在Alchemy，我們將Web3定義為基于區(qū)塊鏈技術的去中心化的互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。

首先，作為開發(fā)人員和構建人員，我們在理解去中心化時，通常會提起碎片化的技術堆棧概念。雖然Web3仍然處于新生階段并在迅速發(fā)展，但我們發(fā)現(xiàn)它的基礎構件已經(jīng)開始成形。

為了更好地理解Web3和去中心化互聯(lián)網(wǎng)的內部工作原理，讓我們直接進入Web3開發(fā)堆棧。

Web3堆棧概述

在較高的層次上，構建任何Web3應用程序都需要深入理解區(qū)塊鏈網(wǎng)絡、Web3基礎設施和Web3開發(fā)環(huán)境。

Web3網(wǎng)絡層

Web3技術堆棧的基礎是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡層。Web2應用程序依賴于中心化數(shù)據(jù)庫，而Web3應用程序構建在區(qū)塊鏈架構之上，以實現(xiàn)無需信任和無需許可的訪問。

網(wǎng)絡層：基礎區(qū)塊鏈架構

在選擇構建去中心化應用程序(dApp)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡時，開發(fā)人員有兩個主要選擇：兼容EVM的區(qū)塊鏈和不兼容EVM的區(qū)塊鏈。

EVM 區(qū)塊鏈

以太坊一直是Web3開發(fā)的主要框架，其虛擬環(huán)境(即其以太坊虛擬機或EVM)存儲帳戶和余額等關鍵信息。以太坊的虛擬機還存儲了一個機器狀態(tài)，它能夠根據(jù)EVM制定的一組預定義規(guī)則，隨著每個新區(qū)塊的變化而變化。對于開發(fā)人員來說，最重要的是，EVM為智能合約的存儲和執(zhí)行提供了一個框架，允許開發(fā)人員對鏈上邏輯進行編程。

隨著以太坊區(qū)塊鏈和EVM的興起，許多旨在解決以太坊可擴展性限制或昂貴交易成本的不同網(wǎng)絡都選擇開發(fā)與EVM完全兼容的框架。這意味著與 EVM 兼容的鏈都共享相同的軟件層——即 Solidity——運行智能合約。

與EVM兼容的區(qū)塊鏈允許開發(fā)人員利用專門為EVM鏈構建的所有相同的工具、文檔和社區(qū)，以此節(jié)省時間和金錢。

EVM 區(qū)塊鏈示例

• 以太坊- 原始 EVM 智能合約平臺
• Polygon- 以太坊側鏈
• Arbitrum- 使用 Optimistic rollups和多輪欺詐證明的L2區(qū)塊鏈
• Optimism- 使用 Optimistic rollups 和單輪欺詐證明的L2區(qū)塊鏈
• Hermez- 由 Polygon 管理的 ZK-rollups以太坊L2網(wǎng)絡
• ZKSync- 使用 SNARK 的 ZK-rollups以太坊L2網(wǎng)絡
• Starknet- 使用 STARK 的 ZK-rollups以太坊L2網(wǎng)絡
• Avalanche- 與 EVM 兼容的L1
• Cronos- 與EVM 兼容的L1

3個最佳的Web3開發(fā)環(huán)境

在選擇構建 dApp 的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡時，Web3開發(fā)人員應該考慮可用的開發(fā)人員工具的深度和廣度。幸運的是，EVM兼容鏈受益于多年的以太坊開發(fā)，在開發(fā)環(huán)境方面有許多久經(jīng)考驗的選擇。

Hardhat

Hardhat是一個javascript軟件開發(fā)環(huán)境，允許開發(fā)人員編譯、測試、部署和調試以太坊軟件，Hardhat可以通過靈活的插件進行擴充，使開發(fā)人員能夠輕松自定義本地區(qū)塊鏈開發(fā)環(huán)境，并附帶一套強大的故障排除和調試文檔集。

Truffle

一個由三種不同的，基于javascript的開發(fā)工具組成的套件——Truffle、Ganache和Drizzle——Truffle幫助構建者編譯、測試和部署EVM代碼，同時也為前端dApp開發(fā)提供工具。

• Truffle——主要的開發(fā)環(huán)境、測試框架和部署管道
• Ganache——允許開發(fā)人員快速創(chuàng)建本地區(qū)塊鏈
• Drizzle——各種前端庫，用來連接前端組件和智能合約

Brownie

作為基于python框架的，用于EVM開發(fā)的替代品，Brownie提供了一套完整的Web3開發(fā)工具，主要基于Web3 .py包構建，用于編譯、測試和部署dApp。

非 EVM 區(qū)塊鏈

最近，開發(fā)人員開始在區(qū)塊鏈上構建更多不遵循以太坊框架的dapp，因此不兼容EVM。

非EVM網(wǎng)絡工程師認為，EVM鏈太受以太坊框架的限制，而選擇通過設計新的結構進行創(chuàng)新。一般來說，非EVM區(qū)塊鏈從一開始就具有數(shù)據(jù)和交易可擴展性，并允許較高的TPS。

非 EVM 區(qū)塊鏈的示例

• Flow- L1，使用 Cadence，F(xiàn)low 的原生的面向資源的編程語言
• NEAR- L1，其智能合約使用 Rust 或 Assemblyscript 
• Solana- 使用 Rust C、C++ 的L1智能合約
• Terra- 將 Rust 用于智能合約的L1

非 EVM 區(qū)塊鏈開發(fā)環(huán)境

雖然對于非EVM鏈有一些開發(fā)環(huán)境還不太成熟，但一些網(wǎng)絡已經(jīng)開始為各自的鏈提供開發(fā)工具。

Flow讓開發(fā)者能夠使用原生的Visual Studio Code Extension測試Cadence智能合約的漏洞。

另一個非EVM開發(fā)環(huán)境的例子是Anchor，它允許構建和測試 Solana 合約，具有與 Solidity 和 Truffle 類似的感覺?？偟膩碚f，Anchor 的環(huán)境降低了 Rust 和 Solana 開發(fā)的障礙。

我應該使用什么區(qū)塊鏈網(wǎng)絡?

由于單個區(qū)塊鏈通常具有獨特的架構和共識機制，它們不可避免地會針對特定的用例進行更好的優(yōu)化。因此，我們堅定地相信一個多鏈Web3的未來。

考慮到可互操作工具的日益多樣化，EVM框架是一個極其豐富的環(huán)境。此外，EVM兼容性為用戶和開發(fā)人員提供了一個更流暢的過程，可以通過跨鏈dApp移動流動性，并提供了熟悉的用戶和開發(fā)人員體驗。對于早期的開發(fā)人員和新協(xié)議，我們相信圍繞EVM兼容的區(qū)塊鏈進行開發(fā)，利用現(xiàn)有的工具、基礎設施和開發(fā)人員文檔，是一個令人信服的條件。

話雖如此，我們也認識到非EVM區(qū)塊鏈對于更有經(jīng)驗的開發(fā)人員的利基功能，他們不斷增長的社區(qū)基礎，以及對早期開發(fā)人員工具支持的增加。

區(qū)塊鏈交互層

在選擇了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡之后，Web3堆棧中的下一步是區(qū)塊鏈交互層。這一層允許開發(fā)人員和用戶向區(qū)塊鏈讀取和寫入數(shù)據(jù)。

區(qū)塊鏈交互層：用于向區(qū)塊鏈網(wǎng)絡讀取/寫入數(shù)據(jù)的開發(fā)人員構建塊。

如果我們不熟悉區(qū)塊鏈是如何工作的，這里有一個快速的回顧。

• 區(qū)塊鏈由數(shù)據(jù)區(qū)塊組成。
• 區(qū)塊存儲在分布式節(jié)點上。
• 區(qū)塊鏈中的每個節(jié)點都充當一個“迷你服務器”，它允許操作者讀寫數(shù)據(jù)區(qū)塊。
• 添加到區(qū)塊鏈的任何區(qū)塊都必須在網(wǎng)絡上的所有節(jié)點之間傳播，以實現(xiàn)同步。

在考慮Web3框架中的數(shù)據(jù)訪問層時，鏈上存儲是標準，因為它本質上是不可變的，并允許任何公眾個人查看/驗證它。

與區(qū)塊瀏覽器一樣，數(shù)據(jù)提供者是區(qū)塊鏈交互層的關鍵部分。對于初學者來說，它們提供了一個進入較低網(wǎng)絡層的窗口，并作為一個在線資源，用于檢索有關交易、地址余額、gas 費用等的實時和歷史數(shù)據(jù)。區(qū)塊瀏覽器通常用于查找支付的關鍵細節(jié)、確定不同交易的狀態(tài)或簡單地了解區(qū)塊鏈使用的總體趨勢。數(shù)據(jù)提供者為公眾提供了閱讀和解釋區(qū)塊鏈的能力。

Web3基礎設施挑戰(zhàn)

但是，如果沒有適當?shù)幕A設施需求，訪問和與區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)交互可能會非常困難。

由于直接在鏈上寫入數(shù)據(jù)不具有成本效益，Web3開發(fā)人員使用EVM鏈的內置日志功能，這樣智能合約就可以通過solidity事件以一種可搜索、成本效益高的方式在鏈上“打印”信息。雖然日志記錄可以降低存儲成本，并且是對區(qū)塊鏈進行讀寫的最流行方式，但它需要一個強大的區(qū)塊鏈交互層，以確保開發(fā)人員能夠在事件發(fā)出時捕獲它們。

運行節(jié)點 與 使用節(jié)點服務提供者

從歷史上看，使用區(qū)塊鏈交互層需要運行一個自托管、自維護的節(jié)點。這是一個昂貴且耗時的過程，僅運行一個以太坊節(jié)點的平均成本為8.6萬美元/年。開發(fā)人員沒有構建協(xié)議和dapp，而是發(fā)現(xiàn)自己將工程資源花費在管理節(jié)點的bug、回歸、磁盤問題、CPU流量峰值等方面。

運行我們自己的節(jié)點的成本導致了Alchemy的創(chuàng)建。在其核心，Alchemy公開了一套API，供開發(fā)人員在無需管理節(jié)點的情況下與區(qū)塊鏈進行交互。

作為一個多鏈Web3的堅定支持者，Alchemy 的 API 套件在單一熟悉的 API 框架內提供跨L1（包括以太坊網(wǎng)絡）、L2（包括 Arbitrum 和 Optimism）、側鏈（包括 Polygon）和非 EVM 兼容的 L1（如 Flow）的多鏈支持。

最終，Alchemy允許區(qū)塊鏈開發(fā)人員對整個Web3網(wǎng)絡層進行可靠和可擴展的訪問，從而使他們能夠專注于構建Web3堆棧。

Web3表示層

表示層：更高級別的軟件抽象和前端庫

在許多方面，Web3表示層緊密地反映了Web2開發(fā)的許多方面。

為了創(chuàng)建和開發(fā)前端組件，許多開發(fā)人員轉向歷經(jīng)過檢驗的React.js庫。有了大量的開發(fā)人員和Web3社區(qū)的追隨者，它已經(jīng)成為事實上的Web3前端的標準。

Web2和Web3前端棧的一個不同之處是用于與區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)交互的特定庫。

當與數(shù)據(jù)訪問層交互時，Web3的dApp 傾向于使用Ether.js 或 Web3.js，而不是更典型的 HTTP 請求庫，如 Axios 和 Fetch。特別是，Ethers.js 和 Web3.js 都自然支持對托管在區(qū)塊鏈交互層上的區(qū)塊鏈節(jié)點的遠程過程調用 (RPC)，從而能夠更無縫地集成到開發(fā)人員的Web3技術堆棧中，并在區(qū)塊鏈讀寫數(shù)據(jù)。

如何在 Ether.js 和 Web3.js 之間進行選擇

在決定是選擇Ether.js 還是 Web3.js時，有幾點需要考慮。

Ether.js 是一個更輕量級的、對開發(fā)人員友好的庫，具有強大的文檔。雖然許多早期開發(fā)人員和資深開發(fā)人員都是通過Ether.js 開發(fā)dApp的，但它由少數(shù)人維護，限制了庫的開發(fā)。

Web3.js擁有最多的分叉/提交，也是被使用最多次的以太坊javascript庫。雖然它也被廣泛使用，但它缺乏ether文檔的廣度和深度，可能不是早期Web3開發(fā)人員的最佳選擇。

Web3.js的另一個替代品是Alchemy Web3，它是一個帶有附加API方法、升級的websocket支持和自動重試功能的分支，允許開發(fā)者更輕松地采用。

去中心化的存儲

雖然區(qū)塊鏈為去中心化狀態(tài)管理、智能合約存儲/執(zhí)行和交易價值提供了一個媒介，但更高級別的應用程序需要額外的組件。對于圖像、視頻和gif等前端內容，區(qū)塊鏈存儲非常昂貴，效率也非常低。去中心化存儲填補了這一空白。

一種解決方案是IPFS (Interplanetary File System)，這是一個由節(jié)點組成的分布式網(wǎng)絡，每個人在其中存儲和共享文件、網(wǎng)站、應用程序和數(shù)據(jù)。隨著NFT的興起，IPFS的使用激增，經(jīng)常作為NFT媒體資產(chǎn)的底層存儲介質。

另一個流行的去中心化存儲解決方案是Arweave，它旨在激勵個人永久存儲數(shù)據(jù)。通過Arweave網(wǎng)絡，礦工提供存儲空間以換取代幣，協(xié)議本身確保存儲的數(shù)據(jù)在所有節(jié)點上保持正確和一致。

Web3應用層

在Web3的背景下，應用層涵蓋了DeFi、NFT、身份與認證、數(shù)據(jù)與分析以及許多其他令人興奮的dApp類別?？傊?，這些去中心化的Web3應用包括一些最大的Web3公司，如OpenSea、Uniswap和Aave。

作為開發(fā)人員，這通常是最有趣的構建層。可以混合和匹配不同的去中心化應用程序，將強大的原語組合成新的、復雜的產(chǎn)品。

應用層主要允許公共消費者(其中許多人可能不完全理解Web3開發(fā)的復雜性)輕松地與直觀的前端交互。最終，用戶友好型前端讓公眾能夠在日常生活中利用去中心化的互聯(lián)網(wǎng)。

總結

隨著Web3從目前的狀態(tài)發(fā)展到成熟，肯定會有范式的轉變，新的Web3基礎設施工具，以及很多需要學習的東西。

Source：https://www.web3.university/article/web3-stack