有向非巡回グラフ（DAGs）は、暗号通貨およびブロックチェーン業界での新しい注目の的です。それは、無料かつ高速な取引を提供することで、分散化を異なる方法で解決することを目指しています。

ブロックチェーン技術は今や10年の歴史を持っています。その発端は分散型革命を始め、多くの他の優れた分散台帳技術（DLT）を生み出しました。これらのDLTはブロックチェーンの欠点を解決しようとする点でユニークです。

現在、R3 Corda、Hashgraph、Iota Tangleなど、多くのエキサイティングな分散台帳技術が見つかります。 これらの3つの人気のあるDLTのうち、IotaとHashgraphは有向非巡回グラフ（DAG）を使用しています。

コンピュータサイエンスにおけるDAGとは何ですか？

コンピュータサイエンスでは、DAGは頂点と辺を持つグラフです。グラフは有向であり、各ノードは他のノードに接続されています。これは、コンピュータサイエンティストや数学者が接続性、確率、因果関係をモデル化するのに便利なデータ構造です。

もう1つの重要な側面は、その非巡回的な特徴であり、グラフが完全な回路/サイクルではないことを意味します。これは、同じノードを2回訪れることはできないことを意味します。 DAGは、開始ノードの値が終了ノードの値よりも低い場合にトポロジカル順序付けを妨げます。

暗号通貨やブロックチェーンにおけるDAGとは何ですか？

DAGは仮想通貨や他の分散台帳技術（DLT）の設計にも役立ちます。それは、従来のブロックチェーン手法と比較して高速だからです。

ブロックチェーンでは、情報を保存および取得するためにブロックが作成されて接続されます。一方、DAGは頂点とエッジを使用します。これは、頂点が暗号通貨やブロックチェーン取引を保存することを意味します。DAGはトポロジカルであるため、記録された頂点は互いに重なり合っています。

DAGを活用した暗号通貨やDLTは、Proof-of-work（PoW）を使用しても使用しなくても機能することができます。マイニングなしで分散台帳技術を稼働させる可能性は、特にイーサリアムなどの従来のブロックチェーンソリューションと比較して、より速く、より省エネなアプローチを意味します。

その他にも、DAGはデータの保存効率性をもたらし、オンライン決済や取引におけるブロックチェーンの代替手段として既に見られています。

最後に、DAGノード/頂点の作成により、トランザクション処理が即座に行われます。要するに、DAGはより良いネットワークの安定性と拡張性をもたらします。

有向非循環グラフはどのように機能しますか？

仮想通貨におけるDAGは、情報を頂点（ノード）に格納することで機能します。ここで、ノード構造は取引情報を表します。ブロックの概念が存在しないため、ブロックの生成、検証、およびブロックチェーンの拡張にはマイニングが必要ありません。DAGでは、取引はお互いに構築された頂点に即座に書き込まれます。

DAGを活用する暗号通貨は、取引を検証し、ある種のコンセンサスを確保するために、プルーフ・オブ・ワーク（POW）または他のコンセンサスアルゴリズムを使用します。

理解を深めるために例を挙げてみましょう。

トレーダーであるジョンは、DAG パワードの暗号通貨を別の人物であるスライに送金することで新しい取引を行いました。新しい取引が生まれると、DAG はそれを以前の取引に参照して検証する必要があります。複数の取引に対して参照が行われ、取引の確かな証拠を保証します。

DAG パワードの暗号通貨や DLT におけるコンセンサス アルゴリズムは、ノードがトランザクションの検証を行う権限を決定するために tips に依存しています。そのため、ノードはトランザクションの検証において重要な意見を持ち、選択は蓄積された重み（確認数）に基づいて行われます。

ジョンの取引は、ジョン自身か、ジョンの取引に基づいて構築された他の誰かが参照するまで、未確認のままです。実際には、より重いノードのみが取引を確認し続け、適切なネットワークの成長を確保する可能性が高いです。

DAGは二重支出をどのように防止しますか？

最後に、DAGノードは二重支払いを検出する能力を持っています。それは古い取引を検証し、送信者の十分な残高を探し、送信者の最初のDAG取引までさかのぼります。送信者の残高が十分でない場合、取引を拒否します。DAGは、複数のパスが存在する場合でも、単一のパスを検証する必要があります。一方、ブロックチェーンの二重支払い保護は適切ですが、DAGよりもはるかに多くのコスト（エネルギーと時間の面で）がかかる可能性があります。

DAGの見た目を視覚的に確認するには、以下の画像を参照してください。

DAGのアルゴリズムは、複数の枝が互いに認識していない問題を克服するために、常に重い蓄積重量を持つノードを優先します。これにより、新しいトランザクションはほとんど常に先端を介して接続され、常に古いトランザクションを参照して検証されます。選択的なアプローチは、ネットワークが成長するにつれて、より弱いパスを破棄し、それらを削除します。

ブロックチェーンを調べると、システムへの信頼を確保するために、取引は6回の確認後に「使用済み」と見なされます。

要約すると、DAGは以下のことを行います:

• 重い蓄積重量を持つノードを選択します。
• 前の取引の経路に従って、ヒントが二重支出されておらず、十分な支出残高があることを確認します。
• 満足したらトランザクションをネットワークに追加します。

DAG DLTユースケース

Iotaタングル

Iotaは、DAGコンセンサスアルゴリズムであるTangleを実装しています。 それは、2つ前の取引に接続して検証するという単純なルールに従います。 このアプローチは、ネットワークを各追加取引で強化するため有益です。 また、コンセンサスに達するためのマイニングは必要ありません。

二重支払いを防ぐために、取引が取引の1/3ではないものが含まれています。これにより、誰もが全体のチェーンを制御して二重支払いすることができなくなります。

しかし、IoTaタングルは完全に分散化されていないため、中央ノード「コーディネーター」を使用しています。それでも、トランザクションを監視し、競合が発生しないように全ネットワークを支援しています。

ヘデラハッシュグラフ

ハデラハッシュグラフは、ブロックチェーンの代わりにDAGを使用することで異なるアプローチを採用したパブリックエンタープライズ分散台帳技術です。Iotaタングルと同様に、本当に分散化されていません。代わりに、Google、Boeing、Deutsche Telekomを含むグローバルビジネスリーダーズカウンシルがそれを監督しています。

Hashgraphは、アンダーザフッドでゴシッププロトコルを利用しています。このプロトコルでは、ノードが情報を共有し、トランザクションを承認するための合意に達します。各トランザクションが追加されるたびに、分散台帳に監査トレイルが追加されます。

DAGクリプトユースケース

Obyte

Obyteは、DAGベースの台帳を使用する人気のある暗号通貨です。取引の中間業者を介さずに作業を行います。ただし、二重支出からネットワークを保護するために検証者システムを使用しています。

ナノ

Nanoは、ブロックラティスとして知られる有向非循環グラフを使用するゼロフリーの分散プラットフォームです。ネットワークは高速で、それに関連する手数料はありません。そのアーキテクチャはブロックチェーンとDAGのミックスであり、したがって箱から分散化を提供します。

DAG vs. ブロックチェーン

DAGとブロックチェーンは基本的に異なるアプローチです。ただし、両者とも分散台帳技術の範疇に属しています。より良い理解を得るために、以下でそれらの違いについて議論しましょう。

構造

ブロックチェーンアプローチネットワーク構造は、ブロックチェーンを介して接続されたノードで構成されています。この時系列順序は変更できません。さらに、トランザクションはブロックにまとめられ、その中に検証が格納されます。新しいトランザクションが発生すると、それらはブロックに追加され、前のブロックに添付されて検証目的で使用されます。

一方、DAGは、各ノードが取引を表すトポロジカルなアプローチに従います。ノードの連鎖は、古い取引を参照し、二重支払いを防ぐ方法として機能します。ツリー構造には複数のパスがある可能性があります。ただし、新しい取引は検証を受けるために1つのパスの追跡のみが必要です。

コンセンサス

ブロックチェーンベースのDLTは、Proof-of-Workに大きく依存しています。参加ノードは、コンピューターを多く必要とし、リソースを消費するマイニング作業を行う必要があります。参加するマイナーは、取引を検証するための報酬を受け取ります。

DAGのアプローチは、各トランザクションを個別に検証することです。前のトランザクションを検証知識として使用します。検証者とマイナーが参加します。また、トランザクションはほとんど無料です。

DAGの利点と欠点

このセクションでは、DAGの利点と欠点について詳しく見ていきます。

DAGの長所

• DAGは、頂点を追加するためのマイナーを必要としないため、高速です。さらに、DAGのトポロジカルアプローチにより、古いトランザクションパスを素早くチェックして二重支出を防ぐことができます。
• DAGはマイニングを使用しないため、環境に優しいです。
• マイナーの不在のため、DAGにはトランザクションの検証に関連する手数料がほとんどないかゼロです。
• DAGは非常にスケーラブルであり、従来のブロックチェーンネットワークよりもはるかに多くのトランザクションを1秒あたり処理できます。

DAGコンセン

• DAGのアイデアは、それを半中央集権化されたものとし、本当に分散化されたものではありません。ほとんどのDAGプロトコルは中央集権的な性質を持っています。

最終的な考え

有向非巡回グラフ（DAG）は優れたブロックチェーンの代替手段です。ブロックチェーンに関連する主要な問題を解決し、迅速かつ効果的な分散台帳技術を提供します。ただし、完全に分散化されているわけではありません。取引や紛争を監督し、すべてをルールの下に保つために、評議会や中央ノードに依存しています。