Đồ Thị Có Hướng Không Chu Trình (DAG) trong lĩnh vực tiền mã hóa là gì?

Giới thiệu

Khi nhắc đến tiền mã hóa, người ta thường nghĩ ngay đến các khái niệm như blockchain hay công nghệ sổ cái phân tán. Kể từ khi Bitcoin ra đời, hàng trăm loại tiền mã hóa khác đã xuất hiện với phần lớn dựa trên kiến trúc mạng tương tự. Cấu trúc dữ liệu của các hệ thống này cho phép người dùng chuyển giá trị và tương tác với ứng dụng phi tập trung.

Trong blockchain, các khối mới liên tục được thêm vào chuỗi đang phát triển. Mỗi khối liên kết với khối trước đó thông qua một liên kết mật mã (cụ thể là hàm băm). Những khối này chứa các giao dịch mới nhất do người dùng gửi lên mạng.

Tuy nhiên, luôn tồn tại độ trễ giữa thời điểm giao dịch được phát đi và thời điểm nó được ghi nhận vào một khối. Hãy hình dung bạn chờ tàu ở ga: tùy vào sức chứa của toa (kích thước khối) và số lượng hành khách (giao dịch chờ), bạn có thể không lên kịp chuyến tàu tiếp theo—thậm chí phải nhỡ thêm vài chuyến. Điều này đồng nghĩa bạn có thể phải chờ từ vài giây đến vài giờ để giao dịch được xác nhận.

Nhiều người xem đó là sự đánh đổi hợp lý nhằm đảm bảo mức bảo mật cao mà không cần một đơn vị điều phối tập trung. Trong khi đó, một số lại cho rằng công nghệ blockchain sẽ sớm lỗi thời. Theo các nhà phê bình, về lâu dài, điểm nghẽn mở rộng của blockchain sẽ kìm hãm việc ứng dụng rộng rãi.

Một số ý kiến cho rằng tương lai của mạng lưới thanh toán tiền mã hóa sẽ dựa trên một kiến trúc hoàn toàn khác: Đồ thị Có hướng Không chu trình (DAG).

DAG là gì?

DAG là một kiểu cấu trúc dữ liệu đặc biệt, có thể so sánh với một cơ sở dữ liệu liên kết nhiều thông tin lại với nhau. "Đồ thị có hướng không chu trình" là một thuật ngữ kỹ thuật với ý nghĩa cụ thể, hãy cùng tìm hiểu chi tiết.

Về mặt lý thuyết, DAG gồm các đỉnh (nút) và cạnh (đường nối giữa các nút). Đồ thị này có hướng vì mỗi cạnh đều có chiều xác định, biểu diễn bằng các mũi tên. Đặc tính không chu trình nghĩa là bạn không thể quay lại điểm xuất phát—khi lần theo các cạnh từ bất kỳ vị trí nào, bạn sẽ không bao giờ trở lại nơi bắt đầu. Khái niệm này sẽ được làm rõ hơn ở các phần sau.

Các cấu trúc dữ liệu kiểu này thường được ứng dụng để mô hình hóa thông tin. Trong các lĩnh vực như khoa học hoặc y tế, DAG giúp phân tích mối liên hệ giữa các biến số và mức độ tác động lẫn nhau. Ví dụ, bạn có thể nghiên cứu dinh dưỡng, giấc ngủ và triệu chứng về thể chất để xác định các mối liên kết cũng như ảnh hưởng đến bệnh nhân.

Trong phạm vi bài viết này, trọng tâm là cách DAG hỗ trợ cơ chế đồng thuận trong mạng lưới tiền mã hóa phân tán.

DAG hoạt động ra sao?

Ở các dự án tiền mã hóa dựa trên DAG, mỗi đỉnh đại diện cho một giao dịch. Không có khối, cũng không cần khai thác để mở rộng cơ sở dữ liệu. Thay vì gom các giao dịch vào khối, mỗi giao dịch sẽ xây dựng dựa trên một giao dịch trước đó. Tuy nhiên, mỗi nút đều thực hiện một phần nhỏ Proof of Work khi gửi giao dịch, giúp ngăn ngừa spam và xác thực các giao dịch trước.

Để thêm giao dịch mới, bạn phải tham chiếu các giao dịch trước đó. Chẳng hạn Alice tạo giao dịch mới; để được chấp nhận, giao dịch này cần tham chiếu tới các giao dịch trước đó. Điều này giống với việc một khối Bitcoin tham chiếu khối trước, nhưng ở đây có thể tham chiếu nhiều giao dịch cùng lúc.

Trong một số mô hình, một thuật toán sẽ lựa chọn giao dịch (hay "tip") mà giao dịch mới nên xây dựng dựa trên đó. Các tip có tổng trọng số xác nhận cao nhất—tức có nhiều xác nhận hơn trên đường dẫn—sẽ được ưu tiên lựa chọn.

Các giao dịch Alice tham chiếu là chưa xác nhận. Khi Alice tham chiếu, chúng trở thành đã xác nhận. Lúc này, giao dịch của Alice lại ở trạng thái chưa xác nhận, và cần có người khác xây dựng tiếp lên nó để được chấp nhận.

Người dùng được khuyến khích xác nhận các giao dịch có trọng số lớn để hệ thống phát triển liên tục. Nếu không, sẽ không có gì ngăn được người dùng tiếp tục xây dựng trên các giao dịch đã lỗi thời.

Với blockchain, việc ngăn chặn chi tiêu hai lần khá đơn giản. Bạn không thể chi tiêu cùng một khoản hai lần trong một khối—các nút sẽ nhanh chóng phát hiện và loại bỏ giao dịch xung đột. Do việc tạo khối rất tốn kém, thợ đào có động lực làm đúng.

DAG cũng ngăn chặn chi tiêu hai lần mà không cần thợ đào. Khi một nút xác nhận giao dịch trước, nó kiểm tra toàn bộ đường dẫn về giao dịch gốc của DAG để xác định số dư của người gửi. Có thể có nhiều đường dẫn, nhưng chỉ cần kiểm tra một đường là đủ.

Nếu người dùng xây dựng trên đường dẫn không hợp lệ, giao dịch của họ sẽ có nguy cơ bị bỏ qua—dù hợp lệ—bởi không ai muốn mở rộng một nhánh xuất phát từ giao dịch không hợp lệ.

Điều này có thể khiến bạn băn khoăn: liệu có nhiều nhánh không biết đến nhau, cho phép tiêu cùng một khoản ở các nhánh khác nhau?

Điều này là có thể, nhưng thuật toán chọn tip sẽ ưu tiên những nhánh có trọng số xác nhận tích lũy lớn hơn. Theo thời gian, một nhánh sẽ vượt lên, các nhánh yếu hơn sẽ bị bỏ rơi, và mạng lưới tiếp tục phát triển trên nhánh mạnh nhất.

Cũng như blockchain, không có sự chắc chắn tuyệt đối: bạn không thể khẳng định 100% giao dịch không bị đảo ngược. Dù rất hiếm, thậm chí các khối Bitcoin hoặc Ethereum vẫn có thể bị hoàn tác về mặt lý thuyết. Số lượng khối được thêm vào sau giao dịch của bạn càng nhiều, bạn càng có lý do để tin tưởng. Đó là lý do tại sao thông lệ là đợi sáu xác nhận trước khi chi tiêu tiền.

Ở các dự án DAG lớn, người ta sử dụng khái niệm độ tin cậy xác nhận. Thuật toán chọn tip sẽ chạy 100 lần, bạn sẽ đếm xem giao dịch của mình được phê duyệt trực tiếp hoặc gián tiếp bao nhiêu lần trong các tip được chọn. Tỷ lệ càng cao, giao dịch càng được xem là chắc chắn.

Điều này có vẻ gây bất tiện cho người dùng, nhưng thực tế lại không phải. Nếu Alice gửi Bob 10 MagicDAGToken, cô không cần tự chọn các tip phù hợp. Ví của Alice sẽ tự động thực hiện các bước sau:

• Chọn các tip mạnh (có nhiều xác nhận tích lũy nhất).
• Kiểm tra các giao dịch trước để bảo đảm tip có đủ số dư để chi tiêu.
• Sau khi xác nhận, thêm giao dịch mới vào DAG và xác nhận các giao dịch được tham chiếu.

Với Alice, thao tác này giống như mọi giao dịch tiền mã hóa thông thường: nhập địa chỉ Bob, số lượng và nhấn gửi. Các bước trên chính là Proof of Work mà mỗi người dùng thực hiện khi gửi giao dịch.

Ưu và nhược điểm của Đồ thị Có hướng Không chu trình

Ưu điểm của DAG

Tốc độ

Không giới hạn bởi thời gian tạo khối, bất cứ ai cũng có thể phát giao dịch bất kỳ lúc nào. Miễn là người dùng xác nhận các giao dịch trước đó, không có giới hạn cố định về số lượng giao dịch.

Không cần khai thác

DAG không sử dụng cơ chế đồng thuận Proof of Work như blockchain truyền thống. Nhờ đó, mức phát thải carbon của DAG thấp hơn nhiều so với tiền mã hóa dựa vào khai thác để bảo mật mạng lưới.

Không có phí giao dịch

Do không có thợ đào, người dùng không phải trả phí khi gửi giao dịch. Một số hệ thống có thể áp dụng phí nhỏ với một số loại nút, nhưng phí thấp hoặc miễn phí khiến DAG trở thành lựa chọn hấp dẫn cho các khoản thanh toán nhỏ, nơi phí cao làm giảm giá trị sử dụng.

Không bị tắc nghẽn mở rộng

Không bị giới hạn bởi thời gian khối, DAG có thể xử lý nhiều giao dịch mỗi giây hơn so với blockchain truyền thống. Nhiều chuyên gia tin rằng DAG đặc biệt phù hợp với các ứng dụng Internet of Things (IoT), nơi các thiết bị liên tục giao tiếp với nhau.

Nhược điểm của DAG

Chưa hoàn toàn phi tập trung

Các giao thức dựa trên DAG thường vẫn giữ lại một số yếu tố tập trung. Điều này có thể hữu ích giai đoạn đầu phát triển mạng lưới, nhưng vẫn còn bỏ ngỏ khả năng DAG tự vận hành mà không cần giám sát bên thứ ba. Nếu chưa hoàn toàn phi tập trung, mạng lưới sẽ phải đối mặt với các lỗ hổng bảo mật có thể gây gián đoạn hoạt động.

Chưa kiểm chứng ở quy mô lớn

Dù tiền mã hóa dựa trên DAG đã tồn tại nhiều năm, chúng vẫn chưa được sử dụng rộng rãi. Vẫn chưa rõ các động lực nào sẽ thúc đẩy người dùng khai thác những hệ thống này khi chúng mở rộng quy mô.

Kết luận

Đồ thị Có hướng Không chu trình là công nghệ hứa hẹn cho việc xây dựng mạng lưới tiền mã hóa. Hiện tại, chỉ một số dự án lớn áp dụng cấu trúc dữ liệu này, và tiềm năng phát triển vẫn còn rất lớn.

Nếu DAG phát huy đầy đủ tiềm năng, công nghệ này có thể thúc đẩy các hệ sinh thái mở rộng vượt trội. DAG mở ra cơ hội cho các ứng dụng tốc độ cao, không phí—như IoT và thanh toán vi mô—nơi hiệu suất là yếu tố quyết định.

Câu hỏi thường gặp

Đồ thị Có hướng Không chu trình (DAG) là gì và hoạt động như thế nào trong tiền mã hóa?

DAG là cấu trúc dữ liệu trong đó mỗi giao dịch được ghi nhận tại các nút liên kết với nhau mà không tạo thành chu trình. Điều này cho phép xác thực giao dịch hiệu quả và song song, không phụ thuộc blockchain truyền thống, qua đó tăng mạnh tốc độ và khả năng mở rộng mạng lưới.

Sự khác biệt giữa DAG và blockchain truyền thống là gì?

DAG sử dụng đồ thị có hướng không chu trình để xác thực song song, trong khi blockchain truyền thống sử dụng chuỗi khối tuyến tính. DAG có khả năng mở rộng và tốc độ cao hơn, loại bỏ nhu cầu khai thác tốn kém tài nguyên.

Điểm mạnh của DAG so với blockchain là gì?

DAG mang lại giao dịch nhanh và khả năng mở rộng vượt trội so với blockchain truyền thống. Mô hình này cho phép xử lý đồng thời nhiều giao dịch với độ trễ thấp và thông lượng cao.

Những đồng tiền mã hóa nào sử dụng công nghệ DAG?

IOTA, Nano cùng một số dự án khác đã ứng dụng công nghệ DAG để tăng khả năng mở rộng và hiệu quả, khắc phục các hạn chế của blockchain truyền thống.

DAG cải thiện khả năng mở rộng của tiền mã hóa như thế nào?

DAG nâng cao khả năng mở rộng bằng cách cho phép xử lý nhiều giao dịch cùng lúc thay vì tuần tự. Việc này giúp giảm tắc nghẽn nhờ phân tán lưu trữ và xác thực, từ đó tăng hiệu suất mạng mà không làm giảm tính an toàn.

Công nghệ DAG có an toàn cho giao dịch tiền mã hóa không?

Có, DAG rất an toàn cho các giao dịch tiền mã hóa. Mô hình này mang lại tốc độ và khả năng mở rộng vượt trội so với blockchain truyền thống. Nhiều dự án DAG đã tích hợp các cơ chế bảo mật và xác thực mạnh mẽ để bảo vệ giao dịch khỏi gian lận và tấn công.