dịch. Thuật toán DAG rất lý tưởng cho hệ thống micropayment vì nó có phí “gần như bằng 0.” Nhờ kiến trúc của nó và việc không có thợ đào trong mạng, người dùng mạng dựa trên DAG sẽ có thể gửi giao dịch với mức phí chỉ vài xu, hoặc thậm chí không mất phí.

Xác nhận giao dịch và đồng thuận. Khi gửi một giao dịch lên mạng, người dùng trước tiên phải xác nhận ít nhất một, nhưng thường là hai bản ghi trước đó. Như vậy, chính người dùng sẽ phục vụ cho mạng mỗi khi họ gửi một giao dịch. Vì vậy, DAG thường không có thợ đào và thợ thủ công. Nhưng một số người tham gia phải xác định thứ tự của tất cả các bản ghi, vì nếu không có thứ tự chính xác, một cuộc tấn công “chi tiêu hai lần” vẫn có thể xảy ra. Sự hiện diện của những người tham gia này và quá trình xác thực giao dịch bởi người dùng — kết hợp lại tạo thành một thuật toán đồng thuận về các bản ghi trong mạng DAG. Mỗi loại tiền điện tử đều có những quyết định riêng về việc sử dụng chính các bên tham gia này, nhưng có thể logic mà suy ra rằng càng có nhiều người như vậy, mạng lưới và tiền điện tử nói chung sẽ càng mang tính phi tập trung hơn.

Tại thời điểm hiện tại, công nghệ DAG chưa có nhược điểm nào nổi bật. Tuy nhiên, giống như blockchain Bitcoin đầu tiên, trước khi nó bắt đầu chinh phục thế giới, công nghệ này vẫn chưa được kiểm nghiệm kỹ, thậm chí có thể nói là còn thô sơ. Vì vậy, những bài kiểm tra nghiêm túc đầu tiên của DAG sẽ diễn ra sau khi nó được thị trường công nhận rộng rãi và sau những cuộc tấn công hacker đầu tiên. Còn bây giờ thì chỉ có thể vui mừng, vì tiến trình của thị trường tiền điện tử đang diễn ra rất nhanh.

Các loại tiền điện tử dựa trên DAG

Theo mạng lưới, lần đầu tiên ý tưởng tạo ra một đồng crypto DAG không cần blockchain được nêu ra trên DAG vào năm 2015 bởi một trong những nhà phát triển nước ngoài. Tuy nhiên, dự án đó đã không được triển khai, nhưng ngay khi ấy ý tưởng này đã có vẻ thú vị với nhiều nhà phát triển.

IOTA

Có lẽ đồng coin DAG phổ biến nhất là IOTA. Họ sử dụng công nghệ Tangle làm lõi, mà bản thân nó cũng dựa trên DAG. Tầm nhìn của IOTA và DAG đã dẫn đến Tangle. Thiết kế đồ họa của IOTA còn rộng hơn — theo White Paper, nó trông giống như một đồ thị có hướng không chu trình ở dạng 3D. Mỗi giao dịch trong Tangle cần xác nhận bất kỳ hai giao dịch trước đó nào được mạng chọn ngẫu nhiên. Ngoài ra, thuật toán của loại tiền điện tử này, được kết nối với DAG, đã cho phép tạo ra cả những phần mạng ngoại tuyến. Khi bạn kết nối Internet, những khối này trở thành một phần của “blockchain” chung. Nói đơn giản, các nhà phát triển đã “xoay” DAG của họ bằng cách tối ưu hóa nó cho Internet vạn vật và gọi nó là Tangle.

Nano

Một loại tiền điện tử nổi tiếng khác trên DAG là Nano. Như bạn còn nhớ từ các bài đánh giá, dự án Nano trước đây có tên khác, và bản triển khai beta đầu tiên đã được công bố từ năm 2014. Nano sử dụng kiến trúc block-lattice mới, trong đó mỗi tài khoản có chuỗi riêng và đạt được đồng thuận thông qua Proof được ủy quyền. Hóa ra block lattice của Nano, giống như toàn bộ dự án, đều dựa trên DAG. Nano là một trong những dự án DAG đầu tiên, ở dạng cổ điển của nó.

Byteball Bytes

Dự án tiền điện tử Byteball tận dụng DAG để xây dựng một hệ sinh thái hợp đồng thông minh cho thanh toán nhanh và lưu trữ dữ liệu tài chính: tiền tệ, quyền sở hữu, nợ, cổ phần và hơn thế nữa. Đây không phải là một dự án blockchain, mà là một dự án dựa trên thiết kế của DAG, hiện đã hoạt động và có một ví tốt, thân thiện với người dùng. Byteball rất hữu ích khi nói đến các hợp đồng thông minh peer-to-peer. Người dùng Byteball có thể sử dụng các thanh toán thông minh có điều kiện không rủi ro: tất cả những gì bạn cần làm là đặt điều kiện khi nào người nhận sẽ nhận được tiền. Nếu điều kiện này không được đáp ứng, tiền của bạn sẽ tự động được gửi trả lại cho bạn — một thuật toán rất đơn giản dựa trên DAG. Ví dụ, Byteball cho phép bạn mua hoặc bán bảo hiểm peer-to-peer trên nền tảng của mình bằng hợp đồng thông minh.

Tất cả những loại tiền điện tử này đều được giao dịch an toàn trên thị trường và có những đợt niêm yết khá thành công.

Chắc chắn còn có nhiều loại tiền điện tử khác cũng đang sử dụng công nghệ DAG theo một cách nào đó. 

Tất cả những bước kiểm chứng chính của công nghệ này vẫn còn ở phía trước, hiện tại nó hứa hẹn mang đến cho chúng ta rất nhiều cơ hội mới. Tuy nhiên, cho đến nay nó mới chỉ là một xu hướng, nhưng là xu hướng có mọi cơ hội để trở thành một điều lớn lao.