O que é um gráfico acíclico dirigido (DAG) em criptomoedas?

Question

Quando penso em criptomoedas, sempre me vem à mente “blockchain” ou “livro maior distribuído”. Desde que Bitcoin apareceu, surgiram centenas de criptomoedas, a maioria com arquiteturas semelhantes que permitem transferir valor ou interagir com aplicações descentralizadas.

Numa blockchain tradicional, devemos esperar que as nossas transações sejam incluídas num bloco. É como estar numa estação à espera de um comboio: dependendo do tamanho do vagão e de quantas pessoas estão à espera, talvez nem consigas subir no próximo. Às vezes esperas segundos, outras vezes horas. Para alguns, isto é aceitável pela segurança que oferece. Para outros, a blockchain tem data de validade devido aos seus problemas de escalabilidade.

Alguns acreditamos que o futuro está numa estrutura completamente diferente: os gráficos acíclicos dirigidos (DAG).

O que diabos é um DAG?

Um DAG é uma estrutura de dados que conecta informações de maneira particular. Vamos desmembrar este termo complicado:

É um gráfico composto por vértices (esferas) e arestas (linhas que as conectam). É dirigido porque as conexões vão em uma só direção (têm setas). E é acíclico porque não formam ciclos sobre si mesmos - se começa em um ponto e segue o caminho, nunca voltará ao mesmo lugar.

Essas estruturas são usadas em campos científicos e médicos para observar relações entre variáveis. Em criptomoedas, interessa-nos como conseguem consenso em uma rede distribuída.

Funcionamento de um DAG em criptomoedas

Em um sistema DAG, cada vértice é uma transação. Não há blocos nem mineração. Em vez de agrupar transações, cada uma é construída sobre outra anterior. Quando um nó envia uma transação, realiza um pequeno teste de trabalho para validar transações anteriores.

Para adicionar uma nova transação, deve fazer referência a outras mais antigas. Se eu criar uma transação, devo referenciar transações anteriores, semelhante a como um bloco em Bitcoin referencia o anterior, mas com múltiplas referências.

Em alguns sistemas, um algoritmo seleciona quais transações anteriores devem ser referenciadas. As que têm mais “peso” ( mais confirmações acumuladas ) têm mais probabilidades de serem escolhidas.

As transações que referencio ficam confirmadas com a minha nova transação, mas a minha fica pendente até que alguém mais a referencie. Este sistema incentiva a confirmar as transações mais “pesadas” para que a rede cresça adequadamente.

E o gasto duplo? Os DAG também o evitam. Quando um nó confirma transações, avalia todo o caminho até à primeira transação para verificar se há saldo suficiente. Se alguém usar um caminho inválido, a sua própria transação pode ser ignorada.

Embora possam existir múltiplos ramos temporariamente, o algoritmo favorece os de maior peso, fazendo com que os mais fracos sejam abandonados. Não há finalidade absoluta, como também não há na blockchain, mas quanto maior for o “percentagem de confiança” de uma transação, mais seguro estará de que permanecerá confirmada.

Vantagens dos DAG

Velocidade: Sem tempos de bloco, as transações são processadas imediatamente.
Sem mineração: Não utilizam algoritmos PoW tradicionais, reduzindo drasticamente a sua pegada de carbono.
Sem taxas: Como não há mineradores, geralmente não há taxas, ideal para micropagamentos.
Escalabilidade: Podem processar muitas mais transações por segundo do que as blockchains tradicionais.

Desvantagens (que ninguém quer admitir)

Centralização encoberta: Muitos protocolos DAG têm elementos centralizados. Poderão realmente funcionar sem intermediários? Duvido.
Não testados em massa: Embora existam há anos, nenhum DAG demonstrou funcionar em escala global. Que incentivos manterão o sistema no futuro?

Os DAG são uma tecnologia fascinante mas imatura. Se conseguirem superar as suas limitações, poderão impulsionar ecossistemas extremamente escaláveis para IoT e micropagamentos. No entanto, ainda têm muito que demonstrar antes que possamos considerá-los verdadeiros sucessores da blockchain.