Hiểu về DAG: Một công nghệ vượt ra ngoài Blockchain

Khi blockchain xuất hiện như một công nghệ cách mạng trong lĩnh vực fintech, nhiều người cho rằng nó sẽ là giải pháp tối ưu cho các sổ cái phân tán. Tuy nhiên, khi ngành công nghiệp tiền điện tử phát triển, một phương án thay thế hấp dẫn bắt đầu thu hút sự chú ý — đồ thị có hướng không tuần hoàn, thường gọi là DAG. Trong khi một số người đam mê gọi nó là “kẻ giết chết blockchain”, thực tế lại phức tạp hơn nhiều. DAG đại diện cho một phương pháp kiến trúc hoàn toàn khác để giải quyết các vấn đề mà blockchain đang xử lý: tốc độ, khả năng mở rộng và phân quyền. Bài viết này xem xét DAG là gì, hoạt động ra sao, điểm mạnh ở đâu và tại sao nó chưa thay thế blockchain dù có nhiều lợi thế đáng kể.

Cách DAG vượt trội hơn Blockchain về tốc độ và khả năng mở rộng

Điểm khác biệt cốt lõi giữa DAG và blockchain nằm ở cấu trúc nền tảng của chúng. Trong khi blockchain tổ chức dữ liệu thành các khối cần được khai thác và xác nhận theo trình tự, thì DAG loại bỏ hoàn toàn nút thắt này. Các giao dịch trong mạng DAG tạo thành các nút liên kết với nhau thay vì các khối cứng nhắc, cho phép hệ thống xử lý nhiều giao dịch cùng lúc mà không cần chờ xác nhận khối.

Sự khác biệt về kiến trúc này mang lại những cải thiện rõ rệt về hiệu suất. Các mạng blockchain gặp giới hạn về tốc độ do các validator phải hoàn thành khai thác trước khi các giao dịch mới được ghi vào sổ cái. Ngược lại, mạng DAG không đặt ra giới hạn như vậy. Người dùng có thể gửi giao dịch bất cứ lúc nào, miễn là họ xác nhận các giao dịch trước đó. Điều này loại bỏ các rào cản nhân tạo gây tắc nghẽn blockchain, giúp các hệ thống DAG đạt được khả năng xử lý hàng nghìn giao dịch mỗi giây thay vì chỉ vài chục.

Lợi thế về khả năng mở rộng của DAG còn tự nhiên tăng lên khi số lượng người tham gia và giao dịch tăng lên. Mỗi giao dịch mới không làm chậm quá trình xác nhận mà còn thúc đẩy nó nhanh hơn, vì mỗi giao dịch mới đồng thời xác nhận các giao dịch đang chờ xử lý, tạo thành một vòng phản hồi tích cực. Trong khi đó, blockchain lại có xu hướng bị tắc nghẽn ngày càng nặng khi mạng lưới phát triển, do các validator cạnh tranh để ghi khối.

Bên trong kiến trúc DAG: Đỉnh, cạnh và đồng thuận

Hiểu về DAG đòi hỏi phải nắm rõ cấu trúc nền tảng của nó. Công nghệ này sử dụng mô hình dựa trên đồ thị, trong đó mỗi vòng tròn (đỉnh) đại diện cho một giao dịch và mỗi đường (cạnh) thể hiện quá trình xác nhận. Thuật ngữ “đồ thị có hướng không tuần hoàn” (directed acyclic graph) thể hiện hai đặc tính chính: các giao dịch chỉ chảy theo một hướng (có hướng), và cấu trúc này không bao giờ tạo thành vòng lặp (không tuần hoàn).

Khi bạn khởi tạo một giao dịch, nó không đứng riêng lẻ. Thay vào đó, nó phải tham chiếu và xác nhận các giao dịch chưa được xác nhận trước đó gọi là “đỉnh đỉnh”. Bằng cách xác nhận các đỉnh này, giao dịch của bạn trở thành đỉnh mới, chờ xác nhận từ các giao dịch tiếp theo. Điều này tạo thành một cấu trúc phân lớp, trong đó mỗi giao dịch mới vừa nâng cao độ an toàn của mạng vừa tăng khả năng xử lý.

Cơ chế xác nhận tích hợp các biện pháp phòng chống gian lận. Khi các nút xác minh các giao dịch cũ hơn, họ truy vết toàn bộ quá trình trở về giao dịch gốc, xác nhận rằng số dư tài khoản vẫn hợp lệ xuyên suốt chuỗi. Điều này ngăn chặn việc chi tiêu gấp đôi mà không cần trung tâm điều phối. Những người tham gia cố gắng xây dựng dựa trên các giao dịch gian lận sẽ bị toàn bộ chuỗi của họ vô hiệu hóa và bị bỏ qua, tạo ra sự tự nhiên trong việc duy trì động lực phù hợp.

DAG trong thực tế: Các dự án tiên phong kiến tạo kiến trúc thay thế

Nhiều dự án thực tế đã thành công trong việc triển khai công nghệ DAG, chứng minh tính khả thi của nó. IOTA, tên gọi xuất phát từ “Internet of Things Application” (Ứng dụng Internet vạn vật), ra mắt năm 2016 và nổi bật với phương pháp xác nhận phân tán đặc trưng của mình. Thay vì ủy thác đồng thuận cho các thợ mỏ, IOTA sử dụng các nút và cấu trúc gọi là tangles — các cụm các nút liên kết với nhau xác nhận giao dịch lẫn nhau. Mỗi người tham gia xác nhận hai giao dịch trước đó để tham gia mạng, tạo ra sự phân quyền thực sự mà không tập trung vào khai thác.

Nano là một ví dụ khác, mặc dù theo cách tiếp cận lai. Thay vì hoàn toàn dựa vào DAG, Nano kết hợp các nguyên tắc của DAG với các yếu tố của blockchain. Mỗi người dùng duy trì blockchain riêng của mình (nơi blockchain hoạt động tốt ở quy mô cá nhân), nhưng dữ liệu được truyền qua các cấu trúc nút giống DAG. Kết quả là Nano có các đặc điểm nổi bật: xử lý giao dịch cực nhanh, khả năng mở rộng vô hạn và không mất phí giao dịch. Cả người gửi và người nhận đều phải phê duyệt giao dịch, tạo ra sự xác minh lẫn nhau mà không cần trung gian bên ngoài.

BlockDAG cung cấp một biến thể khác, với các hệ thống khai thác tiết kiệm năng lượng và ứng dụng khai thác di động. Đặc biệt, BlockDAG áp dụng mô hình kinh tế riêng, trong đó nguồn cung token giảm một nửa mỗi mười hai tháng thay vì mỗi bốn năm, phản ánh cách tiếp cận khác về khan hiếm token và kiểm soát lạm phát. Những triển khai đa dạng này cho thấy DAG không phải là một hệ thống đơn nhất — các dự án có thể điều chỉnh kiến trúc cốt lõi phù hợp với nhu cầu cụ thể.

Tại sao DAG gặp khó khăn so với blockchain: Các giới hạn then chốt

Dù có lợi thế lý thuyết, công nghệ DAG vẫn đối mặt với những thách thức tồn tại giải thích vì sao blockchain vẫn chiếm ưu thế. Thách thức lớn nhất là đạt được sự phân quyền thực sự. Nhiều triển khai DAG cần các nút điều phối hoặc các thành phần trung tâm khác để khởi động hoạt động mạng và ngăn chặn các cuộc tấn công trong giai đoạn phát triển ban đầu. Mặc dù các nhà ủng hộ cho rằng đây là biện pháp tạm thời cần thiết, các mạng DAG chưa chứng minh được khả năng chuyển đổi sang đồng thuận hoàn toàn phân quyền mà không cần các trung gian này.

Giới hạn này phản ánh một mâu thuẫn sâu xa: hiệu quả của DAG phần nào dựa trên các sự đánh đổi mà blockchain truyền thống cố tình tránh. Trong khi blockchain chấp nhận xử lý chậm hơn để đạt được độ an toàn như pháo đài qua khai thác dư thừa, thì DAG tối ưu hóa tốc độ bằng cách chấp nhận các rút ngắn tính toán. Loại bỏ các rút ngắn này thường dẫn trở lại các vấn đề mà DAG được thiết kế để giải quyết.

Thêm vào đó, DAG chưa trải qua các thử nghiệm áp lực như các mạng blockchain đã phải đối mặt trong hàng thập kỷ, xử lý hàng triệu giao dịch và hàng tỷ đô la giá trị. Trong khi các giao thức blockchain như Bitcoin và Ethereum hoạt động thành công trong hơn một thập kỷ, các mạng DAG còn khá trẻ và chưa đối mặt với các điều kiện tấn công quy mô lớn. An ninh mật mã không chỉ dựa vào tính lý thuyết mà còn cần chứng minh khả năng chống chịu dưới các cuộc tấn công thực tế.

So sánh lợi ích: Tốc độ, phí, năng lượng và khả năng mở rộng

Lợi thế lý thuyết của DAG chuyển thành các lợi ích thực tiễn hấp dẫn. Xử lý giao dịch không bị trì hoãn nhân tạo — mạng không dừng lại chờ tạo khối. Điều này cho phép khả năng xử lý không giới hạn, chỉ bị giới hạn bởi băng thông mạng chứ không phải thời gian đồng thuận.

Cơ cấu phí thể hiện một điểm khác biệt quan trọng. Vì DAG loại bỏ hoàn toàn khai thác, các mạng này tính phí tối thiểu hoặc không tính phí giao dịch. Điều này mở ra các ứng dụng như micropayments, nơi chi phí giao dịch blockchain thường vượt quá số tiền thanh toán. Các mạng DAG có thể xử lý hàng nghìn giao dịch nhỏ lẻ một cách có lợi nhuận, mở ra các ứng dụng mới không thể thực hiện trên blockchain.

Tiêu thụ năng lượng khác biệt rõ rệt. Các mạng blockchain sử dụng proof-of-work tiêu thụ lượng điện năng khổng lồ để khai thác cạnh tranh. Ngược lại, các triển khai DAG sử dụng ít năng lượng hơn nhiều vì không cần các cuộc đua tính toán để tạo khối. Ưu điểm môi trường này ngày càng trở nên quan trọng khi các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến việc chấp nhận công nghệ.

Khả năng mở rộng hoạt động theo cách khác biệt căn bản. Các hệ thống blockchain gặp giới hạn kiến trúc — tăng số validator hoặc khối lượng giao dịch cuối cùng sẽ tạo ra các điểm nghẽn. Trong khi đó, DAG mở rộng theo chiều ngang, cải thiện hiệu suất khi phát triển. Nhiều giao dịch hơn đồng nghĩa với chu kỳ xác nhận nhanh hơn, tạo ra một mạng lưới tự phục hồi, hoạt động tốt hơn dưới áp lực.

Nhìn nhận các hạn chế: Tập trung, thử nghiệm và giới hạn chưa rõ

Mỗi lợi thế đều đi kèm những hạn chế tương ứng. Tốc độ của DAG phần nào đến từ việc chấp nhận các thành phần trung tâm, điều mà blockchain rõ ràng từ chối. Một số giao thức yêu cầu các nút điều phối hoặc dựa vào các bộ xác nhận hạn chế, làm suy yếu nguyên tắc phân quyền thu hút người dùng tiền điện tử.

Sự trưởng thành là một khoảng cách quan trọng khác. Công nghệ DAG chưa tồn tại đủ lâu để xác định tất cả các lỗ hổng tiềm tàng. Bitcoin đã đối mặt và vượt qua vô số cuộc tấn công kể từ 2009; các mạng DAG chưa tích lũy đủ bằng chứng về an ninh thực tế. Các giao thức mới thường chứa các lỗi chưa lường trước được chỉ xuất hiện rõ khi vận hành trong điều kiện thực tế có giá trị lớn.

Hơn nữa, DAG chưa chứng minh được khả năng duy trì phân quyền ở quy mô lớn. Các dự án hoạt động chấp nhận được với khối lượng giao dịch trung bình và số lượng người tham gia vừa phải, nhưng vẫn còn câu hỏi về việc liệu các đặc tính này có giữ được khi mở rộng quy mô blockchain hay không. Liệu các thành phần trung tâm của DAG dần trở thành điểm nghẽn? Liệu đồng thuận có thể duy trì phân quyền với hàng triệu người tham gia? Những câu hỏi này vẫn còn bỏ ngỏ.

Kết luận: DAG như một phần bổ sung chứ không phải thay thế

Thị trường tiền điện tử ngày càng thừa nhận rằng DAG không nhằm mục đích thay thế blockchain mà sẽ đóng vai trò bổ sung. Các dự án cần độ trễ cuối cùng của giao dịch trong microgiây, phí bằng không và khả năng mở rộng vô hạn sẽ thấy DAG hấp dẫn. Các thiết bị Internet vạn vật, hệ thống thanh toán theo thời gian thực và các ứng dụng mới đòi hỏi các đặc tính trước đây không thể có lợi từ kiến trúc DAG.

Tuy nhiên, các điểm mạnh của blockchain vẫn chưa có đối thủ về độ an toàn, phân quyền và khả năng chống chịu đã được chứng minh. Lịch sử an ninh của Bitcoin kéo dài hơn một thập kỷ, khả năng điều phối hàng tỷ đô la của Ethereum và sự phù hợp giữa an ninh proof-of-work với nguyên tắc phân quyền vẫn thu hút các dự án ưu tiên các đặc tính này.

Thay vì một kết quả thắng-thua, có khả năng thị trường tiền điện tử sẽ chấp nhận cả hai công nghệ. DAG sẽ trưởng thành và tìm ra các ứng dụng tối ưu của nó. Blockchain sẽ tiếp tục phát triển qua các giải pháp layer-two và các cải tiến giao thức. Cả hai góp phần vào sự tiến bộ công nghệ của hệ thống phân tán, mỗi loại giải quyết các bài toán tối ưu khác nhau. Khi thị trường trưởng thành, vai trò của DAG sẽ rõ ràng hơn — không phải là người thay thế blockchain, mà là một kiến trúc thay thế giá trị, giải quyết các vấn đề cụ thể mà các quyết định thiết kế của blockchain chưa tối ưu.