방향성 비순환 그래프 (Directed Acyclic Graph, DAG)

방향성 비순환 그래프(DAG)는 각 연결(간선)에 방향이 있고, 어떤 노드에서 출발해 간선을 따라가도 다시 출발점으로 돌아오는 경로(순환)가 없는 그래프입니다. 본래 그래프 이론의 개념이며, 암호화폐 분야에서는 블록을 한 줄로 잇는 블록체인 대신 거래나 블록을 DAG 형태로 연결하는 분산 원장 구조를 가리키기도 합니다.

용어 풀이

• 그래프: 노드(점)와 이들을 잇는 간선(선)으로 이루어진 구조입니다.
• 방향성: 각 간선이 한쪽에서 다른 쪽으로만 향합니다. 예를 들어 ‘거래 B가 거래 A를 승인한다’는 관계는 B에서 A로 향합니다.
• 비순환: 방향을 따라 이동하면 출발한 노드로 결코 되돌아오지 않습니다.

가계도를 떠올리면 쉽습니다. 자녀에서 부모, 조부모로 거슬러 올라갈 수 있지만 그 길이 다시 자신에게 돌아오지는 않습니다. 누구도 자신의 증조부가 될 수는 없습니다. 이런 성질 덕분에 DAG의 노드는 언제나 ‘먼저 온 것’과 ‘나중에 온 것’의 순서로 늘어놓을 수 있는데, 이를 위상 정렬이라고 합니다.

일상적인 활용

DAG는 블록체인 이전부터 널리 쓰였습니다. 작업 간 선후 관계를 나타내는 일정 관리, 프로그램 빌드 순서, 깃(Git)의 커밋 이력, 스프레드시트의 셀 계산 순서가 모두 DAG입니다. 기초를 놓은 뒤에야 벽을 세우고, 벽을 세운 뒤에야 지붕을 얹는 공사 순서도 같은 구조입니다. 사실 블록체인 자체도 각 블록이 이전 블록 하나만 가리키는, 가장 단순한 형태의 DAG라고 볼 수 있습니다.

암호화폐의 DAG

DAG 기반 분산 원장은 블록을 하나의 사슬로만 잇지 않고, 여러 거래나 블록이 동시에 이전 것들을 참조하도록 허용합니다. 대표적인 예는 다음과 같습니다.

• IOTA: 탱글(Tangle)이라는 구조에서 새 거래가 이전 거래들을 직접 승인합니다. 다만 초기에는 재단이 운영하는 코디네이터 노드에 의존해 중앙화 지적을 받았습니다.
• Nano(이전 RaiBlocks): 계정마다 자신만의 체인을 갖는 블록 래티스(block-lattice) 구조를 쓰며, 송금과 수신을 각각의 블록으로 기록합니다.
• Hedera: 해시그래프(Hashgraph)라는 DAG 기반 합의 방식으로 노드 간 이벤트 기록을 연결합니다.

Nano는 채굴자와 거래 수수료가 없다는 점을 내세우며, 프로젝트 측은 이 구조 덕분에 처리가 빠르다고 설명합니다. IOTA도 초기에는 수수료 없는 거래를 내세웠지만, 2025년 IOTA 리베이스드(IOTA Rebased) 업그레이드 이후에는 소액의 거래 수수료(가스비)가 부과됩니다.

장점과 한계

• 병렬 처리: 여러 거래가 동시에 원장에 추가될 수 있어, 구현에 따라 블록체인보다 많은 거래량을 처리할 잠재력이 있습니다.
• 채굴 불필요: 일부 구현은 에너지 집약적인 채굴과 수수료 없이 거래를 확정합니다.
• 중앙화 우려: 일부 구현에서는 코디네이터나 소수의 노드가 네트워크에 큰 영향력을 행사해 중앙화 위험이 제기되었습니다.
• 상대적인 새로움: 블록체인에 비해 운영 기간이 짧아 장기적인 안정성과 보안은 여전히 평가 중입니다.