O que é um Directed Acyclic Graph (DAG)?

A tecnologia Directed Acyclic Graph (DAG) marca uma inovação relevante no mercado de registros distribuídos, proporcionando uma alternativa à arquitetura blockchain tradicional. Embora o blockchain tenha transformado o setor financeiro ao oferecer processamento de transações descentralizado, transparente e seguro, o DAG despontou como uma evolução dentro do ecossistema fintech. Entender o conceito de DAG em estruturas de dados e sua aplicação em sistemas de criptoativos é essencial para quem busca explorar tecnologias distribuídas de última geração. Este artigo apresenta os fundamentos do DAG, seu funcionamento e as principais diferenças em relação ao blockchain convencional.

DAG vs tecnologia blockchain

O Directed Acyclic Graph (DAG) é uma ferramenta para modelagem e estruturação de dados adotada por algumas criptomoedas como alternativa ao blockchain. Para compreender o que é um DAG em termos de dados, é fundamental entender que sua arquitetura difere, estruturalmente, da do blockchain. Em vez de agrupar dados em blocos sequenciais, o DAG utiliza uma estrutura em grafo, composta por círculos e linhas. Cada círculo, chamado vértice, equivale a uma atividade ou transação individual a ser adicionada à rede. As linhas, denominadas arestas, representam o fluxo direcional e a ordem de aprovação das transações.

O termo "Directed Acyclic Graph" reflete duas características essenciais. Primeiramente, é "directed" porque as ligações entre vértices sempre seguem um único sentido, garantindo a ordem cronológica das transações. Em segundo lugar, é "acyclic" porque os vértices nunca voltam ao ponto inicial, evitando dependência circular. Essa estrutura otimiza a modelagem dos dados e permite que usuários observem e analisem como diferentes variáveis se inter-relacionam e influenciam entre si.

No universo das criptomoedas, a arquitetura DAG permite que os projetos alcancem consenso em redes distribuídas sem recorrer à criação de blocos e à mineração tradicionais. As transações são conectadas diretamente umas às outras, sem agrupamento em blocos, o que resulta em maior agilidade e eficiência de rede frente aos sistemas blockchain convencionais.

Qual a diferença entre DAG e blockchain?

Embora DAGs e blockchains tenham funções semelhantes no segmento de criptoativos, há diferenças fundamentais entre essas tecnologias. Ao analisar o conceito de DAG para arquitetura de dados, a distinção mais marcante diz respeito à estrutura. Blockchains agrupam transações em blocos sequenciais criptograficamente ligados, formando uma cadeia visual. Já os DAGs não trabalham com blocos; cada transação é construída diretamente sobre outra, criando uma estrutura em grafo.

A representação visual dessas tecnologias é igualmente distinta. Blockchains lembram uma cadeia linear de blocos interligados, enquanto DAGs se configuram como grafos complexos, com múltiplos nós e arestas direcionais. Essa diferença estrutural implica variações nos métodos de processamento, validação e inclusão de transações na rede. Sem a necessidade de intervalos entre blocos, os sistemas DAG permitem processamento mais flexível e, potencialmente, maior velocidade nas transações.

Como funciona a tecnologia DAG?

O funcionamento do DAG é simples e eficiente. Para entender o conceito de DAG em operações de dados, é importante saber que sistemas baseados em DAG são compostos por vértices (círculos) e arestas (linhas), sendo cada vértice uma transação individual. Quando um usuário deseja inserir uma nova transação na rede, precisa validar uma ou mais transações anteriores ainda não confirmadas, chamadas "tips".

O processo de confirmação segue esta lógica: antes de enviar sua transação, o usuário deve validar os tips já existentes na rede. Após essa confirmação e o registro da nova transação, ela se torna o novo tip, aguardando validação dos próximos usuários. Dessa forma, a comunidade constrói camadas de transações e a rede cresce organicamente pela participação dos usuários.

Para evitar ataques de double spending, o DAG traz um mecanismo de validação que revisa todo o histórico de transações. Ao confirmar transações anteriores, os nós verificam o caminho completo até a transação inicial da cadeia. Esse procedimento garante a legitimidade dos saldos e das transações anteriores. Caso um usuário tente construir sobre uma sequência inválida, sua transação pode ser ignorada pela rede, mesmo sendo legítima, pois o sistema detecta inconsistências de saldo oriundas de transações inválidas anteriores.

Para que serve o DAG?

Ao entender a aplicação do DAG em dados, identificam-se vários usos relevantes no ecossistema de criptomoedas. Sua principal função é processar transações com mais eficiência do que sistemas blockchain tradicionais. Sem blocos, não há espera pela criação ou mineração, permitindo envio contínuo de transações. A única exigência é validar transações anteriores, estabelecendo uma validação participativa.

A eficiência energética é outra vantagem expressiva do DAG. Ao contrário dos blockchains que dependem de algoritmos de consenso Proof of Work (PoW), exigindo alto poder computacional, criptomoedas baseadas em DAG consomem muito menos energia. Mesmo quando há sistemas DAG que utilizam PoW, seu consumo é muito inferior ao da mineração blockchain convencional.

O DAG é especialmente eficiente para micropagamentos. Blockchains tradicionais enfrentam dificuldades com esse tipo de operação, pois as taxas podem superar os valores pagos. Os sistemas DAG solucionam isso ao eliminar ou reduzir substancialmente as taxas, cobrando apenas tarifas mínimas de nós. Mesmo em situações de congestionamento, essas taxas se mantêm baixas e estáveis, tornando o DAG uma alternativa vantajosa para transações frequentes de baixo valor.

Quais criptomoedas utilizam DAG?

Apesar de a comunidade cripto reconhecer as vantagens da tecnologia DAG, poucos projetos já a implementam. O IOTA é um dos exemplos mais reconhecidos. Lançado há alguns anos, o IOTA (MIOTA) tem origem no termo "Internet of Things Application". O projeto é valorizado pela agilidade nas transações, escalabilidade, segurança, privacidade e integridade dos dados.

O IOTA utiliza uma estrutura chamada Tangle, formada por nós e tangles — conjuntos de múltiplos nós para validação. No sistema, cada usuário deve validar duas transações antes de registrar a própria. Esse mecanismo garante participação coletiva no consenso e mantém a descentralização total da rede.

O Nano é outro projeto que adota DAG, porém em uma abordagem híbrida, combinando elementos de DAG e blockchain. Toda transmissão de dados ocorre via nós, e cada usuário tem sua própria carteira baseada em tecnologia blockchain. As transações exigem validação de ambas as partes. O Nano é conhecido pela velocidade, escalabilidade, segurança, privacidade e, principalmente, por operar com taxa zero.

O BlockDAG também utiliza DAG, oferecendo equipamentos de mineração eficientes em energia e um app móvel para mineração de BDAG. Diferente do ciclo de halving de quatro anos do Bitcoin, o BDAG realiza halving a cada doze meses.

Vantagens e desvantagens do DAG

Assim como qualquer tecnologia, o DAG traz benefícios e limitações que precisam ser considerados ao avaliar sua adoção em sistemas de gestão de dados.

Entre as vantagens do DAG, destacam-se a velocidade superior nas transações, já que não há tempo de espera para blocos. Os usuários podem processar transações a qualquer momento, exigindo apenas validação das anteriores. As taxas são outro benefício relevante, pois a ausência de mineração elimina a necessidade de recompensas para mineradores. A maioria dos sistemas DAG opera sem taxas, e alguns exigem apenas tarifas mínimas de nós para operações específicas, o que favorece micropagamentos.

O DAG se diferencia pela eficiência energética em comparação ao blockchain tradicional. Sem depender de mineração intensiva em PoW, o consumo de energia é muito menor e o impacto ambiental reduzido. A escalabilidade também é superior, já que a ausência de tempos de bloco elimina gargalos e longas esperas comuns em diversas redes blockchain.

Por outro lado, a tecnologia DAG enfrenta desafios. Questões de descentralização afetam alguns protocolos, que incorporam elementos centralizados como soluções provisórias para viabilizar suas redes. Esses sistemas ainda não provaram ser sustentáveis sem intervenção de terceiros, e a remoção dessas medidas pode deixar a rede vulnerável a ataques. Ademais, o DAG não foi testado em larga escala, mesmo após anos de existência. Sua adoção ainda não se compara à de outras soluções blockchain, como as tecnologias Layer-2, o que levanta questionamentos sobre sua viabilidade a longo prazo.

Conclusão

Os Directed Acyclic Graphs são uma tecnologia promissora e inovadora, com potencial relevante para aplicações em registros distribuídos. Entender o conceito de DAG em estruturas de dados permite perceber vantagens claras sobre o blockchain tradicional, como taxas baixas, maior escalabilidade, menor consumo energético e agilidade no processamento. Esses diferenciais tornam o DAG especialmente indicado para micropagamentos e aplicações de Internet das Coisas.

No entanto, o DAG ainda está em fase de desenvolvimento e enfrenta limitações que impedem sua substituição total ao blockchain. Preocupações com centralização e ausência de testes em grande escala são obstáculos importantes. A tecnologia segue em evolução, com potencial e desafios a serem explorados.

O DAG, portanto, não se configura como um "blockchain killer", mas como uma solução complementar, oferecendo alternativas para casos específicos. À medida que o mercado cripto avança, blockchain e DAG tendem a coexistir, cada um atendendo a demandas distintas. O interesse da comunidade permanece alto para acompanhar a evolução do DAG e os novos usos que surgirão com a maturação da tecnologia. Compreender o conceito de DAG em arquitetura de dados será cada vez mais essencial para acompanhar seu avanço em sistemas distribuídos.

FAQ

O que significa DAG?

DAG é a sigla para Directed Acyclic Graph. É uma estrutura de dados empregada em tecnologias de blockchain e criptomoedas.

O que é um banco de dados DAG?

Banco de dados DAG é uma estrutura baseada em Directed Acyclic Graph para armazenamento e organização de dados. Essa arquitetura permite consultas eficientes e processamento de relações complexas, sendo ideal para blockchain e sistemas distribuídos.