一种基于DAG的加密货币框架

前言：本文是Christopher Carr在阿姆斯特丹举行的"Master Workshop： Layer 1 solutions"研讨会上的演讲，由James Ovenden笔录整理，并由公众号“蓝狐笔记”社群“鑫鑫”翻译。

什么是DAG?我的演讲将包含以下内容。首先会介绍什么是DAG以及我们为什么要使用它们?然后我会谈到Graphchain框架，这是我们刚刚实现的一个基于STAG的框架。我们把它命名为Graphchain。接着我们会讨论设计选择和主要挑战，最后给出结论。

如果你对它的来源感兴趣，最初我和Xavier Boyen、Thomas Haines一起在 2016 年写了这篇论文——Graphchain：一种无区块链的可扩展去中心化账本。我们把它放到了ePrint上，在ERIM News上可能有一个更可读的版本。这篇论文在其他地方也有发表，但这两个地方可能最容易找到。

什么是DAG?

首先，DAG是什么含义?它指的是有向无环图。这是图论中的一个数学术语，通常包含由顶点和边组成的集合。边就是有序的顶点对，在有向图中通常用箭头表示。如果不能从一个顶点出发，沿着箭头返回一个顶点，那么图就是无环的。你也许意识到这不完全是一个数学术语。

下图是一个DAG的例子。箭头表示边，橙色的方框表示顶点。你可以通过检查发现图中没有环。你不能从其中一个橙色方框出发，沿着箭头返回一个橙色方框。这就是一个DAG。你也可以给这些DAG加上标记。

如果这样做，你将得到一个所谓的偏序集。在我们所做的工作中，谈及了很多关于偏序集。这里的思想是，如果你定义箭头指向一个比出发点更高的顶点从而得到一个偏序，那么你会很容易发现k是所有字母中最高的那一个。你也可以很快发现对于f和h，它们之间没有排序。我们所知道的就是f和h都高于d并且都低于i。

因此，它是一个偏序，不像我们所熟悉的另一种DAG，即区块链(下图)，它是完全有序的。实际上，如果你开始思考如何处理这些孤块，以及会有多少孤块，你会发现这真的很有意思。我没有时间深入这个话题，但它真的很有意思，相信我。你会得到分叉，但是区块链本质上也是DAG，只是他们受到的限制更多。你无法拥有所有这些额外的偏序。

为什么我们需要DAG?

我们想要解决什么?这里我们试图解决的主要问题是去中心化和扩展性。区块链技术存在很多问题。这可能是最常被谈论的两个问题——还有一些其他问题，但我最感兴趣的两个问题是去中心化问题，这实际上归结为安全问题，以及可扩展性问题，这和可用性相关。扩展性问题仍然存在。这些问题是从哪里来的?这些问题似乎源于交易块的使用?可能是这样的。

我们整个项目的目标是：能否创建一个系统，让个体的努力得到回报?主要的问题，可能你已经意识到了，是矿池造成了一些问题。它们造成问题的原因是实际上它们的权力有点太大了——有些人认为它们权力过大。我倾向于这样理解。这不一定是坏事，有很多支持和反对它们的论据，我真的不想卷入这个话题，但是如果我们不需要它们不是更好吗?

我们能否消除加入矿池的动机?这是其中一个问题。此外，这么做的同时，是否也可以允许更快的交易处理。如果我们可以广播附加了工作量证明的交易，整理这些交易并用它们构建一个图，会怎么样呢?那么，我们还需要区块吗?至少，这是基于DAG的思想。

为什么这很重要?因为51%的诚实用户就足够了?不!这些我们早就知道了。那么，什么是去中心化呢?这是一个更加棘手的问题。它跟分布式设计的概念有点混淆，所以你可能会问去中心化究竟是什么含义。实际上我认为这个问题很难回答。有很多人思考过去中心化的真正含义，特别是在加密货币方面。大致上，我们希望全世界有许多运行相同系统的独立机器。如果有的话，就可以保证所有机器在计算上是等价的。就像我说的，这不是什么新鲜事物，人们已经谈论了一阵子了。

我们在谈的这些是什么?我们在谈论矿池和矿场。在"全世界运行相同系统的独立机器"上——实际上机器在运行一个矿池系统。并且，从计算上等价的机器的角度来说，我们有矿场。因此，本质上我们拥有一台能力非常强的机器。第二个问题我不认为是DAG必须处理的问题。这取决于功能。