有向無環圖

什麼是有向無環圖（DAG）？

有向無環圖（Directed Acyclic Graph，簡稱 DAG）是一種資料結構，其邊具備明確方向，且整體圖形中不存在任何環路。在這種架構下，每個物件都可視為一個節點，節點間的關聯則透過有向邊來呈現。所有邊皆指向前方，確保沒有任何路徑會返回起始節點。

簡單來說，DAG 類似任務依賴圖：只有在任務 A 完成後，任務 B 才能啟動，因此由 A 指向 B。如果 C 依賴 B，則由 B 指向 C。因為不允許出現像「C 也依賴 A」這種環路，所以整個圖始終維持無環特性。

在區塊鏈與 Web3 領域，許多系統運用DAG來管理交易間的引用與確認。此架構讓交易能夠並行進入網路，無需嚴格排隊。

有向無環圖的運作原理

DAG 的核心特徵在於「無環」。所謂「無環」，即無法從某個節點出發，沿著有向邊最終回到自身。這個性質讓節點能依照依賴關係進行順序排列，這個過程稱為拓撲排序。

拓撲排序可理解為「在遵循依賴的前提下安排順序」。若部分節點相互獨立，可並行處理；若存在依賴關係，則需按序執行。這種結構天生支援因果關係與高並行度。

在圖中，每條邊代表引用、確認或依賴。當新記錄需要證明其建立於既有事實上時，會指向這些事實的節點。由於引用不會指向未來或自身，因此不會形成環路。

DAG 在區塊鏈上的應用

在許多採用 DAG 架構的系統中，每筆交易都視為一個節點。新交易會透過建立有向邊「引用」多筆既有交易，藉此表達對歷史資料的確認。後續交易引用某筆歷史交易的次數越多，其「確認等級」越高。

部分專案設計為每筆新交易必須引用前兩筆交易，促使網路持續將未確認交易納入 DAG，提升並行度與整體確認速度。其他系統則以「多分支並行」方式產生區塊，形成 BlockDAG——即多個區塊並行生成，然後於圖中合併或排序。

對用戶而言，這能帶來更高的吞吐量與更短的確認時間；對開發者來說，則可獲得更強的並行能力與更高的分叉容忍度。在 Gate，您可以追蹤採用 DAG 架構的專案代幣，查閱技術文件，並判斷其採用「交易 DAG」或「BlockDAG」模式——投資時必須審慎評估相關風險。

DAG 與傳統區塊鏈結構的差異

傳統區塊鏈採用線性鏈式結構，類似單一路徑，所有交易都被打包進依序排列的區塊，順序唯一。遇到分叉時必須回滾或選擇主鏈，這限制了並行處理能力，也使確認速度受區塊產生時間及網路壅塞影響。

DAG 更像路網，允許多條「分支」同時延伸。全域順序與有效性由圖中關聯決定，可實現交易的並行處理，減緩因等待下個區塊而產生的瓶頸。

兩者在衝突處理與最終性方面也有所不同。鏈式系統通常透過最長鏈或累積工作量來解決爭議；DAG 則多採「引用權重」、投票或抽樣來判斷哪一分支為主。各種方式各有優劣，選擇取決於應用場景及安全假設。

DAG 系統的共識機制

「共識」指網路參與者就交易有效性與順序達成一致。基於 DAG 的系統通常採用多種共識機制：

一種方式是「引用即背書」，即後續交易引用前序交易，視為隱含信任投票。當某筆交易被引用次數或權重達到標準時，即視為已確認。

另一種方法是「gossip 投票」。節點會記錄各參與者何時見證哪些事件，形成觀察用 DAG。虛擬投票技術則可據此推斷多數意見，無需將投票寫入區塊。

還有「迭代抽樣」，即節點多輪隨機抽取鄰居意見。隨著對某筆交易的支持趨於穩定並超過門檻，即達成最終性。這些方法皆利用圖結構與機率模型，提升並行性與確定性。

DAG 的典型應用場景

• 支付與小額支付網路：當大量小額交易並行發生時，DAG 可快速納入網路並逐步確認，有效減輕壅塞。
• 智慧合約與事件流：部分基於 DAG 或 BlockDAG 的網路支援智慧合約執行，透過圖形化記錄事件依賴，實現並行處理與可稽核性。跨鏈訊息、日誌追蹤、流程編排等涉及「依賴並行流程」的應用皆適合以 DAG 表示。
• 資料版本管理與可追溯性：NFT 資產演變或供應鏈溯源可藉助 DAG 清楚追蹤「誰建立於誰之上」。

從投資或研究角度來看，至 2025 年，產業仍在探索 BlockDAG 與混合模型以提升吞吐量與最終性。在 Gate，您可檢索相關專案代幣，將其加入關注清單，並透過白皮書及技術報告深入研究其共識機制與安全假設。

如何體驗簡易的 DAG？

步驟 1：定義節點——選擇「交易」、「任務」或「事件」等物件，每個物件即為一個節點。

步驟 2：繪製有向邊——用箭頭表示依賴或引用，始終從前置或被依賴物件指向後繼。

步驟 3：檢查是否有環——任何路徑都不應回到起始節點；若出現環路，表示依賴設計需調整。

步驟 4：進行拓撲排序——依所有依賴關係排列節點；獨立節點可並行處理，形成執行規劃或確認序列。

在鏈上開發時，可將「提交交易—被引用—達到確認門檻」的流程抽象為 DAG 模型，用於設計並行隊列及衝突解決策略。在 Gate 的研究流程中，可用圖形化方式展示技術亮點與路線圖，提升資訊組織效率。

DAG 的風險與未來趨勢

風險主要來自排序與衝突解決的複雜性：若引用選擇遭操控，確認路徑可能受影響；抽樣或投票機制設計不佳則可能導致延遲或產生漏洞。需留意 Sybil 攻擊或垃圾交易對圖中未確認端的影響。涉及資金時，務必評估主網穩定性、程式碼審查、歷史表現，分散風險，切勿在未充分理解底層機制前進行投資。

至 2025 年，更多專案將探索 BlockDAG 與混合架構，結合並行區塊產生、快速確認和最終性，並適配 EVM 相容性及跨鏈通訊。無論採用鏈或 DAG，關鍵仍在於安全假設透明、實現可驗證性與長期運行資料。

常見問題 FAQ

為什麼 DAG 技術被認為比傳統區塊鏈更高效？

DAG 允許多筆交易並行處理，而不是在單一鏈上排隊，大幅提升吞吐量。傳統區塊鏈需等待每個區塊確認後才能繼續；而在 DAG 網路中，交易可同時被驗證——如同多車道高速公路相較於單車道。這使得DAG系統能以更低費用處理更多交易。

DAG 網路中的交易如何確認？

在 DAG 網路中，每筆新交易會引用多筆前序交易作為驗證依據，形成網狀依賴結構。隨著後續交易不斷引用您的交易，其確認狀態逐步提升——此過程有別於區塊鏈需等待新區塊打包確認。

Gate 上能否交易 DAG 專案代幣？

許多專案採用或基於 DAG 技術，包括 IOTA、Hedera 等。Gate 支援主流 DAG 專案交易對，您可在 Gate 上查詢現貨或合約市場的支援代幣。搜尋專案名稱即可查看交易情況。

為什麼 DAG 可能成為分散式帳本的未來？

DAG 克服了區塊鏈單鏈順序處理的瓶頸，在可擴展性、速度與成本方面具有天然優勢。隨著物聯網支付與高頻應用對效能需求提升，DAG 的並行處理能力愈加重要。但現階段在安全模型與生態成熟度方面仍有挑戰。

學習 DAG 技術需要哪些基礎？

只需具備基本圖論知識（節點與有向邊）及區塊鏈基礎即可入門。DAG 的核心理念是多筆交易可共存並相互驗證，無需高深數學。建議先理解傳統區塊鏈原理，再進一步學習 DAG 如何實現並行處理。