Begrip van Directed Acyclic Graphs (DAGs) in Distributed Ledgers

Een Directed Acyclic Graph (DAG) is een wiskundige en computationele datastructuur die wordt gekenmerkt door een verzameling hoekpunten (of nodes) en verbindingen (edges), waarbij elke verbinding een richting heeft en het onmogelijk is om bij een node te beginnen en een reeks gerichte verbindingen te volgen die uiteindelijk terugleidt naar dezelfde node. In eenvoudigere bewoordingen: er zijn geen cyclische paden. Stel je een stroomdiagram voor waarbij pijlen alleen vooruit bewegen en nooit een lus vormen naar een vorige stap. Elke node in een DAG vertegenwoordigt doorgaans een gebeurtenis of een stukje data, en de gerichte verbindingen vertegenwoordigen een relatie of afhankelijkheid tussen deze gebeurtenissen, wat meestal betekent dat de ene gebeurtenis vóór de andere plaatsvond, of dat de ene transactie naar de andere verwijst.

Wanneer toegepast op distributed ledger technologie (DLT), bieden DAG's een nieuwe benadering voor het structureren en valideren van transacties, wat aanzienlijk afwijkt van de lineaire, op blokken gebaseerde architectuur van traditionele blockchains. In plaats van dat transacties worden gegroepeerd in blokken en vervolgens opeenvolgend aan een enkele keten worden toegevoegd, ziet een op DAG gebaseerd grootboek vaak individuele transacties of kleine groepen transacties als de 'nodes' van de grafiek, waarbij deze transacties rechtstreeks verwijzen naar eerdere transacties en deze valideren. Deze onderling verbonden, niet-lineaire structuur is wat DAG's primair onderscheidt als alternatief voor blockchain-technologie. Het acyclische karakter is cruciaal voor het handhaven van een coherente en onomkeerbare volgorde van gebeurtenissen, wat ervoor zorgt dat transacties niet kunnen worden herschreven of dubbel uitgegeven (double-spending) door een lus te vormen.

Waarom DAG's relevant zijn voor Distributed Ledger Technologie

De kerninnovatie van blockchain-technologie ligt in het vermogen om een veilig, onveranderlijk en gedecentraliseerd grootboek te creëren zonder afhankelijk te zijn van een centrale autoriteit. Echter, naarmate de populariteit en het gebruik van cryptocurrencies groeiden, werden bepaalde beperkingen van het oorspronkelijke blockchain-ontwerp duidelijk. Deze beperkingen hebben vaak betrekking op schaalbaarheid, transactiesnelheid en kosten. DAG's ontstonden als een veelbelovend alternatief, met als doel deze uitdagingen aan te pakken door de fundamentele datastructuur waarop gedistribueerde grootboeken zijn gebouwd, opnieuw vorm te geven.

De inherente structuur van een DAG maakt een ander paradigma van transactieverwerking mogelijk. Terwijl een blockchain transacties in batches (blokken) verwerkt en deze achter elkaar toevoegt, kan een DAG transacties theoretisch parallel verwerken, wat een potentieel veel hogere doorvoersnelheid mogelijk maakt. Deze architecturale verschuiving zou DLT's in staat kunnen stellen om een aanzienlijk groter volume aan transacties per seconde (TPS) te verwerken in vergelijking met veel bestaande blockchain-netwerken. Dit baant de weg voor bredere adoptie in use-cases die hoge transactiesnelheden vereisen, zoals microtransacties of Internet of Things (IoT) toepassingen.

Kernkenmerken van DAG's

  • Directed (Gericht): Elke verbinding (edge) tussen nodes heeft een specifieke richting, wat een stroom of afhankelijkheid aangeeft, vaak van een oudere transactie naar een nieuwere, of van een validerende transactie naar een gevalideerde transactie.
  • Acyclic (Acyclisch): Er zijn geen lussen of cycli binnen de grafiek. Dit is fundamenteel voor het waarborgen van de integriteit en de volgorde van transacties, waardoor situaties worden voorkomen waarin een transactie naar zichzelf of een volgende transactie zou kunnen verwijzen, wat de finaliteit zou ondermijnen en kwetsbaarheden zou introduceren.
  • Graph (Grafiek): De structuur is een verzameling nodes (die individuele transacties of gebeurtenissen vertegenwoordigen) die onderling verbonden zijn door edges (die relaties of validaties vertegenwoordigen), waardoor een complex, verweven netwerk ontstaat in plaats van een simpele lineaire keten.

De Blockchain-bottleneck: Waarom alternatieven ontstonden

Om de waardepropositie van DAG's te begrijpen, is het essentieel om de beperkingen te begrijpen die de traditionele blockchain-architectuur kan opleggen, met name in scenario's met een hoge vraag.

Korte samenvatting van de structuur van een Blockchain

Een blockchain is een gedistribueerd, onveranderlijk grootboek bestaande uit een groeiende lijst van records, blokken genoemd, die aan elkaar zijn gekoppeld met behulp van cryptografie. Elk blok bevat doorgaans een tijdstempel, transactiegegevens en een cryptografische hash van het vorige blok. Dit creëert een lineaire, fraudebestendige keten waarbij de integriteit van eerdere blokken de integriteit van het gehele grootboek waarborgt. Consensusmechanismen zoals Proof of Work (PoW) of Proof of Stake (PoS) worden ingezet om nieuwe blokken te valideren en de veiligheid en decentralisatie van het netwerk te handhaven.

Beperkingen van traditionele Blockchain

Hoewel revolutionair, introduceren de ontwerpprincipes van veel vroege blockchains, met name die welke PoW gebruiken, bepaalde inherente beperkingen:

  1. Schaalbaarheid (Transacties Per Seconde - TPS): Blockchains verwerken transacties in opeenvolgende batches. De snelheid waarmee nieuwe blokken kunnen worden gemined en aan de keten toegevoegd, samen met de beperkte omvang van elk blok, begrenst het totale aantal transacties dat het netwerk per seconde kan verwerken. Bitcoin verwerkt bijvoorbeeld doorgaans ongeveer 7 TPS en Ethereum ongeveer 15-30 TPS (vóór de Ethereum 2.0-upgrades), wat ver onder de vereisten ligt voor wereldwijde betalingssystemen zoals Visa (gemiddeld duizenden TPS).
  2. Transactiekosten: Om miners of validators te stimuleren transacties te verwerken, moeten gebruikers vaak transactiekosten betalen. Tijdens periodes van hoge netwerkcongestie kunnen deze kosten drastisch stijgen, waardoor kleine transacties oneconomisch worden en de gebruikerservaring wordt aangetast.
  3. Latentie (Bevestigingstijden): Voordat een transactie als "finaal" wordt beschouwd op een blockchain, moeten er vaak meerdere opeenvolgende blokken bovenop het blok met de transactie worden toegevoegd. Dit kan variëren van minuten tot uren, afhankelijk van de blockchain en het vereiste beveiligingsniveau, waardoor het ongeschikt is voor directe betalingen.
  4. Energieverbruik (PoW): Op PoW gebaseerde blockchains, zoals Bitcoin, vereisen enorme hoeveelheden rekenkracht om het netwerk te beveiligen. Dit energie-intensieve proces heeft geleid tot aanzienlijke zorgen over het milieu en heeft onderzoek naar energiezuinigere alternatieven gestimuleerd.
  5. Front-running en Miner Extractable Value (MEV): In sommige blockchain-ontwerpen kunnen miners of validators transacties binnen een blok strategisch ordenen om een voordeel te behalen, wat leidt tot problemen zoals front-running in decentralized finance (DeFi).

Deze beperkingen voedden de zoektocht naar alternatieve distributed ledger-architecturen die de "blockchain-bottleneck" konden overwinnen en een grotere efficiëntie konden bieden zonder in te boeten op decentralisatie en veiligheid. DAG's kwamen naar voren als een van de meest veelbelovende kandidaten in dit streven.

Hoe DAG's verschillen van Blockchain: Een fundamentele architecturale verschuiving

Het onderscheid tussen DAG's en blockchains is niet louter oppervlakkig; het vertegenwoordigt een fundamentele divergentie in de manier waarop gedistribueerde grootboeken worden gestructureerd, onderhouden en hoe consensus wordt bereikt.

Structuur

  • Blockchain: Stel je een trein voor met wagons (blokken) die in een enkele, rechte lijn aan elkaar zijn gekoppeld. Elke wagon heeft een vaste capaciteit voor passagiers (transacties) en moet in de juiste volgorde worden aangekoppeld. Als één wagon vol is, wacht je op de volgende.
  • DAG: Stel je een enorm, onderling verbonden netwerk van individuele punten (transacties) voor. Elk nieuw punt kan verbinding maken met meerdere voorgaande punten, zoals individuele auto's die op een snelweg rijden, waarbij elke auto een paar auto's bevestigt die hem voorgingen. Er is niet één hoofdweg, maar vele paden die een web vormen.

Consensusmechanisme

De manier waarop een gedistribueerd grootboek overeenstemming bereikt over de geldigheid en volgorde van transacties, is het consensusmechanisme.

  • Blockchain:
    • Miners/Validators: Bij PoW strijden miners om een cryptografische puzzel op te lossen om een nieuw blok te maken. Bij PoS worden validators gekozen op basis van hun gestakete cryptocurrency.
    • Sequentiële Bevestiging: Transacties worden gebundeld in een blok. Zodra een blok is gemaakt en uitgezonden, verifiëren andere nodes het en voegen het toe aan hun kopie van de keten. Dit proces is inherent sequentieel.
    • Globale Staat: Alle nodes houden een nagenoeg identieke kopie van het gehele grootboek bij, blok voor blok bijgewerkt.
  • DAG:
    • Zelfvalidatie/Lokale Consensus: Veel op DAG gebaseerde systemen hebben geen traditionele miners of validators in de zin van een blockchain. In plaats daarvan is het bij het indienen van een nieuwe transactie vaak vereist om een of meer eerdere onbevestigde transacties te "goedkeuren" of te "valideren". Door dit te doen, draagt de nieuwe transactie bij aan de veiligheid en bevestiging van het netwerk.
    • Parallelle Verwerking: Omdat transacties onafhankelijk naar eerdere transacties kunnen verwijzen, zonder te wachten tot een blok is gevuld of gemined, kunnen meerdere transacties gelijktijdig worden verwerkt en aan de grafiek worden toegevoegd.
    • Gedistribueerd "Gewicht": Het "gewicht" of de "beveiliging" van een transactie neemt doorgaans toe naarmate meer volgende transacties deze goedkeuren. Een transactie wordt onveranderlijker en bevestigder naarmate deze meer referenties krijgt van nieuwere transacties die erop voortbouwen. Voorbeelden zijn:
      • IOTA's Tangle: Elke nieuwe transactie valideert twee eerdere onbevestigde transacties, waardoor een mesh ontstaat.
      • Nano's Block-Lattice: Elk account heeft zijn eigen keten van transacties (een "block-lattice"), en het verzenden van transacties houdt in dat er naar de keten van een ander account wordt verzonden, die eerdere transacties bevestigt.
      • Constellation's Hypergraph: Dit beoogt een "netwerk van netwerken" te zijn, gebruikmakend van een meerlaagse DAG om variërende datatypen en transactiebelastingen te verwerken.

Schaalbaarheid

  • Blockchain: Schaalbaarheid is vaak een knelpunt vanwege vaste bloktijden en blokgroottes. Het te veel verhogen van deze parameters kan leiden tot centralisatie, omdat minder nodes de grotere hoeveelheid data kunnen beheren.
  • DAG: Veel DAG-ontwerpen bieden inherent een grotere schaalbaarheid. Naarmate er meer transacties naar het netwerk worden verzonden, wordt er meer "werk" (validaties) verricht, wat theoretisch kan leiden tot snellere bevestigingstijden en een hogere transactiedoorvoer. Dit wordt vaak aangeduid als "schaalbaarheid door parallellisme" of "hoe meer activiteit, hoe sneller het wordt."

Transactiekosten

  • Blockchain: De meeste traditionele blockchains vertrouwen op transactiekosten om netwerkdeelnemers (miners/validators) te stimuleren en spam te voorkomen.
  • DAG: Een belangrijk voordeel dat door veel DAG-projecten wordt geprezen, is de eliminatie van transactiekosten. Aangezien transactievalidatie vaak een ingebouwde vereiste is voor het indienen van een nieuwe transactie (bijv. door eerdere transacties te valideren), is er geen externe prikkelbetaling nodig. Dit maakt DAG's bijzonder aantrekkelijk voor microtransacties en machine-to-machine betalingen.

Bevestigingstijden

  • Blockchain: Kan variëren van enkele minuten tot een uur voor robuuste finaliteit, afhankelijk van het aantal vereiste bevestigingen.
  • DAG: Potentieel veel sneller. Transacties kunnen een voldoende niveau van bevestiging bereiken (genoeg volgende transacties die naar hen verwijzen) in seconden of zelfs sub-seconden, afhankelijk van de netwerkactiviteit en de specifieke DAG-implementatie.

Kernconcepten en mechanismen in op DAG gebaseerde systemen

De unieke architectuur van DAG's vereist verschillende benaderingen van fundamentele DLT-uitdagingen, met name met betrekking tot transactievalidatie, onveranderlijkheid en beveiliging.

Transactievalidatie

In veel op DAG gebaseerde systemen verschuift de verantwoordelijkheid voor het valideren van transacties van een toegewijde groep miners/validators naar de gebruikers zelf. Wanneer een gebruiker een nieuwe transactie wil uitgeven, is hij vaak verplicht om:

  1. Tips Selecteren: Identificeer een of meer onbevestigde transacties (vaak "tips" genoemd) aan de rand van de grafiek die hun nieuwe transactie zal goedkeuren. Dit selectieproces kan algoritmen omvatten die zijn ontworpen om tips te kiezen die de algehele voortgang en beveiliging van het netwerk maximaliseren.
  2. Proof of Work (of vergelijkbaar) uitvoeren: Om spam te voorkomen en een minimumniveau van rekeninspanning te garanderen, moet de gebruiker mogelijk een kleine, gelokaliseerde Proof of Work of een andere middelenintensieve taak uitvoeren die specifiek is voor zijn transactie. Dit is meestal veel lichter dan de netwerkbrede PoW bij blockchains.
  3. Koppelen en Uitzenden: De nieuwe transactie, die verwijst naar de goedgekeurde tips, wordt vervolgens aan de grafiek gekoppeld en naar het netwerk verzonden. Nodes die de transactie ontvangen, verifiëren de PoW en de geldigheid van de gerefereerde tips.

Naarmate er meer transacties worden toegevoegd die verwijzen naar oudere, nemen de "diepte" and het "gewicht" van een transactie toe, wat duidt op de groeiende bevestiging en beveiliging.

Onveranderlijkheid Bereiken

Onveranderlijkheid in een DAG wordt niet bereikt door deel uit te maken van een enkele, cryptografisch gekoppelde keten van blokken, maar door diep ingebed te raken in de grafiek door een veelvoud aan volgende transacties die ernaar verwijzen.

  • Cumulatief Gewicht: Elke transactie die een vorige transactie goedkeurt, voegt "gewicht" toe aan die vorige transactie. Hoe meer transacties indirect of direct een oude transactie goedkeuren, hoe meer "gewicht" deze verzamelt. Een transactie met voldoende cumulatief gewicht wordt als bevestigd en praktisch onveranderlijk beschouwd, omdat het een enorme hoeveelheid rekenkracht zou vergen om alle transacties die erop gebouwd zijn ongedaan te maken.
  • Afwezigheid van Forks: In tegenstelling tot blockchains waar forks kunnen optreden (tijdelijke splitsingen in de keten), zijn de meeste DAG's ontworpen om te convergeren naar een enkele, consistente toestand van het grootboek. Het consensusalgoritme zorgt er doorgaans voor dat conflicterende transacties niet beide een significante bevestiging kunnen bereiken.

Beveiligingsoverwegingen

Hoewel ze schaalbaarheid bieden, introduceren DAG's nieuwe beveiligingsuitdagingen die een zorgvuldig ontwerp vereisen:

  • Voorkomen van Double-Spending: De primaire zorg voor elk gedistribueerd grootboek is het voorkomen dat een gebruiker hetzelfde geld twee keer uitgeeft. In DAG's wordt dit doorgaans aangepakt door:
    • Tip-selectie-algoritmen: Ontworpen om ervoor te zorgen dat nieuwe transacties altijd voortbouwen op geldige, niet-conflicterende delen van de grafiek.
    • Resolutie van conflicterende transacties: Als er twee conflicterende transacties worden uitgegeven, moet het netwerk een mechanisme hebben om er één te identificeren en uiteindelijk te negeren, meestal door de voorkeur te geven aan de transactie die meer cumulatief gewicht of goedkeuringen verzamelt.
    • Node-observatie: Elke node in het netwerk is verantwoordelijk voor het observeren en propageren van alleen geldige transacties, en het weggooien van alle conflicterende transacties die ze detecteren.
  • Sybil-aanvallen: Een Sybil-aanval houdt in dat een enkele entiteit meerdere valse identiteiten creëert om een onevenredige invloed op het netwerk te krijgen. In systemen waar transactievalidatie door gebruikers wordt uitgevoerd, zou een Sybil-aanvaller potentieel veel transacties kunnen genereren om de bevestiging te beïnvloeden of double-spends te orkestreren. DAG-ontwerpen bevatten vaak maatregelen zoals gelokaliseerde PoW of reputatiesystemen om dit te beperken.
  • Aanvalsvectoren (bijv. equivalent van 51%-aanval): Hoewel het geen traditionele "51%-aanval" op een enkele keten is, zou een krachtige aanvaller in een DAG potentieel een aanzienlijk deel van de transactie-uitgifte van het netwerk kunnen controleren, waardoor ze:
    • Double-spends kunnen orkestreren: Door een conflicterende transactie uit te geven en er vervolgens snel meer "gewicht" op te bouwen dan op de legitieme transactie.
    • Transacties kunnen censureren: Door te weigeren specifieke legitieme transacties goed te keuren. Deze aanvallen worden doorgaans beperkt door robuuste tip-selectie-algoritmen te ontwerpen en ervoor te zorgen dat de kosten van het genereren van kwaadaardige transacties opwegen tegen de potentiële winst.

Zorgen over centralisatie

Sommige vroege DAG-implementaties hebben kritiek gekregen met betrekking tot aspecten van centralisatie, die vaak zijn geïntroduceerd om het netwerk op te starten of de veiligheid in de vroege stadia te vergroten. Sommige systemen kunnen bijvoorbeeld een "coördinator" of een specifieke set vertrouwde nodes gebruiken om extra beveiliging te bieden of een juiste tip-selectie te garanderen, vooral wanneer de netwerkactiviteit laag is. Het doel van deze projecten is over het algemeen om in de loop van de tijd te decentraliseren naarmate het netwerk groeit en volwassener wordt.

Voor- en nadelen van DAG-architecturen

Op DAG gebaseerde gedistribueerde grootboeken vormen een overtuigend alternatief voor traditionele blockchains, met een uitgesproken set voor- en nadelen.

Voordelen

  1. Hoge Schaalbaarheid: Dit is waarschijnlijk het belangrijkste voordeel. Door parallelle verwerking van transacties toe te staan, kunnen DAG's theoretisch een veel hoger volume aan transacties per seconde aan. Naarmate meer deelnemers zich aansluiten en transacties uitgeven, kunnen de capaciteit en snelheid van het netwerk feitelijk toenemen, in tegenstelling tot blockchains waar een toename van de vraag vaak leidt tot congestie.
  2. Lage of geen transactiekosten: Veel DAG-implementaties zijn ontworpen om kosteloos (feeless) te zijn. Omdat gebruikers vaak eerdere transacties valideren als onderdeel van het indienen van hun eigen transactie, is het niet nodig om externe miners of validators te betalen. Dit maakt DAG's ideaal voor microtransacties en machine-to-machine betalingen, die cruciaal zijn voor IoT-ecosystemen.
  3. Snelle transactiefinaliteit: Zonder de noodzaak om te wachten tot blokken zijn gemined of op meerdere blokbevestigingen, kunnen transacties op DAG's in enkele seconden, of zelfs onmiddellijk voor kleinere transacties, een hoge mate van bevestiging (voldoende cumulatief gewicht) bereiken.
  4. Energie-efficiëntie: De meeste op DAG gebaseerde systemen vertrouwen niet op energie-intensieve Proof of Work-mining om het hele netwerk te beveiligen. Het "werk" dat vereist is voor een transactie is vaak een kleine, gelokaliseerde PoW, waardoor DAG's aanzienlijk milieuvriendelijker zijn dan PoW-blockchains.
  5. Potentieel voor microtransacties en IoT-toepassingen: De combinatie van hoge schaalbaarheid, nul kosten en snelle finaliteit maakt DAG's bijzonder geschikt voor het mogelijk maken van betalingen en gegevensuitwisseling tussen talloze apparaten in het Internet of Things, evenals voor zeer kleine, frequente transacties.

Nadelen

  1. Volwassenheid en "Battle-Testing": DAG-technologie in de DLT-ruimte is relatief nieuw in vergelijking met blockchain. Hoewel theoretisch veelbelovend, bevinden veel DAG-projecten zich nog in hun vroege stadia en zijn hun claims over beveiliging en schaalbaarheid minder "in de praktijk getest" onder extreme omstandigheden gedurende langere perioden.
  2. Beveiligingscomplexiteit: Het ontwerpen van robuuste en echt gedecentraliseerde consensusmechanismen voor DAG's is een complexe uitdaging. Het waarborgen van bescherming tegen double-spending, Sybil-aanvallen en andere kwetsbaarheden zonder te vertrouwen op traditionele blockchain-methoden vereist innovatieve en vaak ingewikkelde cryptografische en algoritmische oplossingen.
  3. Decentralisatiespectrum: Sommige vroege DAG-implementaties hebben kritiek gekregen op hun niveau van decentralisatie, met name als ze vertrouwen op componenten zoals coördinatoren tijdens hun beginfase om de beveiliging te handhaven of de tip-selectie te sturen. Hoewel velen streven naar volledige decentralisatie, kan het bereiken daarvan een geleidelijk proces zijn.
  4. Netwerk-bootstrapping: Een belangrijke uitdaging voor DAG's die vertrouwen op door gebruikers gevalideerde transacties, is het opstarten (bootstrapping) van een nieuw netwerk. Als er niet genoeg actieve transacties zijn, kan het bevestigingsproces traag zijn, waardoor het netwerk minder veilig is. Een bepaald niveau van netwerkactiviteit is vaak vereist voor optimale prestaties.
  5. Begrip en adoptie: Het conceptuele model van een DAG is voor algemene gebruikers vaak complexer te begrijpen dan het lineaire blockchain-model. Dit kan een impact hebben op het bredere begrip en de adoptie.

Praktijktoepassingen en opmerkelijke voorbeelden van DAG's in Crypto

Verschillende projecten hebben zich gewaagd aan het implementeren van DAG-architecturen, elk met een iets andere benadering en doelgroep.

Constellation (DAG)

Constellation is een cryptocurrency-project dat expliciet "DAG" gebruikt als onderdeel van zijn ticker-symbool, wat de nadruk legt op de fundamentele architectuur. Het beoogt de schaalbaarheidsproblemen van traditionele blockchains op te lossen, met name voor het verwerken van big data en het faciliteren van interoperabiliteit tussen verschillende databronnen.

Constellation maakt gebruik van een unieke meerlaagse DAG-architectuur genaamd de Hypergraph. De Hypergraph is ontworpen om een netwerk van onderling verbonden DAG's te zijn, wat de creatie van verschillende "state channels" of sub-DAG's mogelijk maakt die verschillende soorten data en transacties parallel kunnen verwerken. Dit stelt Constellation in staat om complexe databerekeningen en op microservices gerichte architecturen af te handelen met een hoge doorvoer en lage latentie. Het richt zich op zakelijke oplossingen, veilige gegevensuitwisseling en de efficiënte validatie van enorme datasets, die cruciaal zijn voor sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, gezondheidszorg en supply chain management.

IOTA

IOTA is een van de pioniers in het populariseren van DAG-technologie voor gedistribueerde grootboeken, specifiek met zijn "Tangle"-architectuur. De Tangle is een DAG waarbij elke nieuwe transactie direct twee eerdere, onbevestigde transacties goedkeurt. Door dit te doen, dragen gebruikers die transacties indienen bij aan de beveiliging en het bevestigingsproces van het netwerk zonder dat er miners of transactiekosten nodig zijn. IOTA's primaire focus ligt op het Internet of Things (IoT), machine-to-machine communicatie en de "machine-economie", waar apparaten veilig gegevens en waarde met elkaar kunnen uitwisselen. Het kosteloze, schaalbare ontwerp is bijzonder aantrekkelijk voor de miljarden kleine transacties die in een IoT-toekomst worden verwacht.

Nano

Nano is een ander prominent op DAG gebaseerd cryptocurrency-project dat zich richt op het bieden van snelle, kosteloze en schaalbare betalingen. De architectuur, bekend als de Block-Lattice, wijst elk account zijn eigen individuele blockchain toe (een "block-lattice"). Wanneer een gebruiker geld verstuurt, maken ze een "verzend"-blok aan op hun eigen keten, en de ontvanger maakt een bijbehorend "ontvang"-blok aan op hun keten. Deze unieke aanpak zorgt ervoor dat transacties bijna onmiddellijk kunnen worden verwerkt, omdat er geen globaal blokbevestigingsproces is om op te wachten. Nano benadrukt eenvoud en efficiëntie, met als doel een levensvatbaar alternatief te zijn voor dagelijkse digitale betalingen.

Andere opkomende projecten

Hoewel IOTA, Nano en Constellation bekende voorbeelden zijn, onderzoeken diverse andere projecten en onderzoeksinitiatieven DAG-structuren of hybride DAG-blockchain-modellen om specifieke sectoruitdagingen op te lossen. Dit omvat projecten gericht op traceerbaarheid in de toeleveringsketen, gedecentraliseerde identiteit en high-performance computing, die allemaal profiteren van het unieke schaalbaarheids- en efficiëntiepotentieel van DAG's.

De toekomst van DAG's in het DLT-landschap

De opkomst van Directed Acyclic Graphs vertegenwoordigt een belangrijke evolutionaire stap op het gebied van gedistribueerde grootboektechnologie. Ze zijn niet louter een kleine aanpassing aan bestaande blockchain-paradigma's, maar eerder een fundamentele herziening van hoe gedecentraliseerde netwerken data kunnen structureren en consensus kunnen bereiken.

Vervanging of aanvullende technologie?

De vraag of DAG's blockchains zullen vervangen is complex. Het is waarschijnlijker dat ze zullen dienen als een aanvullende technologie, waarbij elk uitblinkt in verschillende use-cases:

  • Blockchains zullen mogelijk de voorkeur blijven genieten voor toepassingen die extreem hoge beveiliging, een eenvoudige structuur en voorspelbare transactiefinaliteit vereisen, vooral waar transactievolume niet de allerhoogste prioriteit heeft (bijv. opslag van activa met een hoge waarde, kernprotocollen van DeFi).
  • DAG's zijn klaar om scenario's te domineren die een enorme schaalbaarheid, onmiddellijke transacties, nul kosten en efficiënte verwerking van microtransacties of hoogfrequente datastromen vereisen, met name in sectoren als IoT, big data-analyse en potentieel zelfs microbetalingen.

Het is ook aannemelijk dat hybride oplossingen steeds gebruikelijker zullen worden, waarbij de sterke punten van beide architecturen worden gecombineerd. Een blockchain zou bijvoorbeeld kunnen fungeren als een veilige basislaag voor de algehele netwerkcoördinatie of geschillenbeslechting, terwijl een DAG het merendeel van de transactiedoorvoer voor specifieke toepassingen zou kunnen afhandelen.

Lopend onderzoek en ontwikkeling

Het veld van op DAG gebaseerde DLT is nog relatief jong en is een broeinest van lopend onderzoek en ontwikkeling. Ingenieurs en cryptografen werken continu aan:

  • Verbetering van consensusalgoritmen: Het ontwikkelen van robuustere, gedecentraliseerde en aantoonbaar veilige consensusmechanismen voor DAG's.
  • Versterking van aanvalsresistentie: Het beveiligen van DAG's tegen verschillende vormen van kwaadaardige aanvallen, vooral naarmate de netwerkactiviteit en de opgeslagen waarde toenemen.
  • Optimalisatie van schaalbaarheid: De grenzen van transactiedoorvoer en latentie nog verder verleggen.
  • Interoperabiliteit: Onderzoeken hoe DAG's naadloos kunnen communiceren met andere DAG's en traditionele blockchains.

Het streven naar schaalbaardere, efficiëntere en milieuvriendelijkere gedistribueerde grootboeken zorgt ervoor dat DAG's een vitaal innovatiegebied zullen blijven. Naarmate deze technologieën volwassener worden en meer praktijkadoptie krijgen, hebben ze het potentieel om een nieuwe generatie gedecentraliseerde toepassingen en diensten te ontsluiten die voorheen onhaalbaar waren met de beperkingen van traditionele blockchains. De evolutie naar steeds efficiëntere en veelzijdigere gedistribueerde grootboeken is een boeiende reis, en DAG's maken onmiskenbaar deel uit van die toekomst.