¿Qué es un Gráfico Acíclico Dirigido (DAG) en Criptomonedas?

Introducción

Cuando piensas en criptomonedas, es probable que te vengan a la mente términos como "blockchain" o "tecnología de registro distribuido". Desde el lanzamiento de Bitcoin, se han creado cientos de otras criptomonedas. La mayoría de ellas se basan en arquitecturas de red similares. Sus estructuras de datos permiten a los usuarios transferir valor e interactuar con aplicaciones descentralizadas.

En un blockchain, se añade periódicamente un nuevo bloque a una cadena de bloques en crecimiento. Cada bloque está conectado al anterior mediante un tipo de enlace criptográfico (específicamente, un hash). En cada uno de estos bloques hay transacciones recientes que han sido transmitidas por los usuarios.

Sin embargo, frecuentemente existe un período de espera entre el momento en que se transmite una transacción y su inclusión en un bloque. Imagina que estás esperando un tren en una estación. Dependiendo del tamaño de los vagones (tamaño del bloque) y del número de otras personas esperando (transacciones pendientes), es posible que ni siquiera puedas subir al siguiente tren, o incluso al que viene después. Podrías estar esperando desde segundos hasta horas para que la transacción se confirme.

Para muchos, este es un compromiso aceptable. Después de todo, proporciona un alto grado de seguridad sin depender de un coordinador centralizado. Para otros, la tecnología blockchain tiene una fecha de vencimiento. Los críticos creen que, a largo plazo, los problemas de escalabilidad que enfrenta la tecnología blockchain impedirán la adopción masiva.

Algunos creen que el futuro de las redes de pago de criptomonedas se encuentra en una arquitectura completamente diferente: los gráficos acíclicos dirigidos (o DAG).

¿Qué es un DAG?

Un DAG es una estructura de datos diferente, similar a una base de datos que conecta diferentes piezas de información. "Gráfico acíclico dirigido" es un término cargado de significado, así que comencemos desglosándolo.

Conceptualmente, los DAG están compuestos por vértices (las esferas) y aristas (las líneas que las conectan). Se llaman dirigidos porque se orientan en una dirección (puedes verlo ilustrado con las flechas). Son acíclicos (es decir, no cíclicos) porque los vértices no se cierran sobre sí mismos: si comienzas en un punto y sigues el gráfico, no puedes volver a ese mismo punto. Esto quedará más claro en breve.

Tales estructuras de datos se utilizan generalmente para modelar información. Podrías utilizar un DAG en campos científicos o médicos para observar la relación entre variables y determinar cómo se impactan mutuamente. Por ejemplo, podrías considerar factores como la nutrición, los ciclos de sueño y los síntomas físicos, para establecer conexiones entre ellos y determinar cómo afectan a un paciente.

Para nuestros propósitos, nos interesa más cómo pueden ayudar a lograr consenso en una red de criptomonedas distribuida.

¿Cómo funciona un DAG?

En una criptomoneda basada en DAG, cada vértice en la estructura representa una transacción. No existe la noción de bloques aquí, ni se requiere minería para extender la base de datos. En lugar de agrupar transacciones en bloques, cada transacción se construye sobre otra anterior. Sin embargo, existe una pequeña operación de Prueba de Trabajo que se realiza cuando un nodo envía una transacción. Esto garantiza que la red no está siendo atacada por spam y también valida las transacciones anteriores.

Para que se añada una nueva transacción, debe construirse sobre las anteriores. Supongamos que Alice crea una nueva transacción. Para que sea reconocida, esta transacción debe hacer referencia a las anteriores. Es similar a cómo un bloque en Bitcoin hace referencia al que vino antes, pero con múltiples transacciones referenciadas.

En algunos sistemas, un algoritmo selecciona qué transacciones (o "puntas") debe construir una nueva transacción. Las puntas más probables de ser seleccionadas son aquellas que tienen más peso acumulado, una medida de cuántas confirmaciones tiene la ruta hacia la punta.

Las transacciones sobre las que Alice construirá están sin confirmar. Pero una vez que Alice las referencia, se confirman. La transacción de Alice ahora está sin confirmar, por lo que alguien más debe construir sobre ella antes de que sea aceptada.

Es más probable que los usuarios confirmen transacciones con un peso "más pesado" para que el sistema siga creciendo. De lo contrario, no habría nada que impidiera que los usuarios continuaran construyendo sobre transacciones más antiguas.

Con blockchains, la protección contra el doble gasto es relativamente sencilla. Los mismos fondos no pueden gastarse dos veces en un bloque: los nodos pueden detectar fácilmente cualquier intento y rechazarán cualquier bloque que contenga transacciones conflictivas. Como es muy costoso para los mineros producir bloques en primer lugar, tienen incentivos para actuar correctamente.

Los DAG también tienen un mecanismo para prevenir el doble gasto. Es algo similar, pero sin mineros. Cuando un nodo confirma transacciones anteriores, evalúa toda la ruta hasta la primera transacción del DAG para asegurarse de que el remitente tiene un saldo suficiente. Podría haber múltiples rutas, pero solo una necesita ser verificada.

Si los usuarios construyen sobre una ruta inválida, corren el riesgo de que su propia transacción sea ignorada. La suya podría ser legítima, pero debido a que la anterior no lo era, nadie querrá extender esa ruta particular.

Parece poco intuitivo al principio: ¿no podrías terminar en una situación donde existan múltiples ramas que no sean conscientes la una de la otra? Entonces, ¿no podrían las personas gastar los mismos fondos en estas diferentes ramas?

Eso es ciertamente una posibilidad, pero se resuelve con un algoritmo de selección que favorece las puntas con un peso acumulado más pesado. Eso significa que, con el tiempo, terminarás con una rama que es mucho más fuerte que el resto. Las más débiles serán abandonadas, y la red continuará construyendo sobre la más pesada.

Como con los blockchains, no existe una finalidad absoluta: nunca puedes estar 100% seguro de que una transacción no será revertida. Es increíblemente improbable, pero teóricamente podrías "deshacer" un bloque de Bitcoin o Ethereum, revirtiendo todas las transacciones dentro. Cuantos más bloques se añadan después del que contiene tu transacción, más confianza puedes tener en ella. Por eso se recomienda esperar a seis confirmaciones antes de gastar fondos.

En un DAG como el de un proyecto DAG prominente, existe la idea de confianza de confirmación. El algoritmo de selección se ejecuta 100 veces, y cuentas cuántas veces tu transacción ha sido directa o indirectamente aprobada en las puntas seleccionadas. Cuanto mayor sea el porcentaje, más confianza puedes tener en que tu transacción permanecerá "liquidada".

Esto podría parecer que conduce a una mala experiencia del usuario. Pero ese no es el caso. Si Alice envía a Bob 10 MagicDAGTokens, ella no necesita preocuparse por seleccionar las puntas correctas del gráfico. Internamente, su billetera podría hacer lo siguiente:

• Seleccionar puntas pesadas (recuerda, estas son las que tienen más confirmaciones acumuladas).
• Seguir la ruta hacia atrás a través de transacciones anteriores para asegurarse de que las puntas tienen un saldo suficiente para gastar.
• Una vez satisfecho, añaden su transacción al DAG, confirmando las transacciones sobre las que se construyó.

Para Alice, esto simplemente parecerá el flujo de trabajo regular de criptomonedas. Ella ingresa la dirección de Bob y la cantidad que desea gastar, luego presiona enviar. La lista anterior es la Prueba de Trabajo que cada participante ejecuta al crear una transacción.

Ventajas y desventajas de los gráficos acíclicos dirigidos

Ventajas de los DAG

Velocidad

Sin restricciones de tiempo de bloque, cualquiera puede transmitir y hacer que sus transacciones se procesen en cualquier momento. No hay límite en el número de transacciones que los usuarios envían, siempre que confirmen las anteriores mientras lo hacen.

Sin minería

Los DAG no utilizan algoritmos de consenso de Prueba de Trabajo de la manera a la que estamos acostumbrados. Su huella de carbono es, por lo tanto, una fracción de la de las criptomonedas que dependen de la minería para asegurar su red blockchain.

Sin comisiones de transacción

Como no hay mineros, los usuarios no necesitan pagar comisiones para transmitir sus transacciones. Dicho esto, algunos requieren que se pague una pequeña comisión a tipos especiales de nodos. Las comisiones bajas (o mejor aún, cero comisiones) son atractivas para micropagos, ya que su propósito se ve frustrado por comisiones de red significativas.

Sin problemas de escalabilidad

Sin restricciones de tiempo de bloque, los DAG pueden procesar muchas más transacciones por segundo que las redes blockchain tradicionales. Muchos proponentes creen que esto los hará valiosos en casos de uso de Internet de las Cosas (IoT), donde todo tipo de máquinas interactuarán entre sí.

Desventajas de los DAG

No completamente descentralizado

Los protocolos que dependen de DAG tienen varios elementos de centralización. Para algunos, se supone que es una solución a corto plazo para arrancar la red, pero queda por verse si los DAG pueden prosperar sin la intervención de terceros. Si no pueden, se abren a vectores de ataque que podrían eventualmente paralizar sus redes.

No probado a escala

Aunque las criptomonedas basadas en DAG han existido durante algunos años, tienen un largo camino por recorrer antes de ver un uso generalizado. Como tal, es difícil predecir qué incentivos podrían tener los usuarios para explotar el sistema en el futuro.

Reflexiones finales

Los Gráficos Acíclicos Dirigidos son ciertamente una tecnología interesante para construir redes de criptomonedas. Hasta ahora, hay relativamente pocos proyectos que utilizan la estructura de datos, y aún tienen que evolucionar completamente.

Dicho esto, si pueden cumplir con su potencial, podrían potenciar ecosistemas masivamente escalables. La tecnología DAG tiene una miríada de casos de uso en áreas que requieren alto rendimiento y sin comisiones, como en Internet de las Cosas (IoT) y micropagos.

FAQ

¿Qué es un Gráfico Acíclico Dirigido (DAG) y cómo funciona en criptomonedas?

Un DAG es una estructura de datos donde cada transacción se registra en nodos conectados sin formar ciclos. Permite validar transacciones de forma eficiente y paralela, sin depender de una cadena de bloques tradicional, mejorando velocidad y escalabilidad.

¿Cuál es la diferencia entre DAG y blockchain tradicional?

DAG utiliza un gráfico acíclico dirigido para validación paralela，mientras que blockchain tradicional usa una cadena lineal de bloques. DAG es más escalable y rápido，eliminando la necesidad de minería intensiva.

¿Cuáles son las ventajas de usar DAG en lugar de blockchain?

DAG ofrece transacciones más rápidas y mayor escalabilidad que blockchains tradicionales. Permite procesar múltiples transacciones simultáneamente con menor latencia y mayores capacidades de transacciones por segundo.

¿Qué criptomonedas utilizan tecnología DAG?

IOTA, Nano y otras criptomonedas utilizan tecnología DAG para mejorar escalabilidad y eficiencia, superando limitaciones del blockchain tradicional.

¿Cómo contribuye DAG a mejorar la escalabilidad de las criptomonedas?

DAG mejora la escalabilidad permitiendo procesar múltiples transacciones simultáneamente en lugar de linealmente。Reduce la congestión al descentralizar el almacenamiento y validación，aumentando significativamente el rendimiento de la red sin comprometer la seguridad。

¿Es segura la tecnología DAG para transacciones de criptomonedas?

Sí，la tecnología DAG es segura para transacciones de criptomonedas. Ofrece mayor velocidad y escalabilidad que blockchain tradicional。Muchos proyectos DAG implementan mecanismos robustos de seguridad y validación para proteger las transacciones de ataques y fraudes。