暗号資産におけるディレクテッド・エイシクリック・グラフ（DAG）とは？

要点ディレクテッド・エイシクリック・グラフ（DAG）は、ブロックとチェーンの代わりに頂点と有向辺を使って、分散型の暗号資産ネットワークを構築するためのブロックチェーンとは別のデータ構造です。
DAGベースのネットワークでは、新しい各取引が1つ以上の過去の取引を確認する必要があるため、多くの実装ではマイナーやブロックタイムの必要がなくなります。
DAGは、従来のブロックチェーンよりも高いスループット、ゼロ手数料、より良いスケーラビリティを提供できる可能性があり、ミクロ決済やIoTアプリにとって魅力的です。ただし、これらの利点は設計によって異なります。
トレードオフとして、初期の実装では集中化の要素が含まれること、そして規模の面で実世界でのテストが限定的であることが挙げられます。
注目すべきDAGベースのプロジェクトとして、IOTA（2024年に完全分散型をローンチ）や、DAGアーキテクチャとプルーフ・オブ・ワークを組み合わせるKaspaがあります。
はじめに暗号資産を思い浮かべるとき、「ブロックチェーン」という言葉が最初に頭に浮かぶかもしれません。ビットコインのローンチ以降、同様のネットワーク構造を土台にして数百種類の暗号資産が作られてきました。ほとんどは、成長していくブロックの連なり（チェーン）に依存しており、各ブロックは暗号学的ハッシュによって前のブロックと結び付けられています。
ブロックチェーンでは、ユーザーが取引をブロードキャストし、それがブロックにまとめられます。取引が確認されるまでには通常、ブロックがどれくらい埋まっているかに応じて待機期間が存在します。混雑している場合、この待ち時間は数秒から数時間に及ぶことがあります。
一部の開発者や研究者は、このブロック単位のモデルには根本的なスケーラビリティ上限があると考えています。そこで提案されている代替案が、「ディレクテッド・エイシクリック・グラフ（DAG）」です。DAGは、取引の記録と確認に別の方法を取り、ブロックという概念自体を取り除きます。
DAGとは？DAGは、頂点（vertices）と辺（edges）で構成されるデータ構造の一種です。「ディレクテッド（有向）」とは、接続が流れる方向が一方向だけであることを意味します。「エイシクリック（非循環）」とは、ループがないため、グラフを前にたどることで出発点に戻ることが決してできないことを意味します。
科学やデータモデリングの用途では、DAGは変数同士の関係を示し、互いにどのように影響し合うかを観察するために使われます。暗号資産の文脈では、DAGにおける各頂点はブロックではなく取引を表します。取引は過去の取引へリンクし、線形チェーンというよりも「確認の網」を構築します。
この構造は、ブロックチェーンとは根本的に異なります。取引をブロックにまとめるマイナーが存在せず、固定のブロック時間もありません。理論上、次のブロックを待つ必要なく、取引はいつでも送信できます。
DAGはどのように機能しますか？DAGベースの暗号資産では、ユーザーが新しい取引を送信するとき、まず2つ以上の未確認の過去取引を参照し、検証する必要があります。これにより、専用のマイニング担当に頼るのではなく、ユーザー同士が互いの活動を共同で検証する「自己維持型の確認システム」が作られます。
一部のDAG実装では、取引を送信する際に少量の計算作業が必要です。これは軽量なスパム対策としても機能し、参照された取引を検証します。その他の例としてIOTA 2.0のように、送信時に作業を行う必要のないステーキングベースのアプローチへ移行したものもあります。ある取引が、過去の取引を参照して確認したら、それらの取引は確認済みとみなされます。その後、新しい取引は「ティップ（先端）」として位置付けられ、将来の取引によって確認されるのを待ちます。
後ろにより多くの確認が蓄積している取引（「重み」が大きいと呼ばれます）は、それを土台に新しい取引を作る際に選ばれやすくなります。これにより、ネットワークはグラフの中で最も確認された分岐を継続的に伸ばすよう動機づけられます。
DAGはどのようにダブルスペンドを防ぎますか？ダブルスペンドは、新しい取引が送信者に十分な資金があることを検証するため、DAGの全履歴までさかのぼって追跡することを要求することで防止されます。ある取引が無効な経路を参照している場合、他のユーザーはその上に構築することを拒否し、その分岐を隔離して事実上捨て去ります。
理論上、矛盾する2つの分岐が同時に生まれる可能性があります。DAGの選択アルゴリズムは、より重く、より確認されている分岐を優先することでこの問題に対処します。時間の経過とともに、重い分岐はより多くの新しい取引を引き寄せますが、弱い分岐は放棄されます。
つまり、DAGベースのシステムには、従来の意味での絶対的な取引の最終確定はありません。ブロックチェーンと同様に、確率的ファイナリティ（最終確定）で動作します。取引が蓄積する確認回数が多いほど、その取引が決着したまま残る可能性に対してユーザーはより確信を持てます。
DAG（有向非巡回グラフ）の利点と欠点DAGの利点スピード：固定のブロック時間がないため、ユーザーはいつでも取引を送信できます。システムは、次のブロックを待つために取引をキューに積むのではなく、多数の取引を並行して処理できる可能性があります。
マイニング要件の削減または不要：多くのDAG設計では、エネルギー集約的なプルーフ・オブ・ワーク（PoW）マイニングを、送信ユーザーによる軽量な検証、またはステーキングに置き換えています。これにより、PoWブロックチェーンと比べてエネルギー消費を大幅に削減できる場合があります。なお、Kaspaのように、セキュリティ特性のためにPoWを意図的に保持しているDAG実装もあります。
取引手数料なし：支払い専用のマイナーがいないため、多くのDAGネットワークではユーザーが手数料を支払いません。これにより、少額の手数料でも価値を削ってしまうようなミクロ決済にDAGが適しています。
スケーラビリティ：DAGは、単一のブロックサイズ上限に制約されません。より多くのユーザーが取引を送信すれば、確認率が高まる可能性があります。これは、よくあるブロックチェーンのスケーラビリティ上のボトルネックに対処できます。そのため、数百万の小型デバイスが価値をわずかずつ自動でやり取りする、モノのインターネット（IoT）のようなケースでDAGが注目されています。
DAGのデメリット集中化リスク：多くの既存のDAG実装は、ネットワークが小さい初期段階で攻撃を防ぐために、中央のコーディネーター（調整役）ノードに依存してきました。このコーディネーターを取り除くのは複雑なエンジニアリング課題であり、実現に苦戦したプロジェクトもあります。
実世界でのテストが限定的：DAGベースの暗号資産は、規模の大きい状況で「高い利用量が長期間続く」ような形で使われた経験がまだ十分ではありません。敵対的な条件や極端な負荷下での挙動は、ブロックチェーン代替案よりも理解が進んでいない部分があります。
DAGベースの暗号資産の例IOTAは、DAGアーキテクチャに基づいて作られた最も著名なプロジェクトです。そのネットワークは「Tangle」と呼ばれ、IoTデバイス間の手数料ゼロのミクロ決済のために設計されました。長年、IOTAはネットワークを守るために中央のCoordinatorノードに依存していました。2024年後半、IOTAはIOTA 2.0（Rebasedとも呼ばれる）をローンチしました。これはコーディネーターを完全に排除した完全分散型で、DAG内での委任型プルーフ・オブ・ステークに基づく新しい合意メカニズムを導入しています。2026年半ば時点で、IOTA 2.0は稼働中のメインネットです。
Kaspaは、DAG構造と従来型のプルーフ・オブ・ワーク（PoW）マイニングを組み合わせています。「GHOSTDAG」と呼ばれるプロトコルを使い、競合するブロックを捨てるのではなく、複数のブロックを並行に作成し、同時に台帳へ含められるようにします。これによりKaspaは高いブロック生成率（毎秒100ブロック超）を実現しつつ、PoWのセキュリティ特性を維持できます。Kaspaは2024年から2025年にかけて大きく成長し、ピーク時には時価総額でトップ20入りを果たしました。これは、PoWと並んでDAGの実行可能性を示す実例となっています。
Sonic（旧Fantom Opera）は、「Lachesis」と呼ばれるDAGベースの合意メカニズムを使っています。各ノードはイベントブロックのローカルDAGを構築し、合意レイヤーがそれらを最終チェーンとして並べ替えます。2024年後半にネットワークはSonicのアップグレードをローンチし、その後2025年にかけて完全なリブランディングとFTMトークンからSトークンへの移行を行いました。現在、Sonicが主要ネットワークであり、元のOperaチェーンは置き換えられています。
よくある質問（FAQ）暗号資産におけるディレクテッド・エイシクリック・グラフ（DAG）とは何ですか？ディレクテッド・エイシクリック・グラフ（DAG）とは、ある種の暗号資産ネットワークで取引を記録し確認するために使われるデータ構造です。取引をブロックにまとめる代わりに、各取引が過去の取引を直接参照し検証することで、確認の網（web）が形成されます。
DAGはブロックチェーンとどう違いますか？ブロックチェーンは、マイナーまたはバリデーターによって確保される「連続したブロック」に取引をまとめます。DAGにはブロックがありません。新しい取引は過去の取引を確認し、ネットワークは線形チェーンではなく、「ループしない有向グラフ」として成長します。DAGは通常固定のブロック時間を持たず、多くの設計では取引手数料がありません。
DAGには取引手数料がありますか？多くのDAGベースのネットワークは、補償すべきマイナーがいないため、手数料なし（feeless）で設計されています。手数料を支払う代わりに、取引を送信する際に少量の計算作業をユーザーが提供する場合がありますが、代わりにステーキングを使う新しい実装もあります。追加のネットワーク機能を行うノードに対して、最小限の手数料を課す実装も一部あります。
DAGベースの暗号資産の例は？代表例として、IOTA（Tangle）があります。中央のコーディネーターを何年も使った後、2024年に完全に分散化した版をローンチしました。次に、DAGのアーキテクチャとプルーフ・オブ・ワーク・マイニングを組み合わせるKaspa。そして、LachesisというDAGベースの合意レイヤーを使うSonic（旧Fantom）です。
DAGはブロックチェーンよりスケーラブルですか？DAGは、ブロックサイズやブロック時間に制約されないため、従来のブロックチェーンよりも1秒あたりの取引数を多く扱える可能性があります。しかし、ほとんどのDAGネットワークは、確立したブロックチェーンと同じ規模でまだ検証されていません。そのため、現実の継続的な負荷下での性能は、未解決の論点です。
まとめの所感ディレクテッド・エイシクリック・グラフは、ブロックやマイナーを、取引ベースの確認（確認の網）に置き換えることで暗号資産ネットワークを構築する別のアプローチを提供します。このアーキテクチャは、高スループットかつ手数料なしのアプリケーション、特にIoTやミクロ決済のユースケースで大きな可能性を秘めています。
IOTAが中央のコーディネーターを削除し、KaspaがDAGベースのPoWチェーンとして成長しているといった最近の動向から、DAG技術が成熟しつつあることが示唆されます。とはいえ、確立したブロックチェーンのセキュリティと普及を、規模の面で同等にできるかどうかは、まだ分かりません。
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