什麼是有向無環圖（DAG）？

有向無環圖（DAG）技術是分散式帳本領域的重要創新，為傳統區塊鏈架構帶來全新選擇。區塊鏈技術透過去中心化、透明且安全的交易處理方式，徹底革新金融產業，而DAG作為金融科技領域的進化型技術，正逐漸嶄露頭角。瞭解資料結構中的DAG及其在加密貨幣系統中的應用，對於探索現代分散式帳本技術的人而言極為重要。本文將說明DAG技術的基本原理與運作機制，並比較其與傳統區塊鏈系統的異同。

DAG與區塊鏈技術

有向無環圖（DAG）是一種資料建模與結構化工具，目前部分加密貨幣專案採用其作為區塊鏈技術的替代方案。要理解DAG在資料層面的本質，需明瞭其架構設計與區塊鏈截然不同。DAG不是將資料組織成依序排列的區塊，而是由頂點（圓點）和邊（線條）構成的圖形架構。每個頂點代表一筆須新增至網路的活動或交易，邊則表示交易被批准的方向和順序。

「有向無環圖」這個名稱揭示了架構的兩個核心特色。首先，「有向」代表頂點間的連結僅朝單一方向流動，確保交易的時間順序明確；其次，「無環」則意味頂點不會形成迴圈，避免循環依賴。這種結構不僅提升資料建模效率，也方便使用者分析多變數間的關係與互動。

在加密貨幣領域，DAG架構讓專案能在分散式網路中達成共識，無須傳統區塊創建及挖礦流程。交易直接建構於前序交易之上，而非打包進區塊，這大幅提升交易速度與網路效率，相較於傳統區塊鏈更具優勢。

DAG和區塊鏈的差異

DAG與區塊鏈在加密貨幣產業中雖肩負類似角色，但架構層面有根本性差異。就資料架構而言，最直觀的不同在於結構組成。區塊鏈是將交易打包成有序區塊，再以加密方式串聯成鏈狀結構；DAG則完全不產生區塊，而是將交易直接建構於先前交易之上，呈現圖形結構。

此外，兩者的視覺化呈現也大不相同。區塊鏈呈現為線性區塊鏈條，DAG則由多節點及有向邊組成複雜圖形。這種結構差異導致交易處理與驗證方式，以及交易進入網路的流程均不相同。DAG不設區塊，也無區塊時間間隔，使交易處理更具彈性與效率。

DAG技術的運作原理

DAG技術運作機制簡潔且高效。要全面理解DAG在資料運作中的原理，需知道DAG系統是由頂點（圓點）和邊（線條）構成，每個頂點代表一筆獨立交易。當使用者欲向網路提交新交易時，須先確認一筆或多筆先前提交、尚未確認的交易，這些稱為「tips」。

流程如下：使用者在提交交易前，必須先驗證網路中的現有tips，完成確認後提交新交易，該交易即成為新的tip，等待後續使用者在提交交易時進行確認。此機制形成自我維持的系統，社群成員持續建構交易層級，網路也隨著使用者參與不斷擴展。

為防止雙重支付攻擊，DAG技術採用遍歷全部交易歷史的驗證機制。節點在確認舊交易時，會追溯至鏈上的首筆交易並進行全路徑校驗，確保帳戶餘額充足且所有歷史交易皆有效。若使用者試圖基於無效交易路徑提交新交易，即使該交易本身合法，網路也會因前序無效紀錄導致餘額異常而忽略該交易。

DAG的應用場景

從資料應用角度來看，DAG在加密貨幣生態圈中具備多項重要應用。其主要優勢在於能以更高效方式處理交易，優於傳統區塊鏈。無區塊設計消除了區塊生成及挖礦等待時間，使用者可持續提交交易，唯一要求是必須先確認前序交易，實現參與式驗證。

DAG在能耗方面同樣表現亮眼。與依賴高算力的工作量證明（PoW）共識演算法的區塊鏈不同，DAG加密貨幣僅需極低能量。部分DAG系統雖仍採用PoW機制，但能耗遠低於傳統區塊鏈挖礦。

DAG技術特別適合微支付場景。傳統區塊鏈處理微支付時常因手續費高於支付金額而受限，DAG系統則因取消或大幅降低手續費，只需極低的節點費用，即使網路壅塞時費用也能維持低廉，特別適用於高頻小額交易。

採用DAG的加密貨幣

儘管DAG技術在加密社群廣受肯定，實際採用者仍有限。IOTA是最具代表性的專案之一。IOTA（MIOTA）於數年前推出，名稱意指「Internet of Things Application」，以交易速度快、可擴展性強、安全性高、隱私保護和資料完整性著稱。

IOTA採用「Tangle」架構，由節點和糾結體組成，後者由多個節點集合用於交易驗證。系統要求使用者在自身交易獲批准前，必須先驗證其他兩筆交易，確保所有參與者共同維護共識演算法，實現網路完全去中心化。

Nano是另一個採用DAG技術的專案，但採用DAG與區塊鏈結合的混合架構。所有資料傳輸均透過節點完成，每位使用者擁有獨立錢包，錢包內部採用區塊鏈技術。交易需由發送方及接收方共同確認。Nano以交易速度快、可擴展性強、安全性高、隱私保護與零手續費著稱。

BlockDAG同樣採用DAG架構，提供高能效的挖礦設備及挖礦BDAG代幣行動App。不同於比特幣四年一次的減半週期，BDAG每十二個月減半一次。

DAG優缺點

如同所有技術，DAG在資料管理系統中的應用既有優勢也有局限，需審慎評估。

DAG技術的主要優勢在於極快的交易速度。沒有區塊時間限制，使用者可隨時處理交易，無須等待區塊生成。系統對交易量無上限，使用者只需確認前序交易。手續費方面，由於無挖礦環節，系統不設礦工獎勵。多數DAG系統零手續費，部分僅對特殊操作收取極低節點費，特別適合微支付場景。

能效優勢則突顯DAG與傳統區塊鏈的不同。DAG不需高強度PoW挖礦，能耗極低，碳足跡最小。DAG系統也具備更佳的可擴展性，因無區塊時間間隔，避免區塊鏈網路常見的等待和瓶頸。

但DAG亦面臨挑戰。有些DAG協議存在去中心化難題，部分系統初期導入中心化機制以促進網路啟動，這些系統尚未證明在完全去中心化狀態下能否安全運作，一旦移除中心化干預，可能遭受多種攻擊。此外，DAG雖已存在數年，卻尚未歷經大規模應用考驗，未達Layer-2等區塊鏈方案的普及度，長期可行性仍待驗證。

結論

有向無環圖作為前沿創新技術，在分散式帳本領域展現巨大潛力。理解資料結構中的DAG，有助於認識其相較傳統區塊鏈系統的明顯優勢，包括更低的交易費用、更強的可擴展性、更低的能耗及更快速的交易速度。這些特性讓DAG非常適合微支付與物聯網等專案場景。

然而，目前DAG技術仍處於發展初期，中心化問題與缺乏大規模實測等限制尚待克服。此技術仍在持續進化，其潛力與邊界有待進一步探索。

DAG不是「區塊鏈終結者」，而是針對特定應用場景提供新方案的補充性技術。隨著加密貨幣生態持續演進，區塊鏈與DAG技術有望並存，各自服務不同需求。加密社群亦持續關注DAG的成熟與其在實際場景中的新應用。隨著技術不斷發展，深入理解DAG的資料架構將越顯重要。

常見問題

DAG的全名是什麼？

DAG是「有向無環圖」（Directed Acyclic Graph）的縮寫，是區塊鏈與加密貨幣技術領域常見的資料結構。

什麼是DAG資料庫？

DAG資料庫是一種以有向無環圖結構進行資料儲存與組織的資料庫。此結構支援高效查詢及複雜關係處理，適用於區塊鏈及分散式系統。