引用 DAG 结构是对 “传统” 区块链架构的一种挑战。它通过天然的并行架构能够有效地提升网络吞吐量，改善交易确认延迟的问题。另外，由于它并不需要矿工来干涉区块打包的过程，因此这不仅使交易手续费得以降低，而且还避免了矿工或者第三方为获取 MEV 来干涉交易排序的问题。因此，这些特性都足以让市场和开发者对其寄予厚望。

出品：外捕研究（Web3Caff Research）研究院

封面：Photo by Milad Fakurian on Unsplash

字数：全文共计 3000+ 字

说明：本内容为研究简报版本，用于快速呈现本研究对象当前的结构位置与核心判断，其权威性源自外捕研究（Web3Caff Research）及其研究员 ShirleyLi 基于本研究对象发表的专项研究报告：《DAG 赛道万字研报：不是区块链的 DAG，能否引爆 Web3 的 “iPhone 时刻”？全景式拆解其发展背景、实现机制、生态现状、发展前景及未来挑战》

目录

  • 一、研究背景：传统区块链架构的性能瓶颈
  • 二、DAG 架构：对传统区块链的结构性重构
  • 三、核心挑战：DAG 共识如何运作
  • 四、DAG 技术的主要实现路径
  • 五、行业发展趋势
  • 六、主要风险与挑战
  • 七、结论：DAG 能否成为 Web3 的 “iPhone 时刻”？
  • 要点结构图

一、研究背景：传统区块链架构的性能瓶颈

过去十余年，区块链基础设施主要基于链式结构（Blockchain）构建：交易被打包成区块，区块按时间顺序线性连接形成账本。比特币、以太坊等主流公链均采用这一范式。

然而随着链上应用和用户规模增长，传统区块链逐渐暴露出结构性瓶颈：

  • 吞吐量限制（TPS）：区块容量与出块时间限制交易处理速度
  • 确认延迟较高：需要等待区块生成与确认
  • 手续费上升：网络拥堵导致交易成本上升

虽然行业提出了 Layer2、分片、并行执行等扩容方案，但这些方案更多是对现有架构的优化，而非底层结构的改变。

在这一背景下，一部分研究者开始探索一种不同的数据结构——有向无环图（DAG），希望从根本上突破区块链性能限制。

近年来，随着 U2U Network、Waterfall Network 等项目获得融资，以及 Sui、Kaspa 等项目逐渐成熟，DAG 再次成为 Web3 基础设施的重要技术方向。

二、DAG 架构：对传统区块链的结构性重构

DAG 的基本概念

DAG（Directed Acyclic Graph）意为有向无环图，是图论中的一种结构。

其核心特点包括：

  • 数据节点之间通过有向边连接
  • 不存在循环路径
  • 每个节点可以同时引用多个前序节点

如果将 DAG 应用于分布式账本系统，则每个节点可以代表一笔交易或区块。与传统区块链不同，新交易无需等待区块生成即可直接引用之前的交易完成验证。

因此，DAG 网络往往具有以下潜在优势：

  • 并行处理能力强
  • 无需矿工打包区块
  • 理论吞吐量更高
  • 交易确认延迟更低

一些研究者甚至提出，在 DAG 系统中，用户发起交易的同时也在参与网络验证。

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图源：有向无环图 | 维基百科

与传统区块链结构的对比

比特币：UTXO + Merkle Tree

比特币采用 UTXO（未花费交易输出）模型。

每个区块内部通过 Merkle Tree（默克尔树）记录交易哈希，并通过区块哈希形成线性链结构。

这种模型安全性极高，但并行能力有限。

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图源：Merkle 树 – Web3 图谱

以太坊：账户模型 + MPT

以太坊采用账户模型并引入 Merkle Patricia Trie（MPT） 来存储账户状态。

系统维护三类核心数据结构：

  • 状态树（State Root）
  • 交易树（Transaction Root）
  • 收据树（Receipt Root）

该结构更适合智能合约，但状态更新频繁，也对网络性能造成限制。

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