DAG与区块链

中本财经TACHION专栏

作者 ： TACHION Sun

现有区块链的链式结构导致TPS和并发无法提升，基于此，众多新型区块链项目和论文发表出来，DAG就是其中非常出彩的一类。

在图论中，如果一个有向图从任意顶点出发无法经过若干条边回到该点，则这个图是一个有向无环图（Directed Acyclic Graph）。

   在2015年，一个异于常规的区块链项目，在数学家Serguei Popov和极客Dominik Schiener等人的研究下诞生——iota。始一出现，就引起了轩然大波，与传统区块链的结构完全不同，他们将区块链改造成了区块图。将DAG这种图结构应用到了区块链上，用以解决并发和TPS低的问题。

    此后，DAG成为一个新兴的技术代表，出现了一批以DAG为基础的项目。byteball-基于DAG和见证人机制, rchain-将DAG与Casper相结合。还有著名的DAGlabs组织，成立于以色列的希伯来大学，他们发表了spectre和phantom两篇基于DAG的区块链论文。
    在2016年，一个学术性的论文发表，标志着DAG在区块链世界中的另一种可能的出现——Hashgraph。Hashgraph成功地将DAG和拜占庭容错系统整合在一起，解决了DAG在拜占庭系统中的可靠性证明，提出了确定性的概率可以达到传统区块链永远达不到的1。但是因为Hashgraph的版权限制和DAG宽度的问题，导致在实际项目中很少使用，因此，出现了一批以此为基础，为了解决DAG宽度问题的项目。

    早期的区块链项目，是以链式结构为基本数据格式，一直保持单链的结构延展下去，该数据结构的特点就是简单高效，清晰易懂。缺点就是并行受到严重的限制，没办法达到很高的吞吐量。单链的结构也导致很多分叉，分叉意味着资源的严重浪费。
    DAG项目运用其可扩展和伸缩的图结构，可以平滑扩展其宽度，交易数量越多，DAG图结构也完全可以处理，吞吐能力很高，速度仅受网络等外在因素的限制。缺点就是宽度没法限制，容易造成DAG宽度崩溃，大部分节点无法同步信息，导致图往一个顶点的方向延伸下去。

DAG在解决性能瓶颈的同时，也引入了诸如DAG宽度，节点数量受限制等问题，单纯的DAG已经难以承载实际的需要，DAG与其他技术相结合的方式开始走上历史的舞台。

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