گراف جهت دار غیر مدور (DAG) چیست؟

فناوری‌های دفتر کل توزیع‌شده (DLT) تحولی عظیم در شیوه مدیریت داده و انجام تراکنش‌های مالی ایجاد کرده‌اند. بلاکچین و گراف جهت دار غیر مدور (Directed Acyclic Graph) که از آن اختصاراً با نماد DAG یاد می‌شود، دو ساختار برجسته‌ای هستند که هر یک ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود را دارند. در واقع هرچند که هم بلاکچین و هم گراف جهت دار غیر مدور (DAG) راهکاری غیرمتمرکز برای ثبت تراکنش‌ها به شمار می‌روند؛ اما در نحوه پردازش و تأیید داده‌ها تفاوت‌های مهمی با یکدیگر دارند. با توجه به گسترش روز افزون استفاده از فناوری‌های DLT، ما این مقاله از بلاگ کیف پول من را به معرفی گراف جهت دار غیر مدور و مقایسه آن با بلاکچین اختصاص داده‌ایم.
اگر شما هم درباره تفاوت‌های موجود میان DAG بلاکچین کنجکاو هستید، تا انتهای این مطلب همراه ما باشید.

گراف جهت دار غیر مدور (DAG) چیست؟

گراف جهت دار غیر مدور (DAG) ساختاری در علم رایانه بوده که مجموعه‌ای از نودها و یال‌ها را به نحوی به همدیگر وصل می‌کند که هر یال دارای جهت مشخصی باشد و چرخه‌ای در ساختار ایجاد نشود. عدم وجود چرخه موجب شده تا از بروز حلقه‌های بی‌پایان جلوگیری شود و تراکنش‌ها به صورت جهت‌دار به همدیگر متصل شوند. DAG نیازی به استخراج ندارد و با حذف مفهوم بلاک، قادر است مقیاس‌پذیری بهتری را به نمایش بگذارد.
جالب است بدانید که عدم نیاز به استخراج موجب شده تا بسیاری از سیستم‌های مبتنی بر گراف جهت دار غیر مدور، بدون نیاز به ماینرها به فعالیت خود ادامه دهند. DAG بستری را برای پردازش همزمان چند تراکنش فراهم کرده و به همین علت به اعتقاد کارشناسان، گراف جهت دار غیر مدور (DAG) را باید جایگزینی برای معماری سنتی بلاکچین در حوزه فناوری دفتر کل توزیع‌شده به شمار آوریم.
به بیان ساده‌تر، در گراف جهت دار غیر مدور، نودها از طریق اتصالات یک طرفه به هم متصل می‌شوند و در نتیجه این اتصالات هیچ حلقه بسته یا چرخه‌ای ایجاد نمی‌شود. در ادامه می‌توانید نمونه‌هایی از پروژه‌های استفاده کننده از فناوری گراف جهت دار غیر مدور (DAG) را مشاهده کنید:

• Hedera Hashgraph: دفتر کل توزیع شده DAG با تمرکز بر کاربردهای سازمانی.
• AG Projects: پروژه‌هایی برای زنجیره تأمین و مدیریت داده‌ها.
• IOTA: رمزارزی برای اینترنت اشیا (IoT) با ساختار Tangle.
• Nano: رمزارزی با تراکنش‌های سریع و بدون کارمزد.
• Streamr: پلتفرمی برای اشتراک داده بلادرنگ.

اجزای گراف جهت دار غیر مدور (DAG)

بررسی اجزای تشکیل دهنده گراف جهت دار غیر مدور درک درست‌تری درباره ماهیت DAG در اختیار ما قرار می‌دهد. اجزای تشکیل دهنده DAG به شرح زیر هستند:

• گره‌ها (Nodes): گره‌ها در گراف جهت دار غیر مدور، نشان‌گر اشیا و متغیرها هستند که معمولاً به صورت دایره یا نقطه نمایش داده می‌شوند.
• یال‌ها (Edges): یال‌ها نشان‌دهنده ارتباط موجود میان گره‌ها هستند و به صورت خط نمایش داده می‌شوند.
• یال‌های جهت‌دار: به یال‌هایی اطلاق می‌شود که فقط در یک جهت طی می‌شوند و فلش موجود بر روی یال نشان‌دهنده جهت حرکتی آن‌هاست.
• برخورددهنده‌ها (Colliders): گره‌هایی هستند که دو یال جهت‌دار به سمت آن‌ها اشاره می‌کند.
• مسیرها (Paths): دنباله‌ای از یال‌ها بوده که یک گره را به گره دیگر وصل می‌کند.
• درخت (Tree): در علوم کامپیوتر، درخت نوعی گراف جهت دار غیر مدور است که در آن هر گره فقط یک یال جهت‌دار به سمت خود دارد (به غیر از گره ریشه که هیچ یالی به سمت آن نیست). توجه داشته باشید که یال‌ها از ریشه نشأت می‌گیرند ولی هیچ یالی به سمت ریشه نیست.

نکته مهم: در گراف جهت دار غیر مدور هیچگاه با یک چرخه و حلقه بسته مواجه نخواهیم بود و کلمه «Acyclic» در عنوان گراف جهت دار غیر مدور نیز به همین موضوع اشاره دارد. یعنی اگر از یک گره و نود شروع و مسیرها را دنبال کنیم، هیچگاه به همان گره اول باز نمی‌گردیم.

مزایا و معایب گراف جهت دار غیر مدور (DAG)

مزایا و معایب استفاده از گراف جهت دار غیر مدور را می‌توان در جدول زیر خلاصه کرد:

تفاوت DAG با بلاک چین

برای مقایسه گراف جهت دار غیر مدور با بلاکچین، لازم است اطلاعات دقیقی درباره این فناوری داشته باشیم. شبکه بلاکچین در واقع یک فناوری دفتر کل دیجیتال غیرمتمرکز بوده که تراکنش‌ها را به شیوه‌ای امن در یک شبکه کامپیوتری به ثبت می‌رساند. در بلاکچین، هر تراکنش در قالب یک بلاک ذخیره شده و به بلاک قبلی متصل می‌شود. با چنین اتصالی، زنجیره زمانی از بلاک‌ها شکل می‌گیرد و به همین علت به آن بلاکچین می‌گویند (Chain در زبان انگلیسی به معنای زنجیره است).
غیرمتمرکز بودن، تغییرناپذیری، شفافیت بالا و امنیت از ویژگی‌های کلیدی بوده که فناوری بلاکچین بر مبنای آن‌ها بنا شده است. از جمله کاربردهایی که می‌توان برای بلاکچین بیان کرد عبارتند از: اجرای سیستم‌های رأی‌گیری دیجیتال، مدیریت زنجیره تأمین، ذخیره‌سازی امن پرونده‌های پزشکی و اجرای دقیق قراردادهای هوشمند.

حال با چنین توصیفاتی به مقایسه ویژگی‌های بلاکچین با گراف جهت دار غیر مدور می‌پردازیم:

ویژگی‌های گراف جهت دار غیر مدور (DAG)

• ساختار هدایت شده: در یک DAG، تراکنش‌ها یا گره‌ها به شکل هدایت‌شده به هم متصل هستند. به این معنی که هر اتصال دارای جهت مشخصی از یک گره به گره دیگر است.
• ماهیت غیرچرخه‌ای: عدم وجود چرخه‌ها تضمین می‌کند که پیشرفت واضحی از یک تراکنش به تراکنش بعدی وجود دارد و بدین ترتیب مانع از شکل‌گیری حلقه‌های بسته بدون انتها می‌شود.
• پردازش موازی: گراف جهت دار غیر مدور، امکان پردازش همزمان چندین تراکنش را فراهم می‌کند که این موضوع می‌تواند منجر به توان عملیاتی بالاتر و سرعت تراکنش‌های سریع‌تر در مقایسه با بلاکچین سنتی شود.
• عدم نیاز به ماینرها: بسیاری از سیستم‌های مبتنی بر DAG نیازی به ماینرها برای اعتبارسنجی تراکنش‌ها ندارند. کاربران تراکنش‌های قبلی را اعتبارسنجی می‌کنند و بدین ترتیب نیاز به منابع محاسباتی گسترده، کاهش پیدا می‌کند.

گراف جهت دار غیر مدور؛ نسخه پیشرفته بلاکچین‌های سنتی!

گراف جهت دار غیر مدور و بلاکچین هر دو عضوی از فناوری‌های دفتر کل توزیع‌شده هستند که با وجود شباهت‌ها، در اصول عملکردی و ساختار با هم تفاوت دارند. بسیاری از توسعه‌دهندگان معتقد هستند که DAG را باید نسخه پیشرفته و آینده فناوری بلاکچین به شمار آوریم.
گراف جهت دار غیر مدور توانسته بسیاری از چالش‌های پیچیده موجود را به راحتی برطرف کند و حتی در مسیر برطرف کردن مشکلات حوزه‌های جدیدی همچون اینترنت اشیا، مدیریت داده و غیره گام بردارد. نظر شما درباره DAG چیست؟ آیا گراف جهت دار غیر مدور خواهد توانست بلاکچین‌های سنتی را کنار بزند؟ نظرات خود را برای ما بنویسید.