什麼是有向無環圖（DAG）？

有向無環圖（DAG）技術是加密貨幣及區塊鏈領域的一項重要創新。隨著金融科技不斷發展，DAG作為一種替代性資料結構，與傳統區塊鏈相比展現出獨特優勢。本文將深入解析DAG技術的基本原理、運作機制，以及其於加密貨幣生態系中的定位，並以清楚的無環圖案例說明其應用。

摘要

DAG技術相較於傳統區塊鏈在多方面具備關鍵優勢，特別是透過取消區塊產生與挖礦流程，實現更快的交易速度與更佳的可擴展性。DAG與區塊鏈線性區塊結構不同，採用節點互聯方式組織交易，顯著提升效率並大幅降低能耗。此外，DAG交易幾乎零手續費或費用極低，非常適合微支付應用。雖然DAG潛力巨大，但其目標並非全面取代區塊鏈，而是針對特定應用場景提供替代方案。不過，DAG仍面臨中心化等挑戰，目前尚未證明能於所有場域完全取代區塊鏈技術。

DAG與區塊鏈技術的比較

有向無環圖是部分加密貨幣用以取代區塊鏈的資料建模及結構化工具。DAG時常被稱為「區塊鏈終結者」，因其被寄予推動加密產業變革的厚望。不過DAG能否真正取代區塊鏈仍無定論，目前區塊鏈仍是加密產業主流技術。

DAG架構與區塊鏈在結構與實作方式上有本質差異。作為無環圖的典型代表，DAG由多個圓點與連線構成，每個圓點（頂點）代表需記錄在網路上的單筆活動或交易，連線（邊）則標示交易審核順序且僅允許單向流動，這正是「有向無環圖」名稱的由來。「有向」指的是資料流向單一，「無環」則意味頂點之間不會形成迴圈。此結構在資料建模上極為高效，便於用戶觀察多變數間的關係與影響。在加密貨幣應用上，DAG促進分散式網路的共識達成。其關鍵差異在於交易不再以區塊分組，而是直接彼此疊加，顯著提升交易速度。

DAG與區塊鏈有何不同？

DAG與區塊鏈雖於加密領域具有類似功能，但在結構上存在根本差異。最關鍵的不同在於資料組織方式：DAG不產生區塊，而是將新交易直接疊加於既有交易之上，形成持續資料流。從視覺化來看，區塊鏈呈現為區塊串聯的鏈條，DAG則如同由圓點與連線構成的互聯圖，是無環圖的直觀範例。這種結構差異導致兩者在處理速度、可擴展性與能效上各有特色。

DAG技術如何運作

DAG技術的運作基於頂點與邊的特殊結構。在DAG系統裡，每個頂點代表一筆獨立交易，交易之間持續疊加，構成無環圖的實際應用。用戶發起交易時，需先確認前面的交易，這些尚未確認的交易稱作「tips」（尾部交易）。用戶驗證這些tips後，自己的交易成為新的tip，等待後續用戶確認。這流程透過社群不斷疊加交易層，實現系統自然擴展。

此技術內建防雙重支付設計。節點在驗證舊交易時，會檢查整個交易路徑直到起始點，確保帳戶餘額充足且所有交易合規。若用戶基於無效路徑發起交易，即使自身交易無誤，仍有可能被系統拒絕，因為系統會審查路徑上的所有前序交易。這種自我調節機制無需傳統挖礦，也能維護網路完整性與安全性。

DAG的應用場景

DAG技術於加密貨幣生態系中有多重實際應用。其主要功能是高效處理交易，優於傳統區塊鏈系統。由於不再設有區塊，用戶可隨時提交交易，只需先確認前序交易。

能效也是DAG的重要優勢。與採用工作量證明共識、需大量算力的區塊鏈相比，基於DAG的加密貨幣僅需極低能耗，即可實現類似共識。這種低能耗有效呼應加密貨幣運作的環保議題。

DAG在微支付領域尤其突出。傳統區塊鏈帳本處理小額交易時，手續費常高於轉帳金額，而DAG系統幾乎零手續費或僅酌收極低節點費，且即使在高負載下費用也極為穩定。因此，DAG非常適合高頻小額交易，是無環圖於實際應用的典型代表。

哪些加密貨幣採用DAG？

儘管DAG以高效率著稱，實際採用該技術的加密貨幣專案數量仍有限。IOTA是其中代表，名稱源自「物聯網應用」的縮寫。IOTA（MIOTA）自2016年問世以來，以交易速度快、可擴展性強、安全性高、隱私與資料完整性優良著稱。該專案採用「Tangles」（纏結網），即多節點共同驗證交易，是無環圖的實務應用。用戶需驗證兩筆其他交易才能核准自己的交易，確保所有參與者皆參與共識流程，達成完全去中心化。

Nano是另一典型DAG應用，但採用DAG與區塊鏈混合模式。其系統透過節點收發資料，每位用戶擁有結合區塊鏈特色的錢包。交易確認需由發送者和接收者雙方共同認證。Nano以交易速度快、可擴展性強、安全性高、隱私保護及零手續費為特色。

BlockDAG則提供不同模式，推出高效能挖礦設備及BDAG代幣挖礦App。與比特幣四年減半不同，BDAG每12個月減半一次，建立獨特經濟模型，也是加密產業中無環圖應用的案例。

DAG的優缺點

如同所有技術，DAG同時具備優勢與侷限。

DAG的優勢包括極快的交易速度、無區塊時間限制，用戶可隨時處理交易且無交易數量上限，只需確認前序交易即可。由於不需礦工獎勵，手續費極低甚至歸零，僅部分系統會對特殊節點收取微量費用，非常適合微支付應用。DAG取消傳統挖礦流程，電力消耗和環境影響遠低於工作量證明型區塊鏈。此外，DAG展現卓越可擴展性，無區塊時間限制，用戶無須等待。

但DAG亦面臨多重挑戰。去中心化是其核心困難，部分DAG協議含有中心化成分，雖許多專案視之為網路初期的過渡措施，但DAG尚未證明能完全擺脫第三方干預。若缺乏這些保護，網路易受攻擊。此外，DAG技術在大規模實際環境下尚未經過充分驗證，雖已問世數年，仍未如Layer-2等區塊鏈創新般廣泛普及。

結論

有向無環圖是一項創新技術，在加密貨幣領域具備高度潛力。與傳統區塊鏈系統相比，DAG於交易手續費及可擴展性層面有明顯優勢，但整體發展尚未成熟，仍難全面挑戰區塊鏈主導地位。隨著技術持續演進，DAG的更多應用潛力與侷限仍有待進一步探索。儘管如此，DAG已在加密社群引發廣泛關注，眾多業界人士期待其於新興應用場景的表現。整體而言，DAG將作為區塊鏈的補充方案，在特定應用場域憑其獨特特性成為最適選擇。透過實際無環圖案例，可更深入理解該創新技術的應用與未來發展潛力。