Was ist ein DAG?

Wenn wir uns dafür interessieren, wie Blockchains funktionieren und insbesondere die Innovationen, die durch Projekte oder neue Formen des Konsenses hervorgebracht werden, können wir mit dem Begriff DAG konfrontiert werden. Wir möchten dir erklären, was ein DAG ist und wie es funktioniert! Am Ende werden wir über die Verbindung zwischen DAGs und Blockchain sprechen und welche Vorteile diese Verbindung hat.

DAG

Ein DAG (kurz für Directed Acylic Graph) ist eine alte mathematische Struktur, deren Verwendung häufig im Bereich der Informatik Anwendung findet. Diese Graphen sind Modelle von Netzwerken, die die Knoten verbinden, aus denen sie bestehen. In diesen Graphen findet man verschiedene Arten von „Bäumen“, aber auch Ketten von Knoten (Nodes) oder im Kontext von Bitcoin Blöcke. Ein DAG ist eine Struktur, die nur direkte Verbindungen zwischen ihren Knoten und keine Zyklen hat. Das heißt, man kann beim Navigieren im Graphen nicht zu demselben Knoten zurückkehren. Dies ermöglicht eine direkte Navigation von Knoten zu Knoten über die Knotenbeziehungen.

DAGs sind absolut nicht zwingend mit Blockchains verbunden und wurden, wie viele andere Technologien, lange vor dem Aufkommen von Krypto -Projekten verwendet. Sie werden zur Organisation sehr vieler Daten genutzt, zum Beispiel in Git.

Wie funktionieren DAGs?

DAGs sind Strukturen, die aus zwei unterschiedlichen Elementtypen bestehen: den Knoten und den Verbindungen zwischen diesen Knoten. Damit lässt sich eine Historie von Daten wie Softwareversionen oder Interaktionen zwischen Nutzern speichern. Das vermeidet Konflikte, die mit einer linearen Historie verbunden sind, bei der das Hinzufügen eines neuen Elements direkt mit dem ältesten Element verknüpft sein muss (und nur mit diesem). Im Kontext von Softwareversionen kann Version 5 in einem linearen Rahmen nur mit Version 4 verknüpft werden. Mit einem DAG kann diese Version mit Version 3 verknüpft werden, während Version 6 die Versionen 4 und 5 verknüpfen wird.

Bezüglich des Pfads in einem DAG gibt es mehrere Algorithmen, von denen jeder seine eigenen spezifischen Eigenschaften hat. Die Verwendung von DAGs erleichtert den Einsatz bestimmter Algorithmen im Vergleich zu anderen, allgemeineren Graphen, etwa bei der Suche nach den kürzesten oder längsten Wegen zwischen zwei bestimmten Knoten.

DAGs im Kontext von Blockchains

Ein DAG wird auch in der Krypto-Welt широко verwendet, obwohl es relativ wenige Blockchains gibt, die einen DAG in ihrer Architektur nutzen. Dennoch könnte seine Verwendung Skalierungsprobleme von Blockchains lösen. Es ist wichtig zu verstehen, was durch einen DAG ersetzt werden kann und welche Operationen irrelevant sind.

Entgegen der weit verbreiteten Meinung ist die Verwendung eines DAG nicht mit der Verifizierung von Transaktionen, der Ausgabe oder anderen Arten von Protokollen verbunden, wie sie derzeit existieren. Im Kontext der Skalierbarkeit von Blockchains gibt es viele Engpässe und Einschränkungen, die durch technische Mittel wie die Leistung der Maschinen oder durch den Betrieb der Protokolle entstehen. Die Verbreitung von Transaktionen über das Netzwerk ist einer davon. Denn was bringt es, die Größe der Blöcke oder den Durchsatz von Transaktionen zu erhöhen, wenn sie nicht korrekt über das Netzwerk verteilt werden können? Das kann Nebenwirkungen haben und das Netzwerk im Laufe der Zeit stärker zentralisieren.

Die Verwendung eines DAG ersetzt nicht das Netzwerk der Miner, da Proof of Work Eigenschaften liefert, die direkt mit seiner präzisen Funktionsweise zusammenhängen, wie etwa Unveränderlichkeit.

Vor- und Nachteile der Verwendung eines DAG

Obwohl einige Kryptowährungsnetzwerke Kettensysteme verwenden, wie Bitcoin, ist es auch möglich, Transaktionen in einem DAG zu organisieren: Das ist beispielsweise das, was die Projekte IOTA oder Nano tun. Aber das sind nicht die einzigen Änderungen in der Blockchain-Architektur: Einige Protokolle nutzen Konsensprotokolle wie Proof of Stake oder Proof of Authority, um Transaktionen zu validieren, bevor sie dem DAG hinzugefügt werden. Wenn das Netzwerk nicht auf Proof of Work zur Validierung von Transaktionen angewiesen ist, benötigt es keine Blöcke und damit keine Blockchain. Daher ist die Verwendung von DAGs interessant, weil sie viele Vorteile für ihr Management bietet.

Die Verwendung eines DAG bietet Vorteile hinsichtlich der Ausführungsgeschwindigkeit von Transaktionen. Allerdings sind es, wie oben erklärt, nicht die DAGs, die den größten Nutzen daraus ziehen, und es sind andere Parameter, die die Nutzbarkeit erhöhen, wie etwa Gebühren, die nahe bei null liegen. Das kann die Verwirrung in der Community über das Wesen von DAGs erklären, die keine „Blockchains 3.0“ darstellen und nicht notwendigerweise auf einer Validierung von Transaktionen durch Proof of Work beruhen.

Die Block-DAGs

Bitcoin hat eine Architektur bereitgestellt, die die Entwicklung eines vollständig offenen Netzwerks ermöglicht, in dem der Austausch von Wert durch die Anwendung verschiedener Mechanismen möglich ist, die die Historie der Transaktionen unveränderlich machen. Diese Architektur verliert jedoch ihre Sicherheitseigenschaften, wenn die Blockgröße erhöht wird oder der Blockfluss in gewissem Maße größer wird. Daher versuchen viele Projekte, Bitcoin zu verbessern, entweder durch eine Modifikation der Architektur oder durch Arbeit an Overlayers wie dem Lightning Network. Das ist der Fall bei BlockDAGs, die durch Projekte wie SPECTRE repräsentiert werden.

Die Idee ist nicht mehr, Transaktionsblöcke zu Ketten zu gruppieren, deren längste per Konsens ausgewählt würde, sondern zu DAGs. Jeder Block würde historisch organisiert. Das heißt, jeder Block würde in den Hashes seiner Header stets auf seine Vorgänger verweisen. Die Hauptschwierigkeit bestünde darin, dass Miner nicht unbedingt zur gleichen Zeit dieselbe Version des DAG hätten, da neue Blöcke viel häufiger hinzugefügt werden. Das könnte zu widersprüchlichen Transaktionen führen, da sie parallel validiert werden, ohne dass die Miner davon wissen.

Diese strukturelle Änderung im Systemdesign kann das System schneller machen, da die Bestätigung von Transaktionen in Sekunden erreicht werden kann. Außerdem ist der Durchsatz dieser Transaktionen nicht auf eine bestimmte Anzahl von Blöcken pro Minute begrenzt, sondern nur durch die Netzwerkbandbreite, wodurch Transaktionskosten sinken.