有向非巡回グラフ（DAG）とは何か、そしてどのように機能するのか

暗号通貨業界が出現し、トレーダーや投資家が参入し始めると、デジタルコインは他の資産とは全く異なることがすぐに明らかになりました。実体資産と裏付けられず価値がないため、価格変動が激しかったのです。しかし、世界中どこでも極めて高速かつ低コストの取引が可能という利点もありました。

かつては匿名性も提供されていましたが、ブロックエクスプローラーが開発され、中央集権型取引所が利用者保護のために本人確認（KYC）手続きを実施するようになると、匿名性は失われました。善悪が混在する中で、暗号通貨とブロックチェーンがもたらす収益機会や実生活の課題解決の可能性という「善」の側面が勝り、人々は業界へと流入し始めました。

ユーザーが増えるにつれ、暗号通貨分野では取引や投資の戦略が構築され、結果として取引・投資・決済ツールの需要が生まれました。当然ながら、暗号通貨分野に現在も残る課題を解決するための製品が必要となり、さまざまなソリューションが生み出されました。そのすべてが成功したわけではありませんが、一部は現在も利用され続けています。伝統的金融から輸入されたものもあれば、暗号通貨向けに新たに開発されたものもあります。

その中に有向非巡回グラフ（DAG）があります。これこそが本稿で取り上げるテーマであり、暗号通貨業界の新規参入者に対し、DAG が何であるか、どのように機能するか、そして何を実現できるかを理解してもらうことを目的としています。

有向非巡回グラフとは？

有向非巡回グラフは、主に暗号通貨分野で使用されるデータモデリングまたは構造化のツールです。ブロックチェーンがブロックで構成されるのに対し、DAG は頂点（ノード）とエッジ（辺）で構成される点で異なります。

このため、暗号通貨の支払いは頂点として記録され、互いに積み重ねられます。ただし、取引がノードを通じて送信され、処理にはプルーフ・オブ・ワーク（PoW）タスクが必要とされる点など、ブロックチェーン技術といくつかの類似点も持ちます。つまり、処理が行われるためにはソフトウェアがタスクを解く必要があります。しかし、後述するように、ブロックチェーン上で見られるものとは異なります。

最終的に、ブロックチェーンはブロックが連なる実際の鎖のように見えるのに対し、取引の記録・保存方法から、DAG はむしろグラフに似た構造を持ちます。

さらに、このような方式を好む人々もおり、将来的に DAG とそのグラフモデルがブロックチェーン技術の代替になる可能性があると考えています。データ保存やオンライン取引処理において DAG がより効率的であることが実証されており、多くのブロックチェーンがスケーラビリティに苦慮している点を考えると、これは妥当な見通しと言えるでしょう。

DAG は現在の暗号通貨業界における分散化の課題に対する解決策となり得ます。また、マイナーが新しいブロックを争ってチェーンに追加する必要もなくなります。

DAG のエコシステムではノードが同時に稼働するため、取引処理自体も高速化できます。現時点では、スケーラビリティと性能が向上すれば、ユーザーがネットワークの使いやすさを改善できる、より優れた安全なソリューションと見なされています。

有向非巡回グラフはどのように機能するか？

前述の通り、DAG は木構造に似ており、取引が互いに積み重ねられ、相互接続されたノードが枝として機能します。各ノードは複数の親ルートを持つことができるため、同時に多数の取引を検証できます。これは、ある取引が完了するのを待たずに次の取引の処理を開始できるためです。

もちろん、DAG にはいくつかのルールがあります。たとえば、新しい取引はネットワークに組み込まれる前に過去の取引を参照しなければなりません。これはブロックチェーンで使用されている原理と同じです。ブロックチェーンでは各ブロックが前のブロックを参照します。

この手法は、他の取引に参照されたときにのみ取引が正常に確認されるという良い慣行と見なされています。DAG では各頂点が取引そのものとなり、ブロックは存在しないため、マイニングは実質的に不要です。取引をグループ化して別々のブロックに保存する代わりに、単に互いに積み重ねて記録されます。

ここでプルーフ・オブ・ワーク（PoW）が関与し、ノードが取引を送信して過去の取引を検証する際にタスクが実行されます。

有向非巡回グラフは何に使えるか？

DAG モデルは暗号通貨業界における取引処理のために作られ、ブロックチェーン自体が不完全であることがその発明の背景です。実際、DAG の利用者はブロックチェーンの二つの大きな弱点—分散性とスケーラビリティ—を特定し、これらを解決するために DAG を開発しました。ブロックチェーンのセキュリティと使いやすさは比較的高いと評価されていますが、DAG はそれらをさらに向上させており、DAG がブロックチェーンを上回る領域の一つと言えます。

DAG は、次の取引が開始される前に前の取引の検証が完了する必要がないため、処理速度が向上します。従来のブロックチェーンではこれは必須の手順です。また、DAG はブロックを使用しないため、マイニングが不要となり、ネットワーク運用に必要な電力が減少します。これにより、これまで述べた利点に加えて、DAG は環境に優しいと言えます。

これにより、他にも小さな利点が生まれます。たとえば、マイニングがないためマイナーが存在せず、結果として取引手数料も不要になります。

DAG が提供するすべての利点は、このモデルの将来に対する期待を高めます。しかしながら、現時点では DAG は暗号通貨の世界ではまだ非常に新しく、先進的であるものの技術は初期段階にあります。その結果、完全な分散化には至っておらず、現在の主なユースケースはネットワークの立ち上げ支援です。

ブロックチェーンと競合し、将来的にはそれを排除できる取引処理システムとしての役割はまだ実現していませんが、DAG がいずれ支配的な技術になる可能性は高いと言えます。

現在のところ、DAG を採用している暗号通貨プロジェクトはごく少数です。しかし、IOTA、Nano、Obyte などは開発者や暗号通貨ユーザーの注目を集めています。

DAG とブロックチェーン: 長所と短所

以上を踏まえて、DAG とブロックチェーンをそれぞれの長所と短所で比較してみましょう。

DAG の長所:

• DAG はマイニングおよび高価なマイニング機器を不要にします
• マイニングがないためマイナーが存在せず、結果としてマイニング手数料も不要です
• マイニングがないことで、DAG ベースのプロジェクトはブロックチェーンほど大量のエネルギーを必要としません
• これらすべての利点により、DAG はマイクロトランザクションや大量取引に適しています

DAG の短所:

• 取引量が少ないと攻撃に対して脆弱になります
• 現在も非常に初期段階にあります
• 完全な分散化にはまだ至っていません

ブロックチェーンの長所:

• 13 年以上の開発と成長を経て、ブロックチェーンは現在確立された技術です
• 暗号通貨業界全体で広く利用されています
• ブロックチェーンは高いセキュリティと不変性、透明性を備えています
• スケーラビリティが低いブロックチェーンでさえ、高額取引においてはコスト効果が高いです

ブロックチェーンの短所:

• 最大手かつ最も利用されているチェーンの一部は、取引手数料が非常に高額です
• 多くのブロックチェーンはスケーラビリティと取引処理速度に課題があります
• PoW ブロックチェーンはマイニングと大量のエネルギーを必要とします
• 大量のストレージ容量とネットワーク帯域幅が必要です

結論

ブロックチェーン技術は、取引処理のより新しい方法が存在することを示しましたが、最終的な解決策への第一歩に過ぎず、究極の解決策そのものではありません。DAG はその次のステップになる可能性があるほか、何年、何十年、さらにはそれ以上にわたって存続する解決策になるかもしれません。

現時点では、DAG が提供できるすべての利点を予測するにはまだ早すぎます。なぜなら、技術的にまだ若いからです。しかし、既にブロックチェーンより優れている点を考慮すれば、今後の開発により DAG が現在のブロックチェーンに代わる好ましいモデルになる可能性は十分にあると言えるでしょう。

将来的に DLT（分散型台帳技術）分野で支配的になる可能性もあれば、ブロックチェーンと並行する解決策になる可能性もあります。現時点では、DAG には大きな可能性があること、そしてその動向を注視する価値があることを指摘しておくことが重要です。