डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र्स में डायरेक्टेड एसाइक्लिक ग्राफ (DAGs) को समझना

एक डायरेक्टेड एसाइक्लिक ग्राफ (DAG) एक गणितीय और कम्प्यूटेशनल डेटा संरचना है जिसमें वर्टिकल (या नोड्स) और किनारों (edges) का एक सेट होता है, जहाँ प्रत्येक किनारे की एक दिशा होती है, और किसी भी नोड से शुरू करके निर्देशित किनारों के अनुक्रम का पालन करना असंभव है जो अंततः उसी नोड पर वापस ले जाए। सरल शब्दों में, इसमें कोई चक्रीय पथ (cyclical paths) नहीं होते हैं। एक फ्लोचार्ट की कल्पना करें जहाँ तीर केवल आगे बढ़ते हैं, कभी भी पिछले चरण पर वापस जाने वाला लूप नहीं बनाते। DAG में प्रत्येक नोड आमतौर पर एक घटना या डेटा के एक टुकड़े का प्रतिनिधित्व करता है, और निर्देशित किनारे इन घटनाओं के बीच एक संबंध या निर्भरता का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो आमतौर पर यह दर्शाते हैं कि एक घटना दूसरी से पहले हुई थी, या एक ट्रांजैक्शन दूसरे को संदर्भित (reference) करता है।

जब डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र टेक्नोलॉजी (DLT) पर लागू किया जाता है, तो DAGs ट्रांजैक्शन को संरचना और मान्य करने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करते हैं, जो पारंपरिक ब्लॉकचेन के रैखिक, ब्लॉक-आधारित आर्किटेक्चर से काफी अलग है। ट्रांजैक्शन को ब्लॉकों में समूहित करने और फिर उन्हें एक श्रृंखला में क्रमिक रूप से जोड़ने के बजाय, DAG-आधारित लेज़र में अक्सर व्यक्तिगत ट्रांजैक्शन या ट्रांजैक्शन के छोटे समूह ग्राफ के 'नोड्स' बनाते हैं, और ये ट्रांजैक्शन सीधे पिछले वाले को संदर्भित और मान्य करते हैं। यह परस्पर जुड़ी, गैर-रैखिक संरचना ही मुख्य रूप से DAGs को ब्लॉकचेन तकनीक के विकल्प के रूप में अलग करती है। घटनाओं के सुसंगत और अपरिवर्तनीय क्रम को बनाए रखने के लिए इसकी 'एसाइक्लिक' प्रकृति महत्वपूर्ण है, यह सुनिश्चित करते हुए कि लूप बनाकर ट्रांजैक्शन को फिर से नहीं लिखा जा सकता या डबल-स्पेंड नहीं किया जा सकता।

डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र टेक्नोलॉजी के लिए DAGs क्यों प्रासंगिक हैं

ब्लॉकचेन तकनीक का मुख्य नवाचार केंद्रीय प्राधिकरण पर निर्भरता के बिना एक सुरक्षित, अपरिवर्तनीय और विकेंद्रीकृत लेज़र बनाने की इसकी क्षमता में निहित है। हालाँकि, जैसे-जैसे क्रिप्टोकरेंसी की लोकप्रियता और उपयोग बढ़ा, मूल ब्लॉकचेन डिज़ाइन की कुछ सीमाएँ स्पष्ट होने लगीं। ये सीमाएँ अक्सर स्केलेबिलिटी (scalability), ट्रांजैक्शन की गति और लागत के इर्द-गिर्द घूमती हैं। DAGs एक आशाजनक विकल्प के रूप में उभरे, जिसका लक्ष्य उस मौलिक डेटा संरचना की पुनर्कल्पना करके इन चुनौतियों का समाधान करना है जिस पर डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र बनाए जाते हैं।

DAG की अंतर्निहित संरचना ट्रांजैक्शन प्रोसेसिंग के एक अलग प्रतिमान (paradigm) की अनुमति देती है। जबकि एक ब्लॉकचेन ट्रांजैक्शन को बैचों (ब्लॉकों) में प्रोसेस करता है और उन्हें एक के बाद एक जोड़ता है, एक DAG सैद्धांतिक रूप से ट्रांजैक्शन को समानांतर (parallel) में प्रोसेस कर सकता है, जिससे संभावित रूप से बहुत अधिक थ्रूपुट की अनुमति मिलती है। यह आर्किटेक्चरल बदलाव DLTs को कई मौजूदा ब्लॉकचेन नेटवर्क की तुलना में प्रति सेकंड ट्रांजैक्शन (TPS) की काफी अधिक मात्रा को संभालने में सक्षम बना सकता है, जिससे माइक्रो-ट्रांजैक्शन या इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) अनुप्रयोगों जैसे उच्च ट्रांजैक्शन दरों की आवश्यकता वाले उपयोग के मामलों में व्यापक रूप से अपनाने का मार्ग प्रशस्त होता है।

DAGs की मुख्य विशेषताएं

  • डायरेक्टेड (Directed): नोड्स के बीच प्रत्येक कनेक्शन (किनारे) की एक विशिष्ट दिशा होती है, जो प्रवाह या निर्भरता को इंगित करती है, अक्सर एक पुराने ट्रांजैक्शन से नए की ओर, या एक वैलिडेटिंग ट्रांजैक्शन से वैलिडेटेड की ओर।
  • एसाइक्लिक (Acyclic): ग्राफ के भीतर कोई लूप या चक्र नहीं होते हैं। यह ट्रांजैक्शन की अखंडता और क्रम सुनिश्चित करने के लिए मौलिक है, ऐसी स्थितियों को रोकता है जहाँ एक ट्रांजैक्शन खुद को या बाद के ट्रांजैक्शन को संदर्भित कर सकता है, जो अंतिमता (finality) को कमजोर करेगा और कमजोरियाँ पैदा करेगा।
  • ग्राफ (Graph): यह संरचना नोड्स (व्यक्तिगत ट्रांजैक्शन या घटनाओं का प्रतिनिधित्व करने वाले) का एक संग्रह है जो किनारों (संबंधों या सत्यापन का प्रतिनिधित्व करने वाले) द्वारा आपस में जुड़े होते हैं, जो एक साधारण रैखिक श्रृंखला के बजाय एक जटिल, बुना हुआ नेटवर्क बनाते हैं।

ब्लॉकचेन की अड़चनें: विकल्प क्यों उभरे

DAGs के मूल्य प्रस्ताव की सराहना करने के लिए, उन सीमाओं को समझना आवश्यक है जो पारंपरिक ब्लॉकचेन आर्किटेक्चर लगा सकती हैं, विशेष रूप से उच्च-मांग वाले परिदृश्यों में।

ब्लॉकचेन की संरचना का संक्षिप्त विवरण

एक ब्लॉकचेन एक वितरित, अपरिवर्तनीय लेज़र है जिसमें रिकॉर्ड की एक बढ़ती हुई सूची होती है, जिसे ब्लॉक कहा जाता है, जो क्रिप्टोग्राफी का उपयोग करके एक साथ जुड़े होते हैं। प्रत्येक ब्लॉक में आमतौर पर एक टाइमस्टैम्प, ट्रांजैक्शन डेटा और पिछले ब्लॉक का क्रिप्टोग्राफिक हैश होता है। यह एक रैखिक, छेड़छाड़-रोधी श्रृंखला बनाता है जहाँ पिछले ब्लॉकों की अखंडता पूरे लेज़र की अखंडता सुनिश्चित करती है। नए ब्लॉकों को मान्य करने और नेटवर्क की सुरक्षा और विकेंद्रीकरण बनाए रखने के लिए प्रूफ ऑफ वर्क (PoW) या प्रूफ ऑफ स्टेक (PoS) जैसे कंसेंसस मैकेनिज्म का उपयोग किया जाता है।

पारंपरिक ब्लॉकचेन की सीमाएँ

क्रांतिकारी होने के बावजूद, कई शुरुआती ब्लॉकचेन के डिज़ाइन सिद्धांत, विशेष रूप से PoW का उपयोग करने वाले, कुछ अंतर्निहित सीमाएँ पेश करते हैं:

  1. स्केलेबिलिटी (प्रति सेकंड ट्रांजैक्शन - TPS): ब्लॉकचेन ट्रांजैक्शन को क्रमिक बैचों में प्रोसेस करते हैं। वह गति जिस पर नए ब्लॉकों को माइन किया जा सकता है और श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है, साथ ही प्रत्येक ब्लॉक का सीमित आकार, प्रति सेकंड नेटवर्क द्वारा संभाले जाने वाले कुल ट्रांजैक्शन की संख्या को सीमित करता है। उदाहरण के लिए, बिटकॉइन आमतौर पर लगभग 7 TPS प्रोसेस करता है, और एथेरियम लगभग 15-30 TPS (एथेरियम 2.0 अपग्रेड से पहले), जो वीज़ा (हजारों TPS का औसत) जैसे वैश्विक भुगतान प्रणालियों की आवश्यकताओं से बहुत कम है।
  2. ट्रांजैक्शन फीस: माइनर्स या वैलिडेटर्स को ट्रांजैक्शन प्रोसेस करने के लिए प्रोत्साहित करने के लिए, उपयोगकर्ताओं को अक्सर ट्रांजैक्शन फीस का भुगतान करना पड़ता है। नेटवर्क की अधिक भीड़ की अवधि के दौरान, ये फीस नाटकीय रूप से बढ़ सकती है, जिससे छोटे ट्रांजैक्शन किफायती नहीं रह जाते और उपयोगकर्ता अनुभव प्रभावित होता है।
  3. लेटेंसी (पुष्टि का समय): ब्लॉकचेन पर एक ट्रांजैक्शन को "फाइनल" माने जाने के लिए, अक्सर ट्रांजैक्शन वाले ब्लॉक के ऊपर कई बाद के ब्लॉकों को जोड़ने की आवश्यकता होती है। इसमें ब्लॉकचेन और आवश्यक सुरक्षा स्तर के आधार पर मिनटों से घंटों तक का समय लग सकता है, जिससे यह तत्काल भुगतान के लिए अनुपयुक्त हो जाता है।
  4. ऊर्जा की खपत (PoW): बिटकॉइन जैसे PoW-आधारित ब्लॉकचेन को नेटवर्क को सुरक्षित करने के लिए भारी मात्रा में कम्प्यूटेशनल पावर की आवश्यकता होती है। इस ऊर्जा-गहन प्रक्रिया ने महत्वपूर्ण पर्यावरणीय चिंताएँ पैदा की हैं और अधिक ऊर्जा-कुशल विकल्पों के अनुसंधान को प्रेरित किया है।
  5. फ्रंट-रनिंग और माइनर एक्सट्रैक्टेबल वैल्यू (MEV): कुछ ब्लॉकचेन डिज़ाइनों में, माइनर्स या वैलिडेटर्स लाभ प्राप्त करने के लिए रणनीतिक रूप से ब्लॉक के भीतर ट्रांजैक्शन को व्यवस्थित कर सकते हैं, जिससे विकेंद्रीकृत वित्त (DeFi) में फ्रंट-रनिंग जैसे मुद्दे पैदा होते हैं।

इन सीमाओं ने वैकल्पिक डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र आर्किटेक्चर की खोज को बढ़ावा दिया जो "ब्लॉकचेन अड़चन" को दूर कर सकें और विकेंद्रीकरण और सुरक्षा से समझौता किए बिना अधिक दक्षता प्रदान कर सकें। इस खोज में DAGs सबसे आशाजनक उम्मीदवारों में से एक के रूप में उभरे।

DAGs ब्लॉकचेन से कैसे अलग हैं: एक मौलिक वास्तुशिल्प परिवर्तन

DAGs और ब्लॉकचेन के बीच का अंतर केवल सतही नहीं है; यह एक मौलिक भिन्नता का प्रतिनिधित्व करता है कि डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र कैसे संरचित और बनाए रखे जाते हैं, और कंसेंसस कैसे प्राप्त किया जाता है।

संरचना (Structure)

  • ब्लॉकचेन: एक सीधी रेखा में जुड़े डिब्बों (ब्लॉकों) वाली ट्रेन की कल्पना करें। प्रत्येक डिब्बे में यात्रियों (ट्रांजैक्शन) के लिए एक निश्चित क्षमता होती है और इसे क्रम में जोड़ा जाना चाहिए। यदि एक डिब्बा भर गया है, तो आप अगले का इंतज़ार करते हैं।
  • DAG: व्यक्तिगत बिंदुओं (ट्रांजैक्शन) के एक विशाल, परस्पर जुड़े नेटवर्क की कल्पना करें। प्रत्येक नया बिंदु कई पिछले बिंदुओं से जुड़ सकता है, जैसे राजमार्ग पर चलने वाली व्यक्तिगत कारें, जिनमें से प्रत्येक अपने से पहले गुजरने वाली कुछ कारों की पुष्टि करती है। यहाँ कोई एक मुख्य 'सड़क' नहीं है बल्कि एक जाल बनाने वाले कई रास्ते हैं।

कंसेंसस मैकेनिज्म (Consensus Mechanism)

जिस तरह से एक डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र ट्रांजैक्शन की वैधता और क्रम पर समझौते पर पहुँचता है, वह उसका कंसेंसस मैकेनिज्म है।

  • ब्लॉकचेन:
    • माइनर्स/वैलिडेटर्स: PoW में, माइनर्स एक नया ब्लॉक बनाने के लिए क्रिप्टोग्राफिक पहेली को हल करने के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। PoS में, वैलिडेटर्स को उनकी स्टेक की गई क्रिप्टोकरेंसी के आधार पर चुना जाता है।
    • क्रमिक पुष्टि (Sequential Confirmation): ट्रांजैक्शन को एक ब्लॉक में बंडल किया जाता है। एक बार ब्लॉक बनने और प्रसारित होने के बाद, अन्य नोड्स इसे सत्यापित करते हैं और इसे अपनी श्रृंखला की प्रति में जोड़ते हैं। यह प्रक्रिया स्वाभाविक रूप से क्रमिक है।
    • ग्लोबल स्टेट: सभी नोड्स पूरे लेज़र की लगभग समान प्रति बनाए रखते हैं, जो ब्लॉक दर ब्लॉक अपडेट की जाती है।
  • DAG:
    • स्व-सत्यापन/स्थानीय कंसेंसस: कई DAG-आधारित प्रणालियों में ब्लॉकचेन के अर्थ में पारंपरिक माइनर्स या वैलिडेटर्स नहीं होते हैं। इसके बजाय, जब एक नया ट्रांजैक्शन सबमिट किया जाता है, तो अक्सर उसे एक या अधिक पिछले अपुष्ट (unconfirmed) ट्रांजैक्शन को "अनुमोदित" या "मान्य" करने की आवश्यकता होती है। ऐसा करके, नया ट्रांजैक्शन नेटवर्क की सुरक्षा और पुष्टि में योगदान देता है।
    • समानांतर प्रोसेसिंग (Parallel Processing): चूंकि ट्रांजैक्शन ब्लॉक के भरने या माइन होने का इंतज़ार किए बिना स्वतंत्र रूप से पिछले ट्रांजैक्शन को संदर्भित कर सकते हैं, इसलिए कई ट्रांजैक्शन को एक साथ प्रोसेस किया जा सकता है और ग्राफ में जोड़ा जा सकता है।
    • वितरित "वजन" (Distributed Weight): एक ट्रांजैक्शन का "वजन" या "सुरक्षा" आमतौर पर बढ़ जाता है क्योंकि अधिक बाद के ट्रांजैक्शन इसे अनुमोदित करते हैं। एक ट्रांजैक्शन अधिक अपरिवर्तनीय और पुष्ट हो जाता है क्योंकि इसे उस पर बने नए ट्रांजैक्शन से अधिक संदर्भ मिलते हैं। उदाहरणों में शामिल हैं:
      • IOTA का Tangle: प्रत्येक नया ट्रांजैक्शन दो पिछले अपुष्ट ट्रांजैक्शन को मान्य करता है, जिससे एक जाल (mesh) बनता है।
      • Nano का Block-Lattice: प्रत्येक खाते की अपनी ट्रांजैक्शन श्रृंखला होती है (एक "ब्लॉक-लैटिस"), और ट्रांजैक्शन भेजने में दूसरे खाते की श्रृंखला पर भेजना शामिल होता है, जो पिछले ट्रांजैक्शन की पुष्टि करता है।
      • Constellation का Hypergraph: इसका उद्देश्य "नेटवर्क का नेटवर्क" बनना है, जो विभिन्न डेटा प्रकारों और ट्रांजैक्शन भार को संभालने के लिए बहु-स्तरीय DAG का उपयोग करता है।

स्केलेबिलिटी

  • ब्लॉकचेन: निश्चित ब्लॉक समय और ब्लॉक आकार के कारण स्केलेबिलिटी अक्सर एक अड़चन होती है। इन मापदंडों को बहुत अधिक बढ़ाने से केंद्रीकरण हो सकता है क्योंकि कम नोड्स बड़े डेटा को प्रबंधित कर सकते हैं।
  • DAG: कई DAG डिज़ाइन स्वाभाविक रूप से अधिक स्केलेबिलिटी प्रदान करते हैं। जैसे-जैसे नेटवर्क पर अधिक ट्रांजैक्शन सबमिट किए जाते हैं, अधिक "काम" (सत्यापन) किया जाता है, जिससे सैद्धांतिक रूप से तेज़ पुष्टि समय और उच्च ट्रांजैक्शन थ्रूपुट हो सकता है। इसे अक्सर "समानांतरवाद के माध्यम से स्केलेबिलिटी" या "जितनी अधिक गतिविधि, उतनी ही तेज़ गति" कहा जाता है।

ट्रांजैक्शन फीस

  • ब्लॉकचेन: अधिकांश पारंपरिक ब्लॉकचेन नेटवर्क प्रतिभागियों (माइनर्स/वैलिडेटर्स) को प्रोत्साहित करने और स्पैम को रोकने के लिए ट्रांजैक्शन फीस पर निर्भर करते हैं।
  • DAG: कई DAG परियोजनाओं द्वारा प्रचारित एक महत्वपूर्ण लाभ ट्रांजैक्शन फीस का उन्मूलन है। चूंकि ट्रांजैक्शन सत्यापन अक्सर एक नया ट्रांजैक्शन सबमिट करने के लिए एक अंतर्निहित आवश्यकता होती है (जैसे, पिछले वाले को मान्य करके), इसलिए बाहरी प्रोत्साहन भुगतान की कोई आवश्यकता नहीं होती है। यह DAGs को विशेष रूप से माइक्रो-ट्रांजैक्शन और मशीन-टू-मशीन भुगतान के लिए आकर्षक बनाता है।

पुष्टि का समय (Confirmation Times)

  • ब्लॉकचेन: आवश्यक पुष्टि की संख्या के आधार पर, मजबूत अंतिमता के लिए कई मिनटों से लेकर एक घंटे तक का समय लग सकता है।
  • DAG: संभावित रूप से बहुत तेज़। ट्रांजैक्शन नेटवर्क गतिविधि और विशिष्ट DAG कार्यान्वयन के आधार पर सेकंड या सब-सेकंड में पुष्टि का पर्याप्त स्तर (उन्हें संदर्भित करने वाले पर्याप्त बाद के ट्रांजैक्शन) प्राप्त कर सकते हैं।

DAG-आधारित प्रणालियों में प्रमुख अवधारणाएं और तंत्र

DAGs का अनूठा आर्किटेक्चर मौलिक DLT चुनौतियों, विशेष रूप से ट्रांजैक्शन सत्यापन, अपरिवर्तनीयता और सुरक्षा के संबंध में विभिन्न दृष्टिकोणों की आवश्यकता पैदा करता है।

ट्रांजैक्शन सत्यापन (Transaction Validation)

कई DAG-आधारित प्रणालियों में, ट्रांजैक्शन को मान्य करने की जिम्मेदारी माइनर्स/वैलिडेटर्स के एक समर्पित समूह से हटकर स्वयं उपयोगकर्ताओं पर आ जाती है। जब कोई उपयोगकर्ता एक नया ट्रांजैक्शन जारी करना चाहता है, तो उन्हें अक्सर निम्न की आवश्यकता होती है:

  1. टिप्स का चयन करें (Select Tips): ग्राफ के किनारे से एक या अधिक अपुष्ट ट्रांजैक्शन (जिन्हें अक्सर "टिप्स" कहा जाता है) की पहचान करें जिन्हें उनका नया ट्रांजैक्शन अनुमोदित करेगा। इस चयन प्रक्रिया में ऐसे एल्गोरिदम शामिल हो सकते हैं जिन्हें उन टिप्स को चुनने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो नेटवर्क की समग्र प्रगति और सुरक्षा को अधिकतम करते हैं।
  2. प्रूफ ऑफ वर्क (या समान) करना: स्पैम को रोकने और कम्प्यूटेशनल प्रयास का एक न्यूनतम स्तर सुनिश्चित करने के लिए, उपयोगकर्ता को अपने ट्रांजैक्शन के लिए विशिष्ट एक छोटा, स्थानीय प्रूफ ऑफ वर्क या अन्य संसाधन-गहन कार्य करने की आवश्यकता हो सकती है। यह आमतौर पर ब्लॉकचेन-व्यापी PoW की तुलना में बहुत हल्का होता है।
  3. संलग्न करना और प्रसारित करना: नया ट्रांजैक्शन, अनुमोदित टिप्स को संदर्भित करते हुए, फिर ग्राफ से जुड़ जाता है और नेटवर्क पर प्रसारित हो जाता है। इसे प्राप्त करने वाले नोड्स PoW और संदर्भित टिप्स की वैधता को सत्यापित करेंगे।

जैसे-जैसे अधिक ट्रांजैक्शन जोड़े जाते हैं, पुराने को संदर्भित करते हुए, एक ट्रांजैक्शन की "गहराई" और "वजन" बढ़ता है, जो इसकी बढ़ती पुष्टि और सुरक्षा का संकेत देता है।

अपरिवर्तनीयता (Immutability) प्राप्त करना

DAG में अपरिवर्तनीयता ब्लॉकों की एक एकल, क्रिप्टोग्राफिक रूप से जुड़ी श्रृंखला का हिस्सा बनकर नहीं, बल्कि इसे संदर्भित करने वाले कई बाद के ट्रांजैक्शन के माध्यम से ग्राफ के भीतर गहराई से समाहित होकर प्राप्त की जाती है।

  • संचयी भार (Cumulative Weight): प्रत्येक ट्रांजैक्शन जो पिछले ट्रांजैक्शन को अनुमोदित करता है, उस पिछले ट्रांजैक्शन में "वजन" जोड़ता है। जितने अधिक ट्रांजैक्शन अप्रत्यक्ष या प्रत्यक्ष रूप से एक पुराने ट्रांजैक्शन को अनुमोदित करते हैं, उतना ही अधिक "वजन" वह जमा करता है। पर्याप्त संचयी भार वाले ट्रांजैक्शन को पुष्ट और व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तनीय माना जाता है, क्योंकि उस पर बने सभी ट्रांजैक्शन को पूर्ववत करने के लिए भारी मात्रा में कम्प्यूटेशनल प्रयास की आवश्यकता होगी।
  • फोर्क्स की अनुपस्थिति: ब्लॉकचेन के विपरीत जहाँ फोर्क्स हो सकते हैं (श्रृंखला में अस्थायी विभाजन), अधिकांश DAGs को एक एकल, सुसंगत लेज़र स्थिति की ओर अभिसरण (converge) करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। कंसेंसस एल्गोरिदम आमतौर पर यह सुनिश्चित करता है कि परस्पर विरोधी ट्रांजैक्शन दोनों महत्वपूर्ण पुष्टि प्राप्त नहीं कर सकते।

सुरक्षा विचार (Security Considerations)

स्केलेबिलिटी की पेशकश करते हुए, DAGs नई सुरक्षा चुनौतियाँ पेश करते हैं जिन्हें सावधानीपूर्वक डिज़ाइन की आवश्यकता होती है:

  • डबल-स्पेंडिंग रोकथाम: किसी भी डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र के लिए प्राथमिक चिंता एक उपयोगकर्ता को एक ही फंड को दो बार खर्च करने से रोकना है। DAGs में, इसे आमतौर पर निम्न द्वारा संबोधित किया जाता है:
    • टिप सिलेक्शन एल्गोरिदम: यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि नए ट्रांजैक्शन हमेशा ग्राफ के वैध, गैर-परस्पर विरोधी हिस्सों पर बने रहें।
    • परस्पर विरोधी ट्रांजैक्शन समाधान: यदि दो परस्पर विरोधी ट्रांजैक्शन जारी किए जाते हैं, तो नेटवर्क के पास एक को पहचानने और अंततः त्यागने के लिए एक तंत्र होना चाहिए, आमतौर पर उसे प्राथमिकता देकर जो अधिक संचयी भार या अनुमोदन प्राप्त करता है।
    • नोड ऑब्जर्वेंस: नेटवर्क का प्रत्येक नोड केवल वैध ट्रांजैक्शन को देखने और प्रसारित करने के लिए जिम्मेदार है, और उनके द्वारा पहचाने जाने वाले किसी भी परस्पर विरोधी ट्रांजैक्शन को खारिज कर देता है।
  • सिबिल हमले (Sybil Attacks): सिबिल हमले में एक एकल इकाई नेटवर्क पर असंगत प्रभाव प्राप्त करने के लिए कई नकली पहचान बनाती है। उन प्रणालियों में जहाँ ट्रांजैक्शन सत्यापन उपयोगकर्ताओं द्वारा किया जाता है, एक सिबिल हमलावर पुष्टि को प्रभावित करने या डबल-स्पेंड करने के लिए कई ट्रांजैक्शन उत्पन्न कर सकता है। DAG डिज़ाइनों में अक्सर इसे कम करने के लिए स्थानीय PoW या प्रतिष्ठा प्रणाली जैसे उपाय शामिल होते हैं।
  • अटैक वेक्टर्स (जैसे, 51% हमले के बराबर): हालांकि यह एक एकल श्रृंखला पर पारंपरिक "51% हमला" नहीं है, एक DAG में एक शक्तिशाली हमलावर संभावित रूप से नेटवर्क के ट्रांजैक्शन जारी करने के एक महत्वपूर्ण हिस्से को नियंत्रित कर सकता है, जिससे वे निम्न कर सकते हैं:
    • डबल-स्पेंड करना: एक परस्पर विरोधी ट्रांजैक्शन जारी करके और फिर वैध ट्रांजैक्शन की तुलना में उस पर तेज़ी से अधिक "वजन" बनाकर।
    • ट्रांजैक्शन को सेंसर करना: विशिष्ट वैध ट्रांजैक्शन को अनुमोदित करने से इनकार करके। इन हमलों को आमतौर पर मजबूत टिप सिलेक्शन एल्गोरिदम डिज़ाइन करके और यह सुनिश्चित करके कम किया जाता है कि दुर्भावनापूर्ण ट्रांजैक्शन उत्पन्न करने की लागत संभावित लाभ से अधिक हो।

केंद्रीकरण की चिंताएं

शुरुआती चरणों के दौरान नेटवर्क को बूटस्ट्रैप करने या सुरक्षा बढ़ाने के लिए पेश किए गए केंद्रीकरण के पहलुओं के संबंध में कुछ शुरुआती DAG कार्यान्वयनों को आलोचना का सामना करना पड़ा है। उदाहरण के लिए, कुछ प्रणालियाँ अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान करने या उचित टिप चयन सुनिश्चित करने के लिए "कोऑर्डिनेटर" (coordinator) या विश्वसनीय नोड्स के एक विशिष्ट सेट का उपयोग कर सकती हैं, विशेष रूप से तब जब नेटवर्क गतिविधि कम हो। इन परियोजनाओं का लक्ष्य आम तौर पर नेटवर्क के बढ़ने और परिपक्व होने के साथ समय के साथ विकेंद्रीकृत होना होता है।

DAG आर्किटेक्चर के लाभ और हानियाँ

DAG-आधारित डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र पारंपरिक ब्लॉकचेन का एक सम्मोहक विकल्प पेश करते हैं, जो पेशेवरों और विपक्षों का एक अलग सेट लाते हैं।

लाभ

  1. उच्च स्केलेबिलिटी: यह यकीनन सबसे महत्वपूर्ण लाभ है। ट्रांजैक्शन की समानांतर प्रोसेसिंग की अनुमति देकर, DAGs सैद्धांतिक रूप से प्रति सेकंड ट्रांजैक्शन की बहुत अधिक मात्रा को संभाल सकते हैं। जैसे-जैसे अधिक प्रतिभागी जुड़ते हैं और ट्रांजैक्शन जारी करते हैं, नेटवर्क की क्षमता और गति वास्तव में बढ़ सकती है, जो ब्लॉकचेन के विपरीत है जहाँ बढ़ती मांग अक्सर भीड़ का कारण बनती है।
  2. कम या शून्य ट्रांजैक्शन फीस: कई DAG कार्यान्वयन शुल्क-मुक्त होने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। चूंकि उपयोगकर्ता अक्सर अपना ट्रांजैक्शन सबमिट करने के हिस्से के रूप में पिछले ट्रांजैक्शन को मान्य करते हैं, इसलिए बाहरी माइनर्स या वैलिडेटर्स को भुगतान करने की कोई आवश्यकता नहीं होती है। यह DAGs को माइक्रो-ट्रांजैक्शन और मशीन-टू-मशीन भुगतान के लिए आदर्श बनाता है, जो IoT पारिस्थितिकी तंत्र के लिए महत्वपूर्ण हैं।
  3. तेज़ ट्रांजैक्शन अंतिमता: ब्लॉकों के माइन होने या कई ब्लॉक पुष्टियों की प्रतीक्षा किए बिना, DAGs पर ट्रांजैक्शन कुछ ही सेकंड में, या छोटे ट्रांजैक्शन के लिए तुरंत भी, उच्च स्तर की पुष्टि (पर्याप्त संचयी भार) प्राप्त कर सकते हैं।
  4. ऊर्जा दक्षता: अधिकांश DAG-आधारित प्रणालियाँ पूरे नेटवर्क को सुरक्षित करने के लिए ऊर्जा-गहन प्रूफ ऑफ वर्क माइनिंग पर निर्भर नहीं करती हैं। एक ट्रांजैक्शन के लिए आवश्यक "काम" अक्सर एक छोटा, स्थानीय PoW होता है, जो DAGs को PoW ब्लॉकचेन की तुलना में काफी अधिक पर्यावरण के अनुकूल बनाता।
  5. माइक्रो-ट्रांजैक्शन और IoT अनुप्रयोगों की क्षमता: उच्च स्केलेबिलिटी, शून्य फीस और तेज़ अंतिमता का संयोजन DAGs को इंटरनेट ऑफ थिंग्स में कई उपकरणों के बीच भुगतान और डेटा विनिमय को सक्षम करने के साथ-साथ बहुत छोटे, लगातार ट्रांजैक्शन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है।

हानियाँ

  1. परिपक्वता और बैटल-टेस्टिंग: DLT क्षेत्र में DAG तकनीक ब्लॉकचेन की तुलना में अपेक्षाकृत नई है। सैद्धांतिक रूप से आशाजनक होने के बावजूद, कई DAG परियोजनाएं अभी भी अपने शुरुआती चरण में हैं, और उनकी सुरक्षा और स्केलेबिलिटी के दावे लंबे समय तक चरम स्थितियों में कम "बैटल-टेस्टेड" हैं।
  2. सुरक्षा जटिलता: DAGs के लिए मजबूत और वास्तव में विकेंद्रीकृत कंसेंसस मैकेनिज्म डिज़ाइन करना एक जटिल चुनौती है। पारंपरिक ब्लॉकचेन विधियों पर निर्भर किए बिना डबल-स्पेंडिंग, सिबिल हमलों और अन्य कमजोरियों के खिलाफ सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए अभिनव और अक्सर जटिल क्रिप्टोग्राफिक और एल्गोरिथम समाधानों की आवश्यकता होती है।
  3. विकेंद्रीकरण स्पेक्ट्रम: कुछ शुरुआती DAG कार्यान्वयनों को उनके विकेंद्रीकरण के स्तर के संबंध में आलोचना का सामना करना पड़ा है, विशेष रूप से यदि वे सुरक्षा बनाए रखने या टिप चयन का मार्गदर्शन करने के लिए अपने प्रारंभिक चरणों के दौरान कोऑर्डिनेटर जैसे घटकों पर निर्भर करते हैं। हालांकि कई का लक्ष्य पूर्ण विकेंद्रीकरण है, इसे प्राप्त करना एक क्रमिक प्रक्रिया हो सकती है।
  4. नेटवर्क बूटस्ट्रैपिंग: उपयोगकर्ता-मान्य ट्रांजैक्शन पर भरोसा करने वाले DAGs के लिए एक प्रमुख चुनौती एक नए नेटवर्क को बूटस्ट्रैप करना है। यदि पर्याप्त सक्रिय ट्रांजैक्शन नहीं हैं, तो पुष्टि प्रक्रिया धीमी हो सकती है, जिससे नेटवर्क कम सुरक्षित हो जाता है। इष्टतम प्रदर्शन के लिए अक्सर नेटवर्क गतिविधि के एक निश्चित स्तर की आवश्यकता होती है।
  5. समझ और अपनाना: DAG का वैचारिक मॉडल अक्सर सामान्य उपयोगकर्ताओं के लिए रैखिक ब्लॉकचेन मॉडल की तुलना में समझना अधिक जटिल होता है। यह व्यापक समझ और अपनाने को प्रभावित कर सकता है।

क्रिप्टो में DAGs के वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग और उल्लेखनीय उदाहरण

कई परियोजनाओं ने DAG आर्किटेक्चर को लागू करने का साहस किया है, जिनमें से प्रत्येक का दृष्टिकोण और लक्षित उपयोग मामला थोड़ा अलग है।

Constellation (DAG)

Constellation एक क्रिप्टोकरेंसी प्रोजेक्ट है जो स्पष्ट रूप से अपने टिकर सिंबल के हिस्से के रूप में "DAG" का उपयोग करता है, जो इसके मूलभूत आर्किटेक्चर को उजागर करता है। इसका उद्देश्य पारंपरिक ब्लॉकचेन द्वारा सामना की जाने वाली स्केलेबिलिटी समस्याओं को हल करना है, विशेष रूप से बिग डेटा को संभालने और विभिन्न डेटा स्रोतों के बीच इंटरऑपरेबिलिटी की सुविधा के लिए।

Constellation Hypergraph नामक एक अद्वितीय बहु-स्तरीय DAG आर्किटेक्चर का उपयोग करता है। हाइपरग्राफ को परस्पर जुड़े DAGs का एक नेटवर्क होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो विभिन्न "स्टेट चैनल" या उप-DAGs बनाने की अनुमति देता है जो समानांतर में विभिन्न प्रकार के डेटा और ट्रांजैक्शन को प्रोसेस कर सकते हैं। यह Constellation को उच्च थ्रूपुट और कम लेटेंसी के साथ जटिल डेटा गणना और माइक्रो-सर्विस-ओरिएंटेड आर्किटेक्चर को संभालने में सक्षम बनाता है। यह एंटरप्राइज़ समाधानों, सुरक्षित डेटा विनिमय और विशाल डेटासेट के कुशल सत्यापन को लक्षित करता है, जो एयरोस्पेस, हेल्थकेयर और सप्लाई चेन मैनेजमेंट जैसे उद्योगों के लिए महत्वपूर्ण हैं।

IOTA

IOTA डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र्स के लिए DAG तकनीक को लोकप्रिय बनाने के अग्रदूतों में से एक है, विशेष रूप से अपने "Tangle" आर्किटेक्चर के साथ। टैंगल एक DAG है जहाँ प्रत्येक नया ट्रांजैक्शन सीधे दो पिछले, अपुष्ट ट्रांजैक्शन को अनुमोदित करता है। ऐसा करके, ट्रांजैक्शन सबमिट करने वाले उपयोगकर्ता माइनर्स या ट्रांजैक्शन फीस की आवश्यकता के बिना नेटवर्क की सुरक्षा और पुष्टि प्रक्रिया में योगदान करते हैं। IOTA का प्राथमिक ध्यान इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT), मशीन-टू-मशीन संचार और "मशीन अर्थव्यवस्था" पर है, जहाँ उपकरण सुरक्षित रूप से एक-दूसरे के साथ डेटा और मूल्य का आदान-प्रदान कर सकते हैं। इसका शुल्क-मुक्त, स्केलेबल डिज़ाइन भविष्य के IoT में अपेक्षित अरबों छोटे ट्रांजैक्शन के लिए विशेष रूप से आकर्षक है।

Nano

Nano एक और प्रमुख DAG-आधारित क्रिप्टोकरेंसी प्रोजेक्ट है जो तेज़, शुल्क-मुक्त और स्केलेबल भुगतान प्रदान करने पर केंद्रित है। इसका आर्किटेक्चर, जिसे Block-Lattice के रूप में जाना जाता है, प्रत्येक खाते को अपना व्यक्तिगत ब्लॉकचेन ("ब्लॉक-लैटिस") प्रदान करता है। जब कोई उपयोगकर्ता फंड भेजता है, तो वे अपनी श्रृंखला पर एक "भेजें" (send) ब्लॉक बनाते हैं, और प्राप्तकर्ता अपनी श्रृंखला पर एक संबंधित "प्राप्त करें" (receive) ब्लॉक बनाता है। यह अनूठा दृष्टिकोण ट्रांजैक्शन को लगभग तुरंत प्रोसेस करने की अनुमति देता है, क्योंकि प्रतीक्षा करने के लिए कोई वैश्विक ब्लॉक पुष्टिकरण प्रक्रिया नहीं होती है। Nano सादगी और दक्षता पर जोर देता है, जिसका लक्ष्य दैनिक डिजिटल मुद्रा भुगतान के लिए एक व्यावहारिक विकल्प बनना है।

अन्य उभरती परियोजनाएं

जबकि IOTA, Nano और Constellation प्रसिद्ध उदाहरण हैं, विभिन्न अन्य परियोजनाएं और अनुसंधान पहल उद्योग की विशिष्ट चुनौतियों को हल करने के लिए DAG संरचनाओं या हाइब्रिड DAG-ब्लॉकचेन मॉडल की खोज कर रही हैं। इनमें सप्लाई चेन ट्रैसेबिलिटी, विकेंद्रीकृत पहचान और उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग पर केंद्रित परियोजनाएं शामिल हैं, जो सभी DAGs की अद्वितीय स्केलेबिलिटी और दक्षता क्षमता का लाभ उठाती हैं।

DLT परिदृश्य में DAGs का भविष्य

डायरेक्टेड एसाइक्लिक ग्राफ का उदय डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र टेक्नोलॉजी के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण विकासवादी कदम का प्रतिनिधित्व करता है। वे मौजूदा ब्लॉकचेन प्रतिमानों में केवल एक मामूली बदलाव नहीं हैं, बल्कि यह एक मौलिक पुनर्कल्पना है कि कैसे विकेंद्रीकृत नेटवर्क डेटा को व्यवस्थित कर सकते हैं और कंसेंसस प्राप्त कर सकते हैं।

प्रतिस्थापन या पूरक तकनीक?

सवाल यह है कि क्या DAGs ब्लॉकचेन की जगह लेंगे, यह जटिल है। इसकी अधिक संभावना है कि वे एक पूरक तकनीक के रूप में काम करेंगे, जिनमें से प्रत्येक अलग-अलग उपयोग के मामलों में उत्कृष्ट होगा:

  • ब्लॉकचेन उन अनुप्रयोगों के लिए पसंद किए जा सकते हैं जिनमें अत्यधिक उच्च सुरक्षा, संरचना की सादगी और पूर्वानुमानित ट्रांजैक्शन अंतिमता की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से जहाँ ट्रांजैक्शन वॉल्यूम प्राथमिक चिंता नहीं है (जैसे, उच्च-मूल्य वाली संपत्ति का भंडारण, मुख्य DeFi प्रोटोकॉल)।
  • DAGs उन परिदृश्यों पर हावी होने के लिए तैयार हैं जिनमें अपार स्केलेबिलिटी, तात्कालिक ट्रांजैक्शन, शून्य फीस और माइक्रो-ट्रांजैक्शन या उच्च-आवृत्ति डेटा स्ट्रीम की कुशल हैंडलिंग की मांग है, विशेष रूप से IoT, बिग डेटा एनालिटिक्स और संभावित रूप से माइक्रो-पेमेंट जैसे क्षेत्रों में।

यह भी प्रशंसनीय है कि हाइब्रिड समाधान तेजी से सामान्य हो जाएंगे, जो दोनों आर्किटेक्चर की ताकत को जोड़ते हैं। उदाहरण के लिए, एक ब्लॉकचेन समग्र नेटवर्क समन्वय या विवाद समाधान के लिए एक सुरक्षित बेस लेयर के रूप में कार्य कर सकता है, जबकि एक DAG विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए ट्रांजैक्शनल थ्रूपुट के बड़े हिस्से को संभाल सकता है।

चल रहे अनुसंधान और विकास

DAG-आधारित DLT का क्षेत्र अभी भी अपेक्षाकृत युवा है और चल रहे अनुसंधान और विकास का केंद्र बना हुआ है। इंजीनियर और क्रिप्टोग्राफर लगातार निम्न पर काम कर रहे हैं:

  • कंसेंसस एल्गोरिदम में सुधार: DAGs के लिए अधिक मजबूत, विकेंद्रीकृत और प्रमाणित रूप से सुरक्षित कंसेंसस तंत्र विकसित करना।
  • हमला प्रतिरोध को बढ़ाना: विभिन्न प्रकार के दुर्भावनापूर्ण हमलों के खिलाफ DAGs को मजबूत करना, विशेष रूप से जैसे-जैसे नेटवर्क गतिविधि और उन पर संग्रहीत मूल्य बढ़ता है।
  • स्केलेबिलिटी ऑप्टिमाइजेशन: ट्रांजैक्शनल थ्रूपुट और लेटेंसी की सीमाओं को और भी आगे बढ़ाना।
  • इंटरऑपरेबिलिटी: यह खोजना कि कैसे DAGs अन्य DAGs और पारंपरिक ब्लॉकचेन के साथ निर्बाध रूप से बातचीत कर सकते हैं।

अधिक स्केलेबिलिटी, कुशल और पर्यावरण के अनुकूल डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र्स की खोज यह सुनिश्चित करती है कि DAGs नवाचार का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र बने रहेंगे। जैसे-जैसे ये प्रौद्योगिकियां परिपक्व होती हैं और अधिक वास्तविक दुनिया में अपनाई जाती हैं, उनमें विकेंद्रीकृत अनुप्रयोगों और सेवाओं की एक नई पीढ़ी को अनलॉक करने की क्षमता होती है जो पहले पारंपरिक ब्लॉकचेन बाधाओं के साथ संभव नहीं थी। तेजी से कुशल और बहुमुखी डिस्ट्रिब्यूटेड लेज़र्स की ओर विकास एक रोमांचक यात्रा है, और DAGs निर्विवाद रूप से इसके भविष्य का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं।