DAG（有向无环图）技术

什么是DAG？

　　DAG的全称为“Directed Acyclic Graph”，中文意思为：有向无环图，它由有限个顶点和“有向边”组成，从任意顶点出发，经过若干条有向边，都无法回到该顶点，这种图就是有向无环图。

DAG 在图论中的本意？

　　先从区块链说起。如果你有编程知识背景，肯定知道链表的概念，链表就是一条很多节点链接成的一条链，每个节点中包含指向前一个节点的链接。区块链之所以能连成一条链，是因为新区块中有指向上一个区块的指针，所以说区块链的数据结构是一个链表。但是区块链的问题就在于它是一条线，假设一个区块生成的时间是固定的，那么这样一条线的结构就会造成性能瓶颈。因为每隔这个固定时间，只允许有一个区块添加到链上。所以要提升区块链的性能，大概有两个思路，一个是缩短生成一个区块的时间，而对于采用了 DAG 技术的区块链项目，走的就是另外一个思路了，也就是改变数据的结构，让新数据的添加可以平行进行。

　　DAG 数据结构不是链表，而是 Graph 图。Graph 上有很多节点，也叫做 Vertices 顶点，连接两个节点的叫做 edges 边。链表，Tree ，图是三个复杂度递进的数据结构。链表就是一条有方向的线。Tree 是有分叉的，但是任意两个节点间只有一条路径能到达另外一点，也就是不能形成闭合的图形。而图是可以有闭合的图形的。当然，深入一点说，Tree 也属于 Graph 的一个特例。

区块链中使用 DAG 的基本方式？

1. 第一个功能，交易验证。常见的做法是，DAG 项目会要求后发起交易的人必须选择一个或多个之前的交易来验证。DAG 项目中不会把交易打包成区块，这样每个交易就是一个节点，交易之间的指针就是边，交易历史就形成了一个 DAG 。
2. 第二个是交易验证。如何有人发恶意交易，出现了各种争端，谁来解决呢？基本的共识思路是通过某种规则选择出几十个见证人，让见证人通过 BFT 协议或者其他规则来见证交易。Byteball 项目规则是选出12个实名制的见证人，IOTA 则采用了一个临时的中心化 Coordinator 机制。

3. 第三个是激励。DAG 类的项目中一般没有挖矿，通常的做法是一次性发行所有币。例如，Nano 项目就是通过在创世账户中直接发放的形式，来一次性发行所有的币的。参与验证的机器会获得代币激励。

DAG技术有什么特点？

• 交易速度快：DAG实现的局部处理和并行结算，可以使得交易速度大幅度提升。
• 拓展性强：因为各个节点，无需等待同步其他的节点数据，使得节点很容易答复延展，因此DAG很适用于物联网类项目。
• 作恶难度更大：相比于链式结构，在DAG图式结构中恶意修改的难度会大很多，因为DAG拥有着很多的出度和入度，假如要修改某一个节点，那么对应的出入度都要进行修改。

DAG的优缺点？

• 优点：最明显的就是高速度零费用。DAG 条件下，交易不会打包成区块。每笔交易都是单独被验证的，所以大量的交易验证都可以并行进行。理论上交易吞吐量是没有上限的。用户互相之间互相验证交易，于是 DAG 项目可以实现0手续费交易。这些优点对于 IOTA 这样的服务物联网的区块链项目是非要必要的，因为 IOTA 要处理的是机器和机器之间的交易，通常都是非常高频和小额的交易，如果过程中再收取手续费，就没法进行了。
• 缺点：DAG 这个思路应该说安全性还是有待验证的，各种安全漏洞不断的被曝出。中心化问题也相对比较严重，这一点从上面提过的几个项目达成共识的方式可以看到。