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So funktioniert die Web3-Infrastruktur
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Web3-InfrastrukturdApp-Architektur
TL;DR: Die Web3-Infrastruktur umfasst die Gesamtheit der Tools, Dienste und Protokolle, die es Anwendungen ermöglichen, Daten aus Blockchain-Netzwerken zu lesen und in diese zu schreiben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Webanwendungen, die auf zentralisierten, von einem einzigen Unternehmen kontrollierten Datenbanken basieren, nutzen Web3-Anwendungen (Dapps) die Blockchain als ihre „Quelle der Wahrheit“ und benötigen einen speziellen Infrastruktur-Stack, um mit ihr zu interagieren. Dieser Stack umfasst Wallet-Verbindungen zur Benutzerauthentifizierung und Transaktionssignierung, RPC-Endpunkte für die Kommunikation mit Blockchain-Knoten, Indexer, um On-Chain-Daten abfragbar zu machen, dezentralen Speicher für große Dateien sowie Layer-2-Netzwerke zur Skalierung. Zu verstehen, wie diese Komponenten zusammenwirken, ist für jeden Entwickler, der auf der Blockchain aufbaut, unerlässlich.
Die einfache Erklärung
Eine herkömmliche Webanwendung weist eine übersichtliche Architektur auf: Ein Benutzer öffnet einen Browser, der Browser lädt ein Frontend von einem Webserver, das Frontend kommuniziert mit einer Backend-API, und das Backend liest aus einer Datenbank und schreibt in diese. Das Unternehmen, das die Anwendung betreibt, kontrolliert jede Ebene: die Server, die Datenbank, die API sowie die Regeln dafür, wer auf welche Daten zugreifen darf.
Eine Web3-Anwendung ersetzt die zentralisierte Datenbank durch eine Blockchain. Aber Blockchains sind keine Datenbanken. Man kann keine SQL-Abfragen darauf ausführen. Man kann keine Verbindung zu ihnen über einen Standard-Datenbanktreiber herstellen. Man kann keine Daten darauf schreiben, indem man eine API mit einem geheimen Schlüssel aufruft. Die Interaktion mit einer Blockchain erfordert einen grundlegend anderen Infrastruktur-Stack, und das Verständnis dieses Stacks ist der erste Schritt zur Entwicklung von Dapps in Produktionsqualität.
Der wesentliche Unterschied liegt im Transaktionsmodell. In einer herkömmlichen App schreibt das Backend unter Verwendung seiner eigenen Anmeldedaten in die Datenbank. In einer Web3-App schreibt der Nutzer in die Blockchain, indem er Transaktionen mit seinem eigenen privaten Schlüssel über seine eigene Wallet signiert. Die Anwendung unterstützt diesen Prozess, hat jedoch niemals direkten Schreibzugriff auf den On-Chain-Status des Nutzers. Dieser Wechsel von servergesteuerten zu nutzergesteuerten Daten macht Web3 „dezentralisiert“ und führt gleichzeitig zu einer komplexeren Infrastruktur.
Inwiefern unterscheidet sich die Web3-Infrastruktur von der Web2-Infrastruktur?
Am einfachsten lässt sich die Web3-Infrastruktur verstehen, wenn man sie mit dem Web2-Stack vergleicht, den die meisten Entwickler bereits kennen. Die Daten befinden sich an einem anderen Ort, und der Weg zum Lesen und Schreiben dieser Daten ändert sich entsprechend.
Aspekt
Web2
Web3
Quelle der Wahrheit
Zentrale Datenbank
Blockchain
Wer schreibt Daten?
App-Backend mit eigenen Anmeldedaten
Benutzer über Wallet-Signatur
Identität
Benutzername und Passwort
Wallet-Adresse
Datenzugriff
Direkte Datenbankabfragen
RPC-Endpunkte und Indexer
Dateispeicherung
Cloud-Server
IPFS ähnliche Netzwerke
Da man eine Blockchain nicht wie eine Datenbank abfragen kann, laufen die meisten Lesevorgänge über einen endpoint für einfache Abfragen und über die Blockchain-Indizierung für komplexe, strukturierte Abfragen.
Die Architektur einer DApp
Eine typische Produktions-Dapp besteht aus mehreren Schichten, von denen jede eine bestimmte Funktion erfüllt. Das Frontend ist die Benutzeroberfläche, in der Regel eine Webanwendung, die mit React, Next.js oder ähnlichen Frameworks erstellt wurde. Das Frontend übernimmt das Rendering, die Benutzereingaben und die Interaktion mit der Wallet. Es stellt über eine Provider-API (wie ethers.js oder wagmi) eine Verbindung zur Wallet des Benutzers (MetaMask, Phantom usw.) her, wodurch die Dapp Wallet-Adressen abfragen, Guthaben anzeigen und zur Signatur von Transaktionen auffordern kann.
Die Wallet dient dem Nutzer als Identitäts- und Authentifizierungsmechanismus. Anstatt sich mit einem Benutzernamen und einem Passwort anzumelden, verbinden Web3-Nutzer ihre Wallet. Die Wallet stellt die öffentliche Adresse des Nutzers (seine Identität) sowie die Möglichkeit zur Signierung von Transaktionen (seine Autorisierung) bereit. Wenn die DApp Daten in die Blockchain schreiben muss (Token senden, mit einem Smart Contract interagieren, ein NFT prägen), erstellt sie eine Transaktion, sendet diese zur Signierung an die Wallet, und die Wallet überträgt die signierte Transaktion an das Netzwerk.
RPC-Endpunkte bilden die Schnittstelle zwischen der DApp und der Blockchain. Jeder Lesevorgang (Überprüfung des Guthabens, Abfrage des Status eines Smart Contracts, Abruf einer Transaktionsbestätigung) und jeder Schreibvorgang (Übermittlung einer signierten Transaktion) läuft über einen endpoint. Der endpoint zu einem Blockchain-Knoten endpoint , der die Anfrage verarbeitet und das Ergebnis zurückgibt. Die Wahl des RPC-Anbieters wirkt sich direkt auf die Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Datengenauigkeit Ihrer Anwendung aus.
Das Backend (optional, in der Produktion jedoch üblich) übernimmt die Off-Chain-Logik, die nicht in die Blockchain gehört: Verwaltung von Benutzersitzungen, API-Aggregation, Caching, Analysen, Webhook-Verarbeitung und Integration mit herkömmlichen Diensten. Viele Dapps nutzen zudem ein Backend, um die serverseitige Übermittlung von Transaktionen für Vorgänge zu verwalten, die keine Signatur der Benutzer-Wallet erfordern (wie beispielsweise Verwaltungsvorgänge oder gaslose Metatransaktionen).
Indexer wandeln Rohdaten aus der Blockchain in abfragbare Datenbanken um. Die Blockchain selbst unterstützt keine komplexen Abfragen. Man kann sie nicht mit Standard-RPC-Methoden fragen: „Zeige mir alle NFTs, die dieser Adresse gehören“ oder „Wie hoch ist das heutige Handelsvolumen auf dieser DEX?“. Indexer (wie The Graph oder mit Quicknode Streams erstellte benutzerdefinierte Pipelines) verarbeiten jeden Block, entschlüsseln Transaktionen und Ereignisse und speichern die Ergebnisse in einer Datenbank, die SQL- oder GraphQL-Abfragen unterstützt. Diese indizierten Daten bilden die Grundlage für Portfolio-Anzeigen, Transaktionsverläufe, Analyse-Dashboards und Suchfunktionen.
Smart Contracts sind die On-Chain-Logik der Anwendung. Sie legen die Regeln für Token-Transfers, DeFi-Vorgänge, die Erstellung von NFTs, Abstimmungen im Rahmen der Governance sowie jedes andere programmierbare On-Chain-Verhalten fest. Smart Contracts werden einmal bereitgestellt und werden bei jedem Aufruf deterministisch ausgeführt. Sie bilden die „Backend-Logik“, die nicht auf dem Server eines Unternehmens, sondern direkt in der Blockchain angesiedelt ist.
Was sind die Kernkomponenten der Web3-Infrastruktur?
Obwohl sich die Architekturen unterscheiden, basieren die meisten produktionsreifen Dapps auf denselben Bausteinen. In der folgenden Tabelle werden die einzelnen Schichten ihrer jeweiligen Rolle und einem typischen Beispiel zugeordnet.
Ebene
Rolle
Beispiel
Geldbörse
Benutzeridentität und Signierung von Transaktionen
MetaMask, Phantom
RPC-Endpunkte
Lese- und Schreibzugriff auf Ketten
Quicknode -API
Indexierer
On-Chain-Daten abfragbar machen
Der Graph, Streams
Dezentraler Speicher
Große Dateien außerhalb der Blockchain speichern
IPFS, Arweave
Smart Contracts
On-Chain-Anwendungslogik
Solidity-Verträge
Layer-2-Netzwerke
Durchsatz steigern und Gebühren senken
Arbitrum, Base
Skalierbare Schichten wie ein Layer-2 -Netzwerk, die Smart Contracts, die Ihre Logik enthalten, und eine Echtzeit-Pipeline wie Streams lassen sich alle in dieselbe Architektur integrieren.
Daten lesen vs. Daten schreiben
Die Lese- und Schreibpfade in einer DApp unterscheiden sich grundlegend voneinander.
Das Auslesen von Daten ist relativ einfach. Das Frontend (oder Backend) sendet eine RPC-Anfrage an einen Knoten, in der bestimmte Daten angefordert werden: ein Guthaben, der Status eines Vertrags, der Inhalt eines Blocks. Der Knoten sucht die Antwort heraus und gibt sie zurück. Bei einfachen Lesevorgängen dauert dieser Roundtrip bei einem guten Anbieter einige zehn Millisekunden. Bei komplexen Datenanforderungen (wie „Zeige mir den vollständigen Transaktionsverlauf dieser Wallet für alle Token“) fragt die DApp die Datenbank eines Indexers ab, anstatt direkt auf die Blockchain zuzugreifen, da der Indexer die aufwendige Verarbeitung und Strukturierung der Daten bereits übernommen hat.
Das Schreiben von Daten ist etwas aufwendiger. Der Nutzer löst eine Aktion aus (z. B. den Tausch von Token). Die Dapp erstellt eine Transaktion, in der der aufzurufende Smart Contract, die auszuführende Funktion und die zu übergebenden Parameter festgelegt werden. Die Dapp schätzt die Gas-Kosten und zeigt sie dem Nutzer an. Der Nutzer überprüft und genehmigt die Transaktion in seiner Wallet, die sie mit seinem privaten Schlüssel signiert. Die signierte Transaktion wird über einen endpoint an das Netzwerk übermittelt. Die Transaktion gelangt in den Mempool und wartet darauf, dass ein Validator sie in einen Block aufnimmt. Sobald dies geschehen ist, wird die Transaktion bestätigt. Die Dapp erkennt die Bestätigung (entweder durch Abfrage oder über ein WebSocket-Abonnement) und aktualisiert die Benutzeroberfläche entsprechend dem neuen Status.
Dieser mehrstufige Schreibvorgang, der die Wallet des Nutzers, die Gas-Schätzung, die Weiterleitung an den Mempool, die Einbindung durch Validatoren und die Erkennung der Bestätigung umfasst, ist der Grund dafür, dass Schreibvorgänge in Web3 langsamer erscheinen als das Klicken auf eine Schaltfläche in einer herkömmlichen App. Aus diesem Grund ist eine zuverlässige RPC-Infrastruktur mit geringer Latenz von entscheidender Bedeutung: Jeder Schritt – von der Gas-Schätzung über die Übermittlung der Transaktion bis hin zur Erkennung der Bestätigung – läuft über den endpoint.
Multi-Chain-Realität
Moderne Dapps laufen selten nur auf einer einzigen Blockchain. Ein DeFi-Protokoll kann beispielsweise immainnet, auf Arbitrum, Base, Optimism und Polygon bereitgestellt werden. Ein NFT-Marktplatz unterstützt möglicherweise Ethereum, Solana und mehrere Layer-2-Lösungen. Eine Wallet-App muss Guthaben anzeigen und Transaktionen über Dutzende von Blockchains hinweg gleichzeitig ermöglichen.
Diese Multi-Chain-Umgebung vervielfacht die Anforderungen an die Infrastruktur. Jede Chain benötigt eigene RPC-Endpunkte, eine eigene Indizierungspipeline und ein eigenes Verständnis für chainspezifische Besonderheiten (unterschiedliche Finalitätsmodelle, unterschiedliche Gas-Mechanismen, unterschiedliche Transaktionsformate). Die Bewältigung dieser Komplexität über 5, 10 oder mehr als 80 Chains hinweg stellt eine erhebliche technische Herausforderung dar, die die meisten Teams dadurch bewältigen, dass sie einen Infrastrukturanbieter nutzen, anstatt für jede Chain eigene Knoten zu betreiben.
Muss man einen eigenen Knoten betreiben, um eine DApp zu entwickeln?
In den meisten Fällen nicht. Sie können eine Produktions-Dapp über einen verwalteten RPC-Anbieter bereitstellen, ohne jemals einen Knoten betreiben zu müssen. Der Betrieb eines eigenen Knotens bietet Ihnen maximale Kontrolle und Datenschutz, bedeutet aber auch, dass Sie für jede von Ihnen unterstützte Blockchain Hardware bereitstellen, Blockchains synchronisieren, Upgrades und Hard Forks verwalten sowie die Verfügbarkeit rund um die Uhr überwachen müssen. Aus diesem Grund fällt die Entscheidung zwischen „Build“ und „Buy“ für Teams, die sich eher auf das Produkt als auf den Betrieb konzentrieren möchten, in der Regel zugunsten eines Anbieters aus. Wenn Sie dennoch volle Kontrolle wünschen, finden Sie in unserer Übersicht zum Betrieb eines eigenen Knotens eine Abwägung der Kosten und Vorteile.
Wie Quicknode die Web3-Infrastruktur Quicknode
Quicknode das infrastrukturelle Rückgrat Quicknode , auf das Dapps angewiesen sind. Die Core-API bietet über eine einzige Plattform RPC-Endpunkte in Produktionsqualität für mehr als 80 Blockchain-Netzwerke – mit weltweit verteilten Knoten, einer Verfügbarkeit von 99,99 % und Antwortzeiten, die 2,5-mal schneller sind als die der Konkurrenz. Das bedeutet, dass Entwickler mehrere Blockchains unterstützen können, ohne für jede einzelne eine eigene Knoteninfrastruktur verwalten zu müssen.
Quicknode Streams eine eigene Indizierungsinfrastruktur durch eine Push-basierte Datenpipeline, die gefilterte Blockchain-Daten direkt an Ihre Datenbank oder Ihr Data Warehouse übermittelt – mit garantierter Zustellung und automatischer Behandlung von Reorgs. Anstatt für jede Blockchain eigene Polling-Skripte zu erstellen und zu warten, konfigurieren Sie einfach einen Stream, und Quicknode die Extraktion, Filterung, Übermittlung und die Datenkonsistenz.
Für den gesamten Dapp-Stack Quicknode IPFS und Pinning für dezentrale Speicherung, Marketplace-Add-ons für erweiterte APIs (Token-Guthaben, NFT-Daten, DeFi-Analysen) sowie dasSDK eine optimierte Integration in JavaScript und TypeScript. Zusammen bilden diese Tools eine umfassende Infrastrukturplattform für die Entwicklung, Skalierung und den Betrieb von Web3-Anwendungen im Produktivbetrieb.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen einem RPC endpoint einem Indexer?
Ein endpoint direkte Anfragen zum aktuellen Zustand der Blockchain, wie beispielsweise zum Guthaben oder zu einer einzelnen Transaktion. Ein Indexer verarbeitet den gesamten Verlauf in einer Datenbank, sodass Sie komplexe Abfragen durchführen können – wie beispielsweise den gesamten Transaktionsverlauf einer Wallet –, die mit RPC allein nicht effizient bearbeitet werden können.
Kann eine Dapp ohne Backend funktionieren?
Ja. Viele Dapps laufen vollständig auf der Client-Seite: Das Frontend kommuniziert direkt mit RPC-Endpunkten und der Wallet des Nutzers. Ein Backend ist optional und wird für Off-Chain-Aufgaben wie Caching, Analysen und gasfreie Transaktionen hinzugefügt.
Wie authentifiziert sich ein Nutzer in einer Web3-App?
Benutzer verbinden eine Wallet, anstatt ein Konto anzulegen. Die Wallet-Adresse dient als Identität, und das Signieren einer Nachricht oder Transaktion belegt die Kontrolle über diese Adresse, wodurch Benutzernamen und Passwörter überflüssig werden.
Warum greifen die meisten Teams auf einen Infrastrukturanbieter zurück?
Um zahlreiche Blockchains zuverlässig zu unterstützen, müssen für jede einzelne Kette Knoten, Indexer und Speicherbetriebe betrieben und gewartet werden. Ein Anbieter fasst all dies in einer einzigen Plattform zusammen, deren Einführung schneller und deren Betrieb kostengünstiger ist als der Aufbau einer eigenen Lösung.
Ist die Web3-Infrastruktur vollständig dezentralisiert?
Teile davon sind dezentralisiert, andere wiederum nicht. Die Blockchains und Smart Contracts sind dezentralisiert, doch unterstützende Dienste wie RPC-Anbieter und Frontends laufen häufig auf zentralisierten Cloud-Plattformen. Auch Echtzeit-Datenfeeds, wie beispielsweise Blockchain-Datenströme, stammen in der Regel von verwalteten Anbietern.
