ما هو الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG)؟ كيف يعمل دون بلوكتشين

الرسم البياني الموجه غير الدوري (Directed Acyclic Graph أو DAG) بنية بيانات ترتبط فيها المعاملات (الرؤوس) بوصلات أحادية الاتجاه (الحواف) لا تعود أبدًا إلى نفسها. في عالم العملات المشفرة يستبدل DAG سلسلة الكتل المتتابعة في البلوكتشين بشبكة متفرعة تشير فيها كل معاملة جديدة إلى معاملات أقدم وتؤكدها مباشرة. ولأن المعاملات يُتحقق منها بالتوازي بدل حشرها في كتل متتابعة، تستهدف شبكات DAG مثل IOTA وNano وByteball إنتاجية عالية وتأكيدًا شبه فوري ومدفوعات صغيرة بلا رسوم. والثمن نموذج أمان أحدث عهدًا وأقل اختبارًا من سلاسل على طراز البيتكوين.

مخطط بسيط يقارن بلوكتشين خطية (مربعات متصلة في صف واحد) ببنية DAG متفرعة (أسهم كثيرة تشير إلى معاملات سابقة)

ماذا تعني كلمتا «موجه» و«غير دوري»؟

المصطلح مأخوذ من نظرية الرسوم البيانية، ويتكون من ثلاثة أجزاء:

• الرسم البياني (Graph): مجموعة من العقد (هنا: المعاملات) تربطها حواف (هنا: الإشارات أو المصادقات).
• موجه (Directed): لكل حافة اتجاه. المعاملة الجديدة تشير إلى المعاملات الأقدم، والسهم لا يسير في الاتجاه المعاكس أبدًا.
• غير دوري (Acyclic): لا توجد حلقات. بعد تسجيل المعاملة لا يمكن لأي شيء لاحق أن ينشئ دورة تعود إليها، وهذا ما يجعل الترتيب الطوبولوجي النظيف للأحداث ممكنًا.

هذا الترتيب هو جوهر الفكرة: الزمن يسير في اتجاه واحد، والمعاملات الأحدث تشير إلى الأقدم، وتستطيع الشبكة دائمًا إعادة بناء «ما الذي حدث قبل ماذا» دون سجل عالمي واحد من الكتل.

الفرق الجوهري بين DAG والبلوكتشين

تجمع البلوكتشين المعاملات في كتل وتضيفها كتلة بعد كتلة. وعندما تصل المعاملات أسرع مما يمكن إنتاج الكتل، يتكون طابور انتظار، وهذا هو عنق الزجاجة الكلاسيكي في قابلية التوسع الذي يرفع رسوم الغاز وقت الازدحام. أما DAG فيلغي الكتلة كوحدة تمامًا: كل معاملة تؤكد غيرها مباشرة، فترتفع الإنتاجية نظريًا مع انضمام مستخدمين أكثر بدل أن تختنق.

الخصائص المشتركة لشبكات DAG

تشترك معظم مشاريع DAG في مجموعة خصائص واضحة:

1. اللادورية: المعاملات الأحدث تصادق على الأقدم، مما يتيح إنشاء المعاملات محليًا أو حتى دون اتصال وتأكيدها لاحقًا.
2. زمن استجابة منخفض: سرعة التأكيد يحدها عرض النطاق بين الأقران، لا حجم كتلة ثابت.
3. بلا رسوم أو مسعّرة بالتخزين: كثير من شبكات DAG مُعدّنة مسبقًا بمعروض ثابت، فيستطيع كل مستخدم أن يعمل أيضًا مدققًا، وتبقى المدفوعات الصغيرة جدًا مجدية اقتصاديًا.
4. معاملات بقيمة صفرية: يمكن للرسائل أو الإشارات أن تنتقل عبر الشبكة دون تحريك أي عملات.
5. تقليم قاعدة البيانات: يمكن تقليص السجل القديم المسوّى (يسمى «اللقطة» Snapshotting في IOTA و«التقليم» Pruning في Nano)، فلا تخزن كل عقدة إلا ما تحتاج إليه.

مثال خطوة بخطوة: كيف تتأكد معاملة على Nano؟

تستخدم Nano تصميم «شبكة الكتل» (Block-lattice) الذي يملك فيه كل حساب سلسلته الخاصة. تبدو عملية إرسال مبسطة هكذا:

1. تريد سارة إرسال 10 NANO إلى أحمد.
2. توقّع كتلة إرسال على سلسلة حسابها، فتخصم 10 من رصيدها.
3. يوقّع أحمد كتلة استلام مقابلة على سلسلة حسابه، فيضيف 10 إلى رصيده.
4. لا يستطيع تعديل السلسلة إلا صاحب الحساب، لذلك يتحقق معظم الاتفاق مسبقًا عبر التواقيع، دون حاجة إلى جولة تعدين عالمية.
5. إذا ظهرت كتلتان متعارضتان، تصوّت حسابات الممثلين الموزونة لحسم التفرع.

ولأن كل حساب يتقدم مستقلًا ولا يُفعَّل التصويت إلا عند النزاع، يمكن أن تصل التأكيدات في أقل بكثير من ثانية، دون رسوم على كل معاملة.

ثلاث شبكات DAG بارزة

Nano: مدفوعات بسيطة

أُطلقت Nano (المعروفة سابقًا باسم RaiBlocks) في ديسمبر 2014 كواحدة من أوائل العملات القائمة على DAG. تمنح شبكة الكتل فيها كل حساب سلسلته الخاصة، ويعتمد الإجماع على حسابات ممثلين لا تصوّت إلا عند وقوع تعارض. وُزع المعروض كاملًا (نحو 133 مليون وحدة) من حساب التكوين عبر صنبور يعتمد على captcha لا عبر التعدين.

Byteball: بيانات مسعّرة بالحجم

تسعّر Byteball (التي أصبح اسمها Obyte) المعاملات بحسب حجمها: تدفع نحو بايت واحد من العملة لتخزين بايت واحد من البيانات. وتختم مجموعة ثابتة من الشهود (Witnesses) المعروفين علنًا المعاملات للحفاظ على اتساق السلسلة الرئيسية، وتدعم المحفظة اتفاقات شرطية مقروءة للإنسان، وهي بديل أخف من العقود الذكية الكاملة.

تصميم على هيئة لقطة شاشة لمحفظة Byteball/Obyte يعرض قائمة الشهود وتدفق المعاملة

IOTA: «التشابك» للآلات

تسمى بنية DAG في IOTA التشابك (Tangle)، وتشترط أن تتحقق كل معاملة جديدة من معاملتين سابقتين، فتدمج دوري المستخدم والمدقق. تستهدف إنترنت الأشياء والمدفوعات الصغيرة بين الآلات. وفي سنواتها الأولى كان «منسق» (Coordinator) مركزي يصدر معاملات مرحلية لتحديد التأكيد وحماية الشبكة الناشئة من هجمات الإنفاق المزدوج.

شبكات DAG القابلة للتعدين موجودة أيضًا

ليست كل شبكات DAG مُعدّنة مسبقًا. جمعت Burstcoin بين سلسلة رئيسية وقنوات معاملات DAG متفرعة، واستخدمت إثبات السعة، وهي آلية إجماع تعتمد على مساحة الأقراص الصلبة الرخيصة بدل القدرة الحاسوبية الخام. وأطلقت Dagger (XDAG) شبكتها الرئيسية في يناير 2018، وتتيح التعدين بالمعالج المركزي أو معالج الرسوميات مع دمج الكتل والمعاملات والعناوين في وحدة واحدة. تُظهر هذه المشاريع أن DAG بنية بيانات، لا آلية إجماع واحدة.

المخاطر وما يجب الانتباه إليه

• أسئلة المركزية: تعتمد شبكات DAG كثيرة على مجموعة صغيرة من الأطراف الموثوقة (ممثلو Nano، وشهود Byteball، ومنسق IOTA التاريخي). يرى المنتقدون أن ذلك يضعف اللامركزية، بينما يعدّه المؤيدون أداة انطلاق مؤقتة.
• نضج الأمان: نماذج أمان DAG أحدث بكثير من إثبات العمل في البيتكوين، وخضعت لاختبارات عدائية أقل على نطاق واسع.
• منظومات أصغر: محافظ وتكاملات وأدوات مدققة أقل مقارنة بالسلاسل الرئيسية.
• وعود الإنتاجية مقابل الواقع: «قابلية التوسع غير المحدودة» نظرية؛ فالسرعة الفعلية ما زالت تعتمد على حجم الشبكة وسلامة العقد وعرض النطاق.

منظور COINOTAG

أفضل فهم لـ DAG أنه إجابة معمارية عن مشكلة واحدة، وهي كيفية توسيع التسوية دون حشر كل شيء في كتل متتابعة، لا ترقية مضمونة على البلوكتشين. نموذج التأكيد المتوازي قوي فعلًا للمدفوعات المتكررة بلا رسوم وبين الآلات، ولهذا يعود باستمرار في استخدامات إنترنت الأشياء والمدفوعات الصغيرة. لكن مقايضة الأمان حقيقية: اللامركزية والاختبار الطويل اللذان يمنحان البيتكوين مصداقيته هما بالضبط ما زالت معظم شبكات DAG تسعى لاكتسابه. تعامل مع الأصول القائمة على DAG على أنها رهانات بنية تحتية أعلى مخاطرة، وقيّم من يملك مفاتيح الإجماع، وحدد حجم مراكزك على هذا الأساس. بنية البيانات أنيقة، لكن اقتصاديات الشبكة هي التي تقرر بقاءها.

ولفهم أعمق للفرق بين السجلات الموزعة وقواعد البيانات التقليدية، راجع دليل البلوكتشين مقابل قاعدة البيانات، ودليل رسوم شبكات العملات المشفرة لفهم لماذا يجذب نموذج «بلا رسوم» الانتباه.