ما هو الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG)؟

تمثل تقنية الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG) ابتكاراً محورياً في مجال دفاتر السجلات الموزعة، حيث تقدم بديلاً عن بنية البلوك تشين التقليدية. بينما أحدثت تقنية البلوك تشين تحولاً في القطاع المالي عبر توفير معالجة معاملات لامركزية وشفافة وآمنة، ظهرت DAG كتقنية تطورية جديدة ضمن قطاع التقنية المالية. إن استيعاب ماهية DAG في هياكل البيانات وكيفية تطبيقها ضمن أنظمة العملات المشفرة أمر بالغ الأهمية لكل من يتعمق في تقنيات دفاتر السجلات الموزعة الحديثة. تستعرض هذه المقالة أساسيات تقنية DAG، وآليات عملها، وكيفية مقارنتها بأنظمة البلوك تشين التقليدية.

المقارنة بين تقنية DAG والبلوك تشين

الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG) هو أداة نمذجة وبناء بيانات تعتمدها بعض العملات الرقمية كبديل لتقنية البلوك تشين. لفهم ماهية DAG من ناحية البيانات، من المهم الإشارة إلى أن بنية DAG تختلف جذرياً عن البلوك تشين من حيث التصميم البنيوي. فبدلاً من ترتيب البيانات في كتل متسلسلة، يعتمد DAG على بنية رسومية مكونة من دوائر وخطوط. تمثل كل دائرة، وتسمى رأس (vertex)، نشاطاً أو معاملة فردية يجب إضافتها للشبكة، بينما تمثل الخطوط، أو الحواف (edges)، اتجاه تدفق المعاملات وترتيب الموافقة عليها.

مصطلح "الرسم البياني الموجه غير الدوري" يعكس خاصيتين رئيسيتين في هذه البنية. أولاً، هو "موجه" لأن الروابط بين الرؤوس تتبع اتجاهاً واحداً فقط، ما يضمن ترتيباً زمنياً واضحاً للمعاملات. ثانياً، هو "غير دوري" لأن الرؤوس لا تعود إلى نفسها، ما يمنع التبعيات الدائرية. تسمح هذه البنية بنمذجة فعالة للبيانات وتتيح للمستخدمين تحليل العلاقات بين المتغيرات المختلفة وتحديد تأثيراتها المتبادلة.

في مجال العملات الرقمية، تمكّن بنية DAG المشاريع من تحقيق الإجماع في الشبكات الموزعة دون الحاجة لإنشاء الكتل أو عمليات التعدين التقليدية. فالمعاملات تُبنى مباشرة فوق بعضها البعض بدلاً من تجميعها في كتل، ما يحقق تحسناً كبيراً في سرعة المعالجة وكفاءة الشبكة مقارنة بأنظمة البلوك تشين التقليدية.

ما الفرق بين DAG والبلوك تشين؟

رغم أن تقنيتي DAG والبلوك تشين تخدمان أهدافاً متقاربة في مجال العملات الرقمية، إلا أن بينهما اختلافات جوهرية. عند تحليل ماهية DAG في بنية البيانات، يظهر الفرق الأبرز في التكوين البنيوي. تجمع البلوك تشين المعاملات في كتل متسلسلة ترتبط ببعضها من خلال التشفير، لتشكل سلسلة مرئية. أما أنظمة DAG، فلا تحتوي على كتل، بل تبني المعاملات مباشرة فوق المعاملات السابقة، ما يُنتج بنية شبيهة بالرسم البياني.

كما يختلف التمثيل البصري للتقنيتين. تبدو البلوك تشين كسلسلة خطية من الكتل المترابطة، بينما تظهر DAG كرسوم بيانية معقدة ذات عقد مترابطة وحواف موجهة. ويؤدي هذا الاختلاف إلى تباين في طريقة معالجة المعاملات والتحقق منها وإدراجها في الشبكة. عدم وجود كتل في أنظمة DAG يلغي الحاجة إلى فواصل زمنية للكتل، ما يمنح مرونة وسرعة أكبر في معالجة المعاملات.

كيف تعمل تقنية DAG؟

آلية عمل تقنية DAG بسيطة وفعالة في الوقت نفسه. لفهم ماهية DAG في العمليات البيانية، يجب معرفة أن النظام القائم على DAG يتكون من رؤوس (دوائر) وحواف (خطوط)، يمثل كل رأس معاملة منفردة. عندما يرغب المستخدم في إضافة معاملة جديدة، عليه أولاً تأكيد معاملة أو أكثر من المعاملات السابقة غير المؤكدة، والمعروفة باسم "النهايات" (tips).

تتم عملية التأكيد بأن يقوم المستخدمون بالتحقق من صحة النهايات الحالية في الشبكة قبل إرسال معاملاتهم. بعد التأكيد والإرسال، تصبح معاملة المستخدم هي النهاية الجديدة، في انتظار تأكيدها من آخرين عند إرسال معاملاتهم. يتيح هذا النظام الذاتي استمرار بناء طبقات المعاملات، ما يسمح بنمو الشبكة بشكل عضوي بمشاركة المستخدمين.

ولمنع هجمات الإنفاق المزدوج، تتضمن تقنية DAG آلية تحقق تتبع السجل الكامل للمعاملات. فعندما تؤكد العقد معاملات قديمة، تراجع المسار بالكامل وصولاً لأولى المعاملات. يضمن هذا التحقق الشامل كفاية الأرصدة وصحة جميع المعاملات السابقة. أما من يبني على مسار معاملات غير صالح، فيخاطر بتجاهل الشبكة لمعاملاته حتى وإن كانت صحيحة، بسبب اكتشاف النظام لعدم الاتساق الناتج عن معاملات سابقة غير صالحة.

ما هي استخدامات DAG؟

يكشف فهم ماهية DAG في التطبيقات البيانية عن عدة استخدامات رئيسية في منظومة العملات الرقمية. الاستخدام الأهم هو معالجة المعاملات بكفاءة أعلى من أنظمة البلوك تشين التقليدية. عدم وجود كتل يلغي أوقات الانتظار المرتبطة بإنشائها وتعدينها، ما يسمح بإرسال المعاملات بشكل متواصل. الشرط الوحيد هو ضرورة تأكيد المعاملات السابقة قبل إرسال معاملات جديدة، ما يخلق نظام تحقق تشاركي.

كفاءة الطاقة تمثل أيضاً ميزة رئيسية لتقنية DAG. فعلى عكس البلوك تشين المعتمدة على خوارزميات إثبات العمل (PoW) التي تتطلب طاقة حسابية كبيرة، تستهلك عملات DAG جزءاً بسيطاً من الطاقة. بعض أنظمة DAG لا تزال تعتمد PoW، ولكن بمتطلبات طاقة أقل بكثير من التعدين التقليدي في البلوك تشين.

معالجة المدفوعات الصغيرة تتناسب كثيراً مع تقنية DAG. غالباً ما تواجه أنظمة البلوك تشين التقليدية صعوبات مع المدفوعات الصغيرة بسبب تجاوز رسوم المعاملة لقيمة الدفعة. تحل أنظمة DAG هذه المشكلة بإلغاء أو تقليل رسوم المعالجة بشكل ملحوظ، وتكتفي برسوم عقد بسيطة فقط. حتى في حالات ازدحام الشبكة، تظل الرسوم منخفضة ومستقرة، ما يجعل من DAG خياراً مثالياً للتطبيقات التي تتطلب معاملات متكررة بقيم صغيرة.

ما هي العملات الرقمية التي تعتمد DAG؟

رغم إدراك مجتمع العملات الرقمية لمزايا كفاءة تقنية DAG، فإن عدداً قليلاً من المشاريع يطبقها حالياً. تعد IOTA من أبرز الأمثلة. أطلقت IOTA (MIOTA) قبل سنوات، واسمها مستمد من "تطبيقات إنترنت الأشياء". نالت شهرة لما توفره من سرعة معاملات عالية، وقابلية توسع، وأمان، وخصوصية، وسلامة بيانات.

تعتمد IOTA على بنية فريدة تُسمى Tangle، مكونة من عقد وتشابكات—أي مزيج من عدة عقد تُستخدم للتحقق من المعاملات. يتطلب النظام من المستخدمين التحقق من معاملتين قبل الموافقة على معاملتهم. تضمن هذه الآلية مشاركة جميع المستخدمين في خوارزمية الإجماع وتحقيق اللامركزية الكاملة للشبكة.

تعد Nano مشروعاً آخر يوظف تقنية DAG، لكنه يتبع نهجاً هجيناً يجمع بين عناصر DAG والبلوك تشين. جميع عمليات نقل البيانات تتم عبر العقد، ويحتفظ كل مستخدم بمحفظة تتضمن تقنية البلوك تشين. تتطلب المعاملات التحقق من كل من المرسل والمستلم. اشتهرت Nano بسرعة المعاملات، وقابلية التوسع، والأمان، والخصوصية، والأهم أنها تقدم معاملات بدون رسوم.

تعتمد BlockDAG أيضاً بنية DAG، وتوفر أجهزة تعدين موفرة للطاقة وتطبيقاً للهاتف المحمول لتعدين رموز BDAG. بخلاف دورة الانقسام النصفي للبيتكوين كل أربع سنوات، تعتمد BDAG جدول انقسام نصفي سنوي كل اثني عشر شهراً.

مزايا وعيوب تقنية DAG

مثل أي تقنية، تحمل DAG مزايا وقيوداً يجب أخذها في الحسبان عند تقييمها في أنظمة إدارة البيانات.

تشمل المزايا سرعة معالجة المعاملات، فعدم وجود فترات زمنية للكتل يسمح بمعالجة المعاملات في أي لحظة. النظام لا يفرض حدوداً على حجم المعاملات، فالمطلوب فقط تأكيد المعاملات السابقة. كذلك، رسوم المعاملات منخفضة أو معدومة، إذ لا توجد مكافآت تعدين، وغالبية الأنظمة تفرض رسوماً رمزية فقط على العمليات المتخصصة. هذه البنية الرسومية مثالية لتطبيقات المدفوعات الصغيرة.

تتفوق DAG في كفاءة الطاقة مقارنة بالبلوك تشين التقليدية؛ عدم وجود عمليات تعدين كثيفة يعني استهلاكاً أقل للطاقة وبصمة كربونية أقل. كما أن قابلية التوسع في أنظمة DAG تزيل الاختناقات وفترات الانتظار الطويلة التي تعاني منها شبكات البلوك تشين.

ومع ذلك، تواجه DAG تحديات منها قضايا اللامركزية، حيث تعتمد بعض بروتوكولات DAG على عناصر مركزية مؤقتة لإطلاق الشبكة. لم تثبت هذه الأنظمة بعد قدرتها على العمل دون تدخل طرف ثالث، وقد يؤدي إزالة هذا التدخل إلى تعرضها لهجمات. أيضاً، لم تُختبر تقنية DAG على نطاق واسع رغم وجودها لسنوات، ولم تحقق انتشاراً مماثلاً لانتشار حلول البلوك تشين مثل تقنيات الطبقة الثانية، ما يترك تساؤلات حول استدامتها طويلة الأمد.

الخلاصة

يمثل الرسم البياني الموجه غير الدوري تقنية واعدة تحمل إمكانيات كبيرة في مجال دفاتر السجلات الموزعة. يوضح فهم ماهية DAG في هياكل البيانات كيف تقدم هذه التقنية مزايا واضحة مقارنة بأنظمة البلوك تشين التقليدية، مثل انخفاض رسوم المعاملات، وقابلية التوسع العالية، وتوفير الطاقة، وسرعة المعالجة. هذه الميزات تجعل من DAG خياراً مثالياً لحالات استخدام محددة، كحالات المدفوعات الصغيرة وتطبيقات إنترنت الأشياء.

رغم ذلك، لا تزال تقنية DAG في طور التطوير وتواجه تحديات تحول دون استبدال أنظمة البلوك تشين بشكل كامل، مثل قضايا المركزية ونقص الاختبارات واسعة النطاق، وهي قيود رئيسية يجب معالجتها. التقنية في مرحلة نمو، مع إمكانيات وحدود لم تُستكشف بالكامل بعد.

ينبغي النظر إلى DAG كتقنية مكملة وليست بديلاً كاملاً للبلوك تشين، حيث تقدم حلولاً بديلة لحالات استخدام متخصصة. مع تطور منظومة العملات الرقمية، من المرجح أن تتعايش تقنيتا البلوك تشين وDAG، كلٌ في مجاله. يظل مجتمع العملات الرقمية متابعاً لتطور تقنية DAG واكتشاف التطبيقات الجديدة مع نضوج التقنية وإثبات قدراتها في الواقع العملي. وسيزداد أهمية فهم ماهية DAG في بنية البيانات مع استمرار تطور التقنية وظهور تطبيقات جديدة في الأنظمة الموزعة.

الأسئلة الشائعة

ما معنى DAG؟

DAG هي اختصار لعبارة "الرسم البياني الموجه غير الدوري" (Directed Acyclic Graph)، وهي بنية بيانات تُستخدم في تقنيات البلوك تشين والعملات الرقمية.

ما هي قاعدة بيانات DAG؟

قاعدة بيانات DAG هي بنية رسم بياني موجه غير دوري تُستخدم لتخزين وتنظيم البيانات، ما يتيح إجراء استعلامات ومعالجة فعالة للعلاقات المعقدة، مما يجعلها مناسبة لتقنيات البلوك تشين والأنظمة الموزعة.