Đồ thị có hướng không chu trình (DAG) là gì?

Công nghệ đồ thị có hướng không chu trình (DAG) đã trở thành một bước tiến đáng chú ý trong lĩnh vực tiền mã hóa và blockchain. Nếu như blockchain từng làm thay đổi ngành tài chính nhờ đem lại nhiều lợi thế vượt trội so với hệ thống ngân hàng truyền thống thì DAG lại mang đến một hướng tiếp cận khác cho công nghệ sổ cái phân tán. Nhiều chuyên gia trong cộng đồng crypto xem DAG là công nghệ đột phá, có thể vừa bổ sung vừa cạnh tranh với các giải pháp blockchain. Bài viết này sẽ làm rõ khái niệm DAG, cách vận hành và vai trò của nó trong hệ sinh thái tiền mã hóa.

DAG và công nghệ Blockchain

Đồ thị có hướng không chu trình (DAG) là công cụ mô hình hóa, cấu trúc dữ liệu mà một số đồng tiền mã hóa sử dụng để thay thế cho kiến trúc blockchain truyền thống. DAG từng được gọi là “kẻ thay thế blockchain”, làm dấy lên nhiều tranh luận về khả năng công nghệ này sẽ chiếm lĩnh vị trí công nghệ chủ đạo của ngành crypto. Dù vậy, blockchain vẫn đang là nền tảng phổ biến nhất trong lĩnh vực tiền mã hóa hiện nay.

Cấu trúc nền tảng của DAG dựa trên mô hình đồ thị bao gồm các vòng tròn và đường nối. Mỗi vòng tròn, gọi là đỉnh (vertex), tượng trưng cho hoạt động hoặc giao dịch cụ thể cần được ghi vào mạng lưới. Các đường nối, tức cạnh (edge), xác định thứ tự phê duyệt và xác thực giao dịch. Đặc điểm quan trọng là các cạnh này chỉ đi một chiều, tạo nên tên gọi: đồ thị có hướng không chu trình. “Có hướng” chỉ dòng di chuyển một chiều, còn “không chu trình” nghĩa là các đỉnh không bao giờ lặp lại về chính nó, tạo thành cấu trúc luôn tiến về phía trước.

Cấu trúc này đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng mô hình hóa dữ liệu, giúp người dùng quan sát, phân tích mối quan hệ giữa nhiều biến số. Nhà nghiên cứu có thể xác định tác động qua lại giữa các biến trong hệ thống. Với ứng dụng tiền mã hóa, dữ liệu DAG giúp các dự án đạt đồng thuận trên mạng lưới phân tán mà không cần tạo khối như blockchain, mang lại cách thức sắp xếp và xác thực thông tin giao dịch độc đáo.

Sự khác biệt giữa DAG và blockchain là gì?

Dù DAG và blockchain cùng đóng vai trò nền tảng trong lĩnh vực tiền mã hóa, vẫn có những khác biệt cốt lõi về mặt công nghệ. Sự khác biệt lớn nhất nằm ở cấu trúc dữ liệu: DAG không tạo khối như blockchain mà các giao dịch được xây dựng trực tiếp dựa trên các giao dịch trước đó, hình thành kiến trúc dữ liệu phân tầng không chia thành từng khối riêng biệt.

Về hình dung, blockchain là chuỗi tuyến tính các khối nối tiếp, còn DAG lại là đồ thị với các nút liên kết phức tạp. Sự khác biệt trong cách tổ chức dữ liệu dẫn đến những biến đổi lớn về quy trình xử lý và xác thực giao dịch. Việc không tạo khối trong hệ DAG giúp loại bỏ thời gian chờ tạo khối, từ đó tăng tốc độ xử lý giao dịch và mở rộng quy mô dễ dàng hơn so với blockchain truyền thống.

Công nghệ DAG vận hành ra sao?

Cơ chế vận hành của DAG tập trung vào hệ thống xác thực giao dịch đặc biệt. Các hệ DAG gồm các đỉnh (vòng tròn) và cạnh (đường nối), với mỗi đỉnh là một giao dịch riêng biệt mang dữ liệu DAG cụ thể. Giao dịch mới được xây dựng chồng lên giao dịch trước thành từng lớp, tạo thành mạng lưới các giao dịch liên kết liên tục mở rộng.

Khi người dùng gửi giao dịch, họ phải xác nhận ít nhất một giao dịch trước đó đã xuất hiện trên mạng lưới. Các giao dịch trước này được gọi là “tip” – những giao dịch chưa xác nhận đang chờ xác thực. Để gửi giao dịch mới, người dùng phải xác thực các tip này, sau đó giao dịch của họ lại trở thành tip mới chờ xác nhận từ người tiếp theo. Nhờ vậy, hệ thống luôn tự duy trì, cộng đồng liên tục tạo lớp giao dịch mới, bổ sung dữ liệu DAG và mở rộng mạng lưới tự nhiên.

Công nghệ DAG tích hợp các biện pháp bảo mật nghiêm ngặt để ngăn chặn các cuộc tấn công chi tiêu gấp đôi. Khi nút xác nhận giao dịch cũ, chúng kiểm tra toàn bộ chuỗi giao dịch từ gốc, rà soát mọi dữ liệu DAG lịch sử. Việc xác thực toàn diện đảm bảo số dư tài khoản đủ và mọi giao dịch trước đều hợp lệ. Nếu người dùng xây dựng trên chuỗi giao dịch sai lệch, giao dịch của họ sẽ bị mạng lưới bỏ qua. Kể cả giao dịch hợp lệ cũng có thể bị từ chối nếu nối vào chuỗi đã chứa giao dịch gian lận trước đó, nhờ vậy đảm bảo toàn vẹn cho mạng lưới và dữ liệu DAG.

DAG được ứng dụng vào lĩnh vực nào?

Công nghệ DAG có nhiều ứng dụng quan trọng trong hệ sinh thái tiền mã hóa. Mục đích chính là xử lý giao dịch nhanh và hiệu quả hơn blockchain truyền thống nhờ cấu trúc dữ liệu DAG đặc biệt. Việc không có khối giúp loại bỏ thời gian chờ tạo, khai thác khối, cho phép người dùng gửi giao dịch liên tục. Điều kiện duy nhất là xác nhận các giao dịch trước khi thực hiện giao dịch mới.

Tiết kiệm năng lượng là một ưu điểm lớn của DAG. Không giống blockchain, vốn dựa vào thuật toán đồng thuận Proof of Work (PoW) tiêu tốn lượng lớn năng lượng, các đồng tiền mã hóa dùng DAG chỉ cần một phần rất nhỏ năng lượng. Mặc dù một số phiên bản DAG vẫn dùng PoW, yêu cầu tiêu thụ năng lượng vẫn thấp hơn nhiều so với khai thác blockchain truyền thống, một phần nhờ cách xử lý và lưu trữ dữ liệu DAG tối ưu.

DAG đặc biệt phù hợp cho các giao dịch vi mô. Sổ cái phân tán dựa trên blockchain thường khó xử lý các khoản thanh toán nhỏ do phí giao dịch thường vượt quá giá trị giao dịch. Hệ DAG thường không tính phí hoặc chỉ thu phí nút rất nhỏ, cực kỳ lý tưởng cho các giao dịch vi mô. Đáng chú ý, ngay cả khi mạng lưới tắc nghẽn, các khoản phí này vẫn ổn định và thấp, nhờ cấu trúc DAG cho phép xử lý song song nhiều giao dịch.

Những đồng tiền mã hóa sử dụng DAG

Dù được đánh giá cao về hiệu quả, số lượng dự án tiền mã hóa ứng dụng DAG hiện vẫn còn hạn chế. IOTA là ví dụ tiêu biểu, tên gọi này viết tắt của Internet of Things Application. Ra đời từ vài năm trước, IOTA (MIOTA) nổi bật nhờ tốc độ giao dịch lớn, khả năng mở rộng, bảo mật, quyền riêng tư và đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu. Nền tảng sử dụng các nút và “tangle” – tổ hợp nhiều nút xác thực giao dịch thông qua cấu trúc DAG. Người dùng phải xác thực hai giao dịch khác để giao dịch của mình được phê duyệt, đồng thời đảm bảo mạng lưới phi tập trung hoàn toàn khi mọi thành viên đều tham gia vào thuật toán đồng thuận.

Nano là một nền tảng DAG nổi bật khác, kết hợp cả DAG và blockchain. Nền tảng này truyền dữ liệu qua các nút, mỗi người dùng giữ ví riêng có tích hợp yếu tố blockchain. Việc xác thực giao dịch cần xác nhận từ cả bên gửi lẫn bên nhận. Nano nổi tiếng với tốc độ giao dịch lớn, khả năng mở rộng, bảo mật, bảo vệ quyền riêng tư và không thu phí giao dịch, tất cả nhờ cách xử lý dữ liệu DAG hiệu quả.

BlockDAG cũng sử dụng công nghệ DAG, cung cấp thiết bị khai thác tiết kiệm năng lượng và ứng dụng di động để khai thác token BDAG. Khác với Bitcoin có chu kỳ giảm một nửa bốn năm, BDAG thực hiện sự kiện giảm một nửa mỗi 12 tháng, cấu trúc DAG hỗ trợ mô hình tokenomics này.

Ưu điểm và hạn chế của DAG

Cũng như mọi công nghệ khác, DAG vừa có ưu điểm vừa tồn tại những hạn chế cần cân nhắc khi đánh giá giải pháp quản lý dữ liệu DAG.

DAG sở hữu nhiều ưu thế vượt trội. Tốc độ giao dịch là điểm mạnh nổi bật, do DAG không bị ràng buộc bởi thời gian tạo khối, bất kỳ ai đều có thể xử lý giao dịch ngay lập tức, số lượng không giới hạn ngoài việc xác nhận giao dịch trước. Cấu trúc DAG cho phép xử lý song song, tăng mạnh hiệu suất hệ thống. Công nghệ này thường không thu phí hoặc chỉ cần phí rất nhỏ, do không có quá trình khai thác và trả thưởng cho thợ đào, dù một số phiên bản vẫn thu phí cho các hoạt động nút đặc biệt. Nhờ đó, DAG cực kỳ phù hợp cho các giao dịch vi mô. Tiếp theo là tính bền vững môi trường, khi DAG không phụ thuộc vào thuật toán PoW như blockchain, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm tác động carbon. Cuối cùng, DAG có khả năng mở rộng vượt trội nhờ không bị giới hạn bởi thời gian tạo khối hoặc chờ xác nhận, cấu trúc dữ liệu hỗ trợ mở rộng ngang không giới hạn.

Tuy nhiên, công nghệ DAG vẫn còn nhiều thách thức. Vấn đề phi tập trung vẫn gây lo ngại, bởi một số giao thức DAG có yếu tố tập trung hóa. Nhiều dự án chấp nhận giải pháp này tạm thời để khởi động mạng lưới, nhưng DAG chưa chứng minh được khả năng vận hành độc lập mà không cần bên thứ ba kiểm soát. Nếu thiếu cơ chế giám sát, mạng lưới có thể gặp rủi ro bị tấn công, ảnh hưởng tới độ toàn vẹn dữ liệu DAG. Ngoài ra, DAG chưa được kiểm nghiệm trên quy mô lớn như các giao thức blockchain phổ biến. Dù đã xuất hiện vài năm, DAG vẫn chưa đạt mức độ ứng dụng như các giải pháp Layer-2, hiệu suất cấu trúc DAG dưới tải mạng lớn vẫn chưa được kiểm chứng đầy đủ.

Kết luận

Đồ thị có hướng không chu trình là một đổi mới công nghệ đáng chú ý với tiềm năng lớn trong lĩnh vực tiền mã hóa. Dù DAG mang lại nhiều lợi thế hơn blockchain như phí giao dịch thấp, khả năng mở rộng cao, tiết kiệm năng lượng nhờ cách quản lý dữ liệu DAG hiệu quả, công nghệ này vẫn chưa phát triển hoàn thiện và còn nhiều hạn chế khiến chưa thể cạnh tranh với blockchain ở vị trí chủ đạo. Đặc biệt, những vấn đề về phi tập trung và thiếu kiểm nghiệm quy mô lớn cần được giải quyết trước khi DAG được ứng dụng rộng rãi.

Công nghệ DAG còn đang ở giai đoạn phát triển, nhiều tiềm năng và hạn chế vẫn chưa được khai phá triệt để. Tuy nhiên, các ưu điểm nổi bật của DAG rất hứa hẹn, nhất là về cách cấu trúc, xử lý dữ liệu DAG hiệu quả hơn so với blockchain truyền thống. Cộng đồng tiền mã hóa đang kỳ vọng công nghệ này sẽ tiếp tục hoàn thiện khi các ứng dụng mới xuất hiện. Thay vì thay thế hoàn toàn blockchain, DAG có thể sẽ đóng vai trò bổ sung, mang tới lựa chọn thay thế cho các dự án có nhu cầu đặc thù phù hợp với năng lực DAG. Khi công nghệ phát triển và nhiều dự án thử nghiệm DAG, tiềm năng và vai trò thực sự của DAG trong tương lai công nghệ sổ cái phân tán sẽ dần được hé lộ, nhất là khi các nhà phát triển tận dụng tối đa cấu trúc dữ liệu DAG cho các ứng dụng sáng tạo.

FAQ

DAG là viết tắt của gì?

DAG là viết tắt của Đồ thị có hướng không chu trình, cấu trúc dữ liệu dùng trong công nghệ blockchain giúp xử lý giao dịch nhanh và mở rộng.

Tệp DAG là gì?

Tệp DAG là Đồ thị có hướng không chu trình, dùng trong xử lý dữ liệu và công nghệ blockchain để lưu trữ, xác thực dữ liệu hiệu quả.