Tangle：不同于区块链的分布式账本

现在，我们可以使用基于DAG（有向无环图）和Tangle的马尔可夫链蒙特卡罗算法的不同架构，而不是使用区块链来表示数据的不变性和来源。该数据结构被IOTA项目用作其物联网的DLT(分布式账本技术)。

像区块链一样，Tangle也是一个分布式数据库，它可以不可更改地透明地存储加密数据。两者的主要的区别在于它们的架构和共识机制，Tangle在效率和速度方面更倾向于DAG。

DAG

在DAG中，从来没有一个闭环。每条边都是从一个顶点(也称为节点)指向另一个顶点。如果系统可以进行拓扑排序，则可以认为是真正的 DAG 。这可以通过以与所有边缘方向一致的线性顺序排列顶点来实现。

图 1. 显示网络中边和顶点的 DAG 图。没有一个闭环，因为所有的边都指向一个顶点。

这些边指向一个顶点，只指向一个方向。一条边不能指向它起源的顶点。例如，你可以将顶点a指向其他顶点，例如b和c。但是顶点 b 不能指向 a，否则会产生循环。

DAG是一种图，它的边只有一个方向(单向)来连接一个顶点和另一个顶点。在拓扑排序方面，它必须遵循这样的顺序：

对于每条边，它的起始顶点在序列中出现的时间都比结束顶点早。

这使得排序是非循环的，所以一旦一个顶点被传递，它就不能再被传递。

我们可以想象一个系统有5个任务。到达终点的终极方法是去城市里的杂货店，但这需要一些步骤。

让我们把步骤列举为任务(从A到E)：

任务A：进入车内

任务B：在高速公路上开车去城市

任务C：到达杂货店

任务D：下车

任务E：进入杂货店并开始购物

该过程必须遵循以下任务或节点：

图 2. 箭头随着时间的推移遵循正确的流程顺序（A -> B -> C -> D -> E）。

每个任务都依赖于前一个任务。它必须遵循一个顺序，否则过程将失败。例如，你不能在上车之前就下车。

你也不能有一个循环，否则就会有一个无限循环，那么就会永远不能完成这个过程。例如，如果你从车里出来(任务D)，然后又回到车里(任务A)，这就形成了一个闭环。在这种情况下，你永远不会去杂货店购物(任务E)。

图 3. 如果任务 D 重新回到任务 A，则会创建一个无限循环。

DAG更多的是通过依赖关系来确定过程的最终结果。如果一个任务没有完成，那么整个过程就会崩溃。

site的节点

Tangle从一个名为“site”的节点开始，就像区块链网络(如比特币、以太坊)中的创世区块。Tangle不生成区块，而是由site来表示。site由边连接，并且是单向的，这意味着它们只能在一个方向上移动。规则是一个site必须验证另外两个site。未被确认的site(即交易)被认为是未被确认的，被称为tip。

图 4. Tangle 从名为Site A 的点开始。

上图所示，已确认的交易被标记为绿色，而未确认的交易被标记为红色。还需要其他site来验证这些“tips”。每个site都有一个累积的权重，用来阻止网络上的攻击，因为随着site的“老化”，它们的权重会增加，使攻击成本更高。例如，如果累积为:

SUM(Site1 + Site2 … + SiteX) = Cumulative Weight

这么说吧：

D = 3, F = 1, G = 3 and H = 1 Cumulative Weight = D + F + G + H = 8

还要注意的是，边的箭头指向它们的父节点，与时间方向相反。因此，它指向验证它们之前的site。初始site由第一个site确认，后续site需要两个site进行验证。

算法

Tangle使用一种称为hashcash-lite的算法。随着交易的增加，网络的安全性也会越来越高，因为它需要大量的原始计算能力才能超过网络。因此，如果要窃取site，就必须处理所有之前验证过的交易，这些交易是分支的一部分，而随着交易变得越来越“老”，这越发不太可能。

与典型的区块链相比，Tangle中的节点或连接设备越多，网络也就越快而不是越慢。在区块链中，网络会变慢，因为参与共识的节点越多，生成区块的难度就越大(为了公平)。

一旦交易被确认，它们就不能被更改(即不可变)，这也是区块链的工作原理。破解DAG的最佳方法是像图4这样的未确认节点，它需要两个交易来验证。现在有机会使用双花方法进行攻击。根据DAG开发人员的说法，我们只需要在节点关闭之前成功地进行验证。

由于验证过程发生得很快，没有足够的时间让节点受到攻击，因此危害节点的概率就降低了。在IOTA的实现中，它们最初有一个Coordinator，它将自己的签名添加到好的节点上，当有人试图进行双花攻击，Coordinator将不得不只验证合法交易。使用马尔可夫链蒙特卡罗算法(从分布中抽样)是随机选择未确认的交易节点，因此黑客必须知道攻击哪个节点才能尝试双花攻击，这使得他们的机会变得非常渺茫。

Tangle使用概率分布来选择首先验证哪两个新的随机交易。为了进行验证，每个site必须对其他site具有依赖性。由于其随机性，黑客就无法锁定目标。

用例

Tangle比区块链更快，因为它不需要同样的哈希能力来生成区块(例如比特币的工作证明系统)。Tangle使用分布式共识，其足以被无人机、智能手机、EV（电动汽车，即电动汽车）、工业和仪器仪表传感器（用于制造和卫生系统）和一类新型智能电器（例如冰箱、恒温器、家庭安全系统）领域所利用。它还特别针对物联网设备。

因此，与比特币网络等区块链中使用的挖矿相比，Tangle更节能。区块链中的交易量越大，网络就越慢，这是因为验证交易区块的挖矿难度增加了，这激化了矿工之间的竞争，同时也增加了生成区块的哈希算力。这些都需要大量的能量来执行。

使用Tangle的意义在于，它具有安全性和可扩展性，适用于物联网微交易，能源密集度较低。虽然这提供了一个理论上合理的框架，但仍有专家在争论这一体系是否可行。

Git还使用 DAG 来跟踪源代码中的历史记录和版本控制。DAG帮助开发人员跟踪更改，但不允许覆盖以前的更改。有一个时间线会显示开发人员按照非循环排序所做的所有更改。

总结

Tangle是DAG的一个应用程序，它利用了数据处理技术。其可以帮助消除网络中的环路，但如果处理不当，可能会导致问题。