比特币区块链具有去中心化，数据持久化，防篡改，安全性高的特点，但是也存在一些缺点，比如可编程性差，高耗能。后面出现了支持智能合约的以太以及hyperledge，依然存在可扩展性差，吞吐量小的缺点，还要支付昂贵的手续费。
目前有几种用来解决这些问题的方法，比如分片：cosmos的cosmos hub，near的夜影协议都采用了这方法，将交易分区，同时处理多个交易；flow则是将角色进行区分，充分利用了资源，算力大的节点进行计算，中算力和低算力的用来做验证节点，提高速度；DAG区块链也是一种非常优质的解决方案，从根本改变了传统比特币区块链的架构，将传统链状区块链变成图状区块链。
什么是DAG
DAG就是有向无环图，简单来说就是没有闭环的有向图，由点（vertex）和有箭头的边（edge）组成，没有区块概念，从图论拓扑模型宏观来看，将比特币区块链从单链进化到树状和网状，从区块粒度细化到交易粒度，单点到并发，可扩展性极强。
图形区块链的优势就是交易速度快，和传统的八卦传播相比，它的信息交互从全网传播变为只和一小部分节点进行信息交互，消耗大大减少；且作恶难度大，原因是每当一笔交易被确认，就相当于隐性确认了他的祖先交易。
用DAG做账本的项目
NXT：NXT的诞生和比特币一样，2013年9月28，一个叫BCNext的成员匿名在bitcointalk社区发了一篇贴，推出NXT作为新一代加密货币，将链式改为DAG模式并且发布了白皮书，进行ICO。
RaiBlocks：2014年12月出现，将每笔交易作为单独的存储单元，并且一个用户一条链，只记录自己的交易，使交易可以并行执行，后来改名为Nano。
DAGCoin：提出较早，但并没有代码实现，一直到字节雪球的出现。
Byteball（字节雪球）：采用最短路径最优父节点算法，选出一条全网共识的主链。
IOTA：2016年7月推出，没有打包过程，也不需要挖矿，没有交易费，提高吞吐量。
Fantom：2018年，自己创建的Lachesis共识机制，但是基本共识还是使用的DPoS。
Avalanche：2020年开源项目，自创雪崩机制，共识基于八卦传播改进，提高速度和安全性。
DAG模型采用的共识机制：PoS，Witness，DPoS，Tangle
PoS：2012年Peercoin第一个使用PoS共识机制，节点通过质押自己的代币获得出块权，质押数量越多，被选为出块人的概率越大。和PoW相比，PoS不会过于消耗计算机资源。包括以太坊后续也要由PoW+PoS（Casper协议）过渡到PoS，目的是提高网络效率。
Witness：Byteball提出的见证人机制，根据规则选取主链从而决定交易的全局顺序。见证人是系统中长期实名并且声誉较高的组织或个人，他们是参与系统维护并资源频繁发起交易单元的节点，对于消极工作或者作弊的见证人，可以经过用户投票进行更换。在Byteball中，从任何一个顶端单元出发到达创世单元的最优路径为候选主链。最优路径通过选择最优父单元产生，全部节点运行相同的选取最优父单元算法，递归选出主链。
DPoS：基于代理权益证明是基于PoS改进的，由EOS创始人提出。Nano中就是用了DPoS，每个持有代币的人都由权利投票选出代理节点，不管持币数量多少都能参与，每个节点基于持有的代币数量来选出代表，拥有的数量越多，权重越高，网络中产生一些权重较高的代表来维护和验证。在交易生效前，节点要将交易发送给验证器节点，每个后续验证器节点都会执行相同的验证和传递过程，一直到整个网络都获得这笔交易。
Tangle：IOTA创建出来的共识，节点添加新交易需要确认前两笔未确认的交易并计算一个PoW值，并且随着越来越多的交易被添加到Tangle中，权重会被添加到附属的祖先交易中，当交易由足够大的权重时，交易将现实确认状态。理论上如果网络中有足够多的交互，确认过程可以在几秒中完成。创新之处在于不需要专门的人来维护和验证，而是整个网络的参与者都可以验证。IOTA中共识机制和交易过程是一体的，Tangle在运行的同时处理交易，并且过程中不存在任何手续费。就是因为IOTA的这种无矿工无交易费又可以0值交易的特点，也让攻击变得非常容易。一开始IOTA设置的的机制是不需要Pow的，即添加新交易，只需要确定前两笔未确认的交易（下图中：黄色块新交易要添加进网络必须确认同一路径中末尾两个蓝色块unconfirmed）即可，换言之不需要质押不需要买矿机，只要不停地用电脑发送交易，这样就很容易让发起的交易总数达到总交易数的50%以上，就可以发起攻击。这属于漏洞一样的存在，后期IOTA也发现这个问题，要求提交新交易需要再增加一个PoW值，所以虽然是无交易费，但是IOTA的用户相当于自己做了矿工该做的事情。改进后的IOTA使用了一个中心化的Coordinator（COO），用户定期验证DAG的交易以确保网络安全，但长期来说会影响IOTA的可扩展性，所以实施一年后IOTA基金会拟计划取消这个COO，并增加100倍带宽。但是经过计算，只需要700台S9的算力就可以完成双花。综合来看Tangle机制并不能让网络持续良好的运行。
图片来源：http://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP201812271279983589_1.pdf
总结
DAG的图形区块链的优势是可以让交易速度变的非常快，拓展性强，并发越高的越容易达成共识。劣势是交易时长不可控制，不支持强一致性（异步记录机制无法给全局排序，在后续运行智能合约时会有偏差）。对于安全性来说，要取决于具体项目使用的共识方式。所以DAG是个好的区块链模式，但具体共识机制才是确认交易和安全性的基础。所以总的来说DAG模式对于传统链状区块链是比较新颖，然而在确定一致性方面，对共识机制有更高的要求。
参考文献：
ZHANG Chang-gui, ZHANG Yan-feng, LI Xiao-hua, NIE Tie-zheng, YU Ge. Survey of New Blockchain Techniques:DAG Based Blockchain and Sharding Based Blockchain[J]. Computer Science, 2020, 47(10): 282-289.
http://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP201812271279983589_1.pdf
