Entendiendo Gráfico Acíclico Dirigido (DAGs) en Cripto

Introducción

Cuando piensas en criptomonedas, términos como "blockchain" o "tecnología de libro mayor distribuido" podrían venir a la mente. Desde la creación de Bitcoin, han surgido cientos de otras monedas digitales. La mayoría se basa en arquitecturas de red similares, lo que permite a los usuarios transferir valor o interactuar con aplicaciones descentralizadas.

En los sistemas de blockchain, se añaden periódicamente nuevos bloques a la cadena en crecimiento. Cada bloque está vinculado criptográficamente a su predecesor a través de un valor hash. Estos bloques contienen transacciones recientes transmitidas por los usuarios.

Sin embargo, generalmente hay un período de espera entre la transmisión de la transacción y la inclusión en el bloque. Imagina esperar en una estación de tren. Dependiendo del tamaño del vagón (tamaño del bloque) y el número de otros esperando (transacciones pendientes), es posible que no consigas el próximo tren. O incluso el siguiente. Los tiempos de confirmación pueden variar desde segundos hasta horas.

Para muchos, este compromiso es aceptable, ofreciendo alta seguridad sin coordinación centralizada. Otros argumentan que la tecnología blockchain tiene una fecha de caducidad, citando problemas de escalabilidad como una barrera para la adopción generalizada a largo plazo.

Algunos creen que el futuro de las redes de pago de criptomonedas radica en una arquitectura completamente diferente: Grafos Acíclicos Dirigidos (DAGs).

¿Qué es un DAG?

Un DAG es una estructura de datos alternativa; piénsalo como una base de datos que conecta diferentes piezas de información. Desglosemos el término "Grafico Acíclico Dirigido" para entender su significado.

Grafos Dirigidos Acíclicos.

Conceptualmente, los DAGs se asemejan a la imagen anterior. Consisten en vértices (esferas) conectados por aristas (líneas). Son dirigidos, moviéndose en una dirección (como lo indican las flechas). Y son acíclicos (no circulares), lo que significa que los vértices no regresan sobre sí mismos; si comienzas en un punto y sigues el gráfico, no puedes volver al mismo punto. Esto se volverá más claro en breve.

Estructuras de datos como estas se utilizan a menudo para modelar datos. En campos científicos o médicos, los DAGs podrían emplearse para observar las relaciones entre variables y determinar cómo se influyen mutuamente. Por ejemplo, podrías considerar factores como la nutrición, los ciclos de sueño y los síntomas físicos para mapear sus conexiones y entender su impacto en un paciente.

Para nuestros propósitos, estamos más interesados en cómo los DAGs ayudan a lograr consenso en redes de criptomonedas distribuidas.

¿Cómo funcionan los DAGs?

En las criptomonedas basadas en DAG, cada vértice en la estructura representa una transacción. No hay concepto de bloques, y no se necesita minería para expandir la base de datos. En lugar de recopilar transacciones en bloques, cada transacción se basa en otra. Sin embargo, cuando los nodos envían transacciones, se realiza una pequeña operación de prueba de trabajo. Esto asegura que la red no se inunde con spam y valida transacciones anteriores.

Para agregar una nueva transacción, debe basarse en transacciones anteriores. Digamos que Alice crea una nueva transacción. Para confirmar esta transacción, debe hacer referencia a las anteriores. Es similar a cómo los bloques en Bitcoin hacen referencia a bloques anteriores, pero hace referencia a múltiples transacciones.

En algunos sistemas, un algoritmo selecciona qué transacciones ( o "propinas" ) debe construir una nueva transacción. Las propinas con mayor peso acumulativo—una medida de cuántas confirmaciones tiene el camino de una propina—son más propensas a ser elegidas.

Las transacciones sobre las que Alice construye son no confirmadas. Pero una vez que Alice las referencia, se convierten en confirmadas. La transacción de Alice ahora está no confirmada, por lo que otros deben construir sobre ella para que sea aceptada.

Los usuarios son más propensos a confirmar transacciones con un peso "mayor", asegurando que el sistema crezca continuamente. De lo contrario, nada impediría que los usuarios siguieran construyendo sobre transacciones antiguas.

Con las cadenas de bloques, la protección contra el doble gasto es sencilla. Los mismos fondos no se pueden gastar dos veces en un bloque; los nodos detectan fácilmente cualquier intento y rechazan bloques que contengan transacciones en conflicto. Dado que la generación de bloques es costosa para los mineros, se les incentiva a competir de manera justa.

Los DAGs también tienen mecanismos para prevenir el doble gasto. Es algo similar, pero sin mineros. Cuando los nodos confirman transacciones más antiguas, evalúan todo el camino de regreso a la primera transacción del DAG para asegurar que el remitente tiene un saldo suficiente. Puede haber múltiples caminos, pero solo uno necesita verificación.

Si los usuarios construyen en un camino inválido, corren el riesgo de que sus propias transacciones sean ignoradas. Su transacción puede ser legítima, pero nadie quiere extender ese camino particular debido a transacciones inválidas anteriores.

Esto puede parecer contradictorio al principio—¿no terminarías con múltiples ramas que no son conscientes unas de otras? ¿No podrían las personas gastar el mismo dinero en estas diferentes ramas?

Si bien esta es una posibilidad, se aborda a través de algoritmos de selección que favorecen las propuestas con mayor peso acumulativo. Con el tiempo, terminas con una rama significativamente más fuerte que las demás. Las más débiles son descartadas y la red sigue construyendo sobre la rama más pesada.

Al igual que con las cadenas de bloques, no hay una finalización absoluta: nunca puedes estar 100% seguro de que una transacción no será revertida. Aunque es extremadamente improbable, es teóricamente posible "deshacer" bloques de Bitcoin o Ethereum, invirtiendo todas las transacciones dentro de ellos. Cuantos más bloques se añadan después del que contiene tu transacción, más seguro puedes estar de ella. Por eso se recomienda esperar seis confirmaciones antes de gastar.

En DAGs como el Tangle de IOTA, existe un concepto de confianza en la confirmación. El algoritmo de selección se ejecuta 100 veces y luego calcula cuántas veces tu transacción fue aprobada directa o indirectamente en las puntas seleccionadas. Cuanto mayor sea el porcentaje, más seguro puedes estar de que la transacción permanecerá "liquidada."

Esto podría parecer que conduce a una mala experiencia del usuario. Pero no es así. Si Alice envía 10 MagicDAGTokens a Bob, no necesita preocuparse por seleccionar las puntas de gráfico correctas. Detrás de escena, su billetera podría:

• Seleccione consejos importantes (recuerde, estos son los que tienen más confirmaciones acumulativas).

• Rastrear el camino de transacciones anteriores, asegurando que las propinas tengan un saldo suficiente para gastar.

• Una vez satisfechos, agregarían la transacción al DAG, confirmando las transacciones construidas sobre ella.

Para Alice, esto parece un flujo de trabajo de criptomonedas regular. Ella ingresa la dirección de Bob y la cantidad que desea gastar, luego presiona enviar. La lista anterior es la prueba de trabajo que cada participante ejecuta al crear una transacción.

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Pros y Contras de los Grafos Dirigidos Acíclicos

Ventajas de los DAGs

Velocidad

Sin estar limitado por los tiempos de bloque, cualquier persona puede transmitir y procesar sus transacciones en cualquier momento. No hay límite en el número de transacciones que los usuarios pueden enviar, siempre y cuando confirmen las anteriores.

Sin Minería

Los DAGs no utilizan algoritmos de consenso PoW como estamos acostumbrados. Por lo tanto, su huella de carbono es solo una fracción de las criptomonedas que dependen de la minería para asegurar las redes blockchain.

Cero Comisiones por Transacción

Sin mineros, los usuarios pueden difundir sus transacciones sin pagar tarifas. No obstante, algunas transacciones aún requieren que se paguen pequeñas tarifas a tipos especiales de nodos. Las tarifas bajas o nulas son atractivas para micropagos, ya que las altas tarifas de red derrotan el propósito de las pequeñas transacciones.

No hay problemas de escalabilidad

Desligados de los tiempos de bloque, los DAG pueden procesar muchas más transacciones por segundo que las redes de blockchain tradicionales. Muchos partidarios creen que esto los hará valiosos en los casos de uso de Internet de las Cosas (IoT), donde varias máquinas interactuarán entre sí.

Desventajas de los DAGs

No totalmente descentralizado

Los protocolos que dependen de DAGs tienen varios elementos centralizados. Para algunos, esto debería ser una solución a corto plazo para guiar la red, pero queda por ver si los DAGs pueden prosperar sin la intervención de terceros. Si no, están expuestos a vectores de ataque que podrían comprometer en última instancia sus redes.

No probado a gran escala

Aunque las criptomonedas basadas en DAG han existido durante varios años, están lejos de ser de uso generalizado. Por lo tanto, es difícil predecir qué motivaciones podrían tener los futuros usuarios para explotar el sistema.

Conclusión

Los Grafos Acíclicos Dirigidos son, sin duda, una tecnología intrigante para construir redes de criptomonedas. Hasta ahora, relativamente pocos proyectos utilizan esta estructura de datos, y aún no están completamente desarrollados.

Sin embargo, si pueden realizar su potencial, apoyarán ecosistemas altamente escalables. La tecnología DAG tiene innumerables casos de uso en áreas que requieren alta capacidad de procesamiento y servicios gratuitos, como el Internet de las Cosas (IoT) y micropagos.