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On-Chain- vs. Off-Chain-Daten: Was ist der Unterschied?
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On-Chain vs. Off-ChainDatenspeicherung in der Blockchain
TL;DR: On-Chain-Daten befinden sich direkt in der Blockchain und sind somit dauerhaft, transparent und für jeden überprüfbar. Off-Chain-Daten werden außerhalb der Blockchain gespeichert, in der Regel auf herkömmlichen Servern, in dezentralen Speichernetzwerken wie IPFS oder in privaten Datenbanken. Die meisten Anwendungen in der Praxis nutzen eine Kombination aus beidem: Kritische Zustandsdaten werden on-chain gespeichert, während umfangreichere oder weniger wichtige Daten aus Kostengründen und zur Leistungssteigerung off-chain gespeichert werden.
Die einfache Erklärung
Jede Blockchain verfügt nur über begrenzten Speicherplatz. Daten in der Blockchain zu speichern bedeutet, sie in eine Transaktion oder den Status eines Smart Contracts zu schreiben, der dauerhaft auf jedem Knoten im Netzwerk aufgezeichnet wird. Dadurch sind die Daten fälschungssicher und allgemein zugänglich, was jedoch mit Kosten verbunden ist. Auf Ethereum kann das Speichern von nur 32 Byte Daten je nach Gaspreisen mehrere Dollar kosten. Das Speichern eines gesamten Bildes oder Dokuments in der Blockchain wäre unerschwinglich teuer.
Hier kommen Off-Chain-Daten ins Spiel. Anstatt ein vollständiges Bild in der Blockchain zu speichern, könnte ein Entwickler das Bild auf IPFS (einem dezentralen Dateispeichernetzwerk) ablegen und dann nur den Hash des Inhalts IPFS in der Blockchain speichern. Der Blockchain-Eintrag belegt, wie die Daten aussehen sollten, und der Off-Chain-Speicher enthält sie tatsächlich. Dieser hybride Ansatz bietet Ihnen die Überprüfbarkeit der Blockchain in Verbindung mit der Skalierbarkeit traditioneller oder dezentraler Speichersysteme.
Stellen Sie sich das wie eine Grundbuchurkunde vor. Die Urkunde selbst (ein kleines, entscheidendes Dokument, das das Eigentumsrecht bescheinigt) wird im Büro des Kreisverwaltungsbeamten hinterlegt. Das eigentliche Haus, die Baupläne, die Prüfberichte und die Fotos befinden sich jedoch alle an einem anderen Ort. Die Urkunde verweist auf die Immobilie. Die Blockchain funktioniert auf dieselbe Weise: Sie speichert die entscheidenden Nachweise und Verweise, während umfangreichere Datensätze außerhalb der Blockchain liegen.
Was gilt als On-Chain-Daten?
On-Chain-Daten umfassen alles, was dauerhaft im Status der Blockchain oder im Transaktionsverlauf gespeichert ist. Dazu gehören Transaktionsdatensätze (Absender, Empfänger, Betrag, Zeitstempel), Smart-Contract-Code und Statusvariablen (Token-Guthaben, Eigentumsverhältnisse, Governance-Abstimmungen), von Smart Contracts ausgegebene Ereignisprotokolle sowie Block-Metadaten wie Zeitstempel und Validator-Informationen.
Wenn ein Nutzer Token an einer dezentralen Börse tauscht, wird die gesamte Transaktion – einschließlich der Beträge, der beteiligten Adressen und der daraus resultierenden Zustandsänderungen – in der Blockchain aufgezeichnet. Bei der Prägung eines NFT werden die Token-ID, die Adresse des Eigentümers und die Metadaten-URI im On-Chain-Zustand des Smart Contracts gespeichert. Diese Daten sind nach ihrer Bestätigung „ immutable “, was bedeutet, dass niemand sie nachträglich ändern kann.
On-Chain-Daten sind das, was der Blockchain ihren zentralen Mehrwert verleiht: vertrauensunabhängige Verifizierung. Jeder, der einen Knoten betreibt oder eine Anfrage an einen RPC- endpoint -Server stellt, kann jede On-Chain-Datenangabe unabhängig überprüfen, ohne auf einen Dritten angewiesen zu sein. Sie sind die einzige verlässliche Informationsquelle für das Netzwerk.
Was gilt als Offchain-Daten?
Off-Chain-Daten sind alle Daten, die außerhalb der Blockchain existieren, auf die jedoch im Rahmen von On-Chain-Aktivitäten Bezug genommen wird oder die für diese relevant sind. Dazu gehören NFT-Bilder und Metadatendateien, die auf IPFS oder zentralisierten Servern gespeichert sind, große Datensätze, die von Dapps genutzt werden (Benutzerprofile, Bestellhistorien, Analysen), Oracle-Datenfeeds, die Informationen aus der realen Welt (Preise, Wetter, Sportergebnisse) in die Blockchain einspeisen, Layer-2-Transaktionsdaten, bevor sie gebündelt und auf Layer 1 abgewickelt werden, sowie Anwendungs-Frontends und APIs, die mit Smart Contracts interagieren.
Das gängigste Verfahren besteht darin, einen Inhalts-Hash oder eine URI in der Blockchain zu speichern, die auf Off-Chain-Daten verweist. Beispielsweise speichern die meisten NFT-Smart-Contracts eine „tokenURI“, die auf eine JSON-Metadatendatei verweist, die auf IPFS oder einem Webserver gehostet wird. Diese JSON-Datei enthält die Bild-URL, die Beschreibung und die Attribute. Die Blockchain kennt den Verweis. Das Off-Chain-System speichert die eigentlichen Daten.
Orakel wie Chainlink bilden eine wichtige Brücke zwischen der On-Chain- und der Off-Chain-Welt. Smart Contracts können von Haus aus nicht auf externe Daten zugreifen. Sie können weder einen Aktienkurs abrufen noch ein Wetterereignis überprüfen oder eine Lieferung in der realen Welt bestätigen. Orakel rufen diese Off-Chain-Daten ab und liefern sie auf überprüfbare Weise an die On-Chain-Welt, sodass Smart Contracts auf Ereignisse in der realen Welt reagieren können.
Die Vor- und Nachteile
Die Entscheidung, was on-chain und was off-chain gespeichert werden soll, hängt von den Anforderungen hinsichtlich Kosten, Geschwindigkeit, Dauerhaftigkeit und Vertrauen ab. Die Speicherung on-chain ist teuer, dafür aber dauerhaft und vertrauensunabhängig. Die Off-Chain-Speicherung ist kostengünstig und schnell, führt jedoch zu Abhängigkeiten von externen Systemen. Wenn das Bild eines NFT auf einem zentralisierten Server gespeichert ist und dieser Server ausfällt, existiert das NFT zwar weiterhin in der Blockchain, aber das Kunstwerk, das es darstellt, ist nicht mehr zugänglich. Befindet sich das Bild auf IPFS und wird es von niemandem gepinnt, kann dasselbe passieren.
Dezentrale Speicherprotokolle wie „ IPFS “ und „Arweave“ zielen darauf ab, dieses Problem zu lösen, indem sie Dateien über ein Netzwerk von Knoten verteilen, anstatt sich auf einen einzelnen Server zu verlassen. „ IPFS “ nutzt inhaltsadressierten Speicher, was bedeutet, dass Dateien über ihren kryptografischen Hash und nicht über einen Serverstandort referenziert werden. Solange mindestens ein Knoten im Netzwerk die Datei „pinnt“, bleibt sie zugänglich. „Arweave“ geht noch einen Schritt weiter, indem es durch ein Modell mit einmaligen Gebühren Anreize für die dauerhafte Speicherung schafft.
Für Entwickler, die Produktionsanwendungen erstellen, umfasst die Architektur in der Regel, alle finanziell relevanten Zustände auf der Blockchain zu halten (Guthaben, Eigentumsverhältnisse, Genehmigungen), größere Vermögenswerte in dezentralen Speichern wie IPFS zu hinterlegen, häufig abgerufene Daten aus Leistungsgründen in Off-Chain-Datenbanken zwischenzuspeichern und Indexer sowie Datenpipelines zu nutzen, um die Daten auf der Blockchain abfragbar zu machen.
Was ist der Unterschied zwischen On-Chain- und Off-Chain-Daten?
On-Chain- und Off-Chain-Daten unterscheiden sich hinsichtlich ihres Speicherorts und der damit verbundenen Garantien. On-Chain-Daten werden in das Hauptbuch einer Blockchain geschrieben und von jedem Knoten validiert, während Off-Chain-Daten in externen Systemen gespeichert sind, auf die die Blockchain lediglich verweist. In der folgenden Tabelle werden sie anhand der wichtigsten Merkmale miteinander verglichen.
Attribut
On-Chain-Daten
Off-Chain-Daten
Standort
In Blöcken und im Vertragsstatus gespeichert
Server, IPFS oder Datenbanken
Kosten
Hoch, Bezahlung in Gas pro Byte
Niedrige, standardmäßige Speicherpreise
Geschwindigkeit
Eingeschränkt durch Blockzeiten
Schnelle, sofortige Lese- und Schreibvorgänge mit „ near “
Beständigkeit
Immutable sobald dies bestätigt ist
Änderbar, sofern nicht fixiert oder archiviert
Transparenz
Öffentlich und für jeden einsehbar
Privat oder zugriffskontrolliert
Vertrauensmodell
Vertrauenslos, durch Konsens gesichert
Hängt vom Host oder vom Speichernetzwerk ab
Am besten geeignet für
Salden, Eigentumsverhältnisse, Nachweise
Bilder, große Dateien, zwischengespeicherte Analysedaten
Wann sollte man Daten auf der Blockchain und wann außerhalb der Blockchain speichern?
Die Faustregel ist einfach: Alles, was vertrauensunabhängig, endgültig und öffentlich überprüfbar sein muss, sollte on-chain bleiben, während alles andere off-chain verlagert wird, um Kosten zu sparen und die Geschwindigkeit zu erhöhen. Die folgende Tabelle ordnet gängige Datentypen der Speicherschicht zu, die in der Regel am besten geeignet ist.
Datentyp
Empfohlener Standort
Warum
Token-Guthaben und Eigentumsverhältnisse
Onchain
Muss vertrauenslos und endgültig sein
Logik von Smart Contracts
Onchain
Die Ausführung muss nachprüfbar sein
NFT-Medien und Metadaten
Offchain (IPFS)
Zu groß und zu kostspielig, um sie auf der Blockchain zu speichern
Analysen und Suchindizes
Offchain
Erfordert schnelle Abfragen, die auf der Grundlage von Kettendaten neu erstellt werden
Datenfeeds aus der Praxis
Off-Chain über Orakel
Ketten können keine externen Daten abrufen
Die Logik, die diese Regeln durchsetzt, ist in Smart Contracts verankert, und die Off-Chain-Seite ist in der Regel auf die Blockchain-Indizierung angewiesen, um rohe On-Chain-Ereignisse in schnelle, durchsuchbare Datensätze umzuwandeln. Wenn Sie überlegen, wie Sie den Status in großem Maßstab auslesen können, sehen Sie sich an, wie verschiedene Teams bei der Abfrage von Blockchain-Daten vorgehen.
Finden Layer-2- und Rollup-Transaktionen on-chain oder off-chain statt?
Layer-2-Transaktionen beginnen außerhalb der Blockchain und werden erst nach ihrer Abwicklung in die Blockchain übernommen. Eine Layer-2-Blockchain führt Transaktionen aus Geschwindigkeitsgründen auf einer separaten Ebene aus; anschließend fasst ein Rollup viele davon zu einem Batch zusammen und übermittelt komprimierte Daten sowie einen Nachweis zurück an Layer 1. Die Ausführung erfolgt also außerhalb der Blockchain, doch die endgültigen Daten und die Sicherheit sind in der Blockchain verankert. Die beiden wichtigsten Ansätze – optimistische Rollups und ZK-Rollups – unterscheiden sich darin, wie sie die Gültigkeit der gebündelten Off-Chain-Arbeit nachweisen.
Wie verbinden Orakel Off-Chain-Daten mit der Blockchain?
Smart Contracts können nicht eigenständig auf das Internet zugreifen, daher sind sie auf Orakel angewiesen, um Off-Chain-Informationen in die Blockchain zu übertragen. Ein Orakel-Netzwerk ruft externe Daten wie Vermögenspreise oder Ereignisausgänge ab, erzielt eine Einigung über den Wert und schreibt diesen in einen Vertrag, den andere Verträge lesen können. Auf diese Weise kann ein DeFi-Protokoll auf einen Marktpreis reagieren oder ein Versicherungsvertrag auf ein Ereignis in der realen Welt reagieren, während der endgültige, für die Ausführung maßgebliche Wert in der Blockchain verbleibt und überprüfbar ist.
Häufig gestellte Fragen
Sind Off-Chain-Daten sicher?
Das kann sein, aber die Sicherheitsgarantien unterscheiden sich. Off-Chain-Daten übernehmen die Sicherheit des Speicherorts, an dem sie sich befinden. Ein zentraler Server stellt somit einen Single Point of Failure dar, während in inhaltsadressierten Netzwerken wie IPFS oder Arweave Kopien auf viele Knoten verteilt werden. Durch die Speicherung eines kryptografischen Hashwerts der Off-Chain-Daten auf der Blockchain kann jeder überprüfen, ob die Off-Chain-Daten nicht manipuliert wurden.
Was passiert mit einem NFT, wenn das Off-Chain-Bild offline geht?
Das Token selbst existiert weiterhin in der Blockchain, doch das Kunstwerk, auf das es verweist, kann unerreichbar werden, wenn der Host verschwindet und niemand die Datei festpinnt. Aus diesem Grund speichern seriöse Projekte NFT-Medien auf IPFS oder Arweave und behalten den Inhalts-Hash in der Blockchain bei, anstatt eine unbeständige Web-URL zu verwenden.
Können Smart Contracts Off-Chain-Daten direkt auslesen?
Nein. Smart Contracts sind deterministisch und von der Außenwelt isoliert, sodass sie keine Netzwerkaufrufe tätigen können. Sie sind auf Orakel angewiesen, die Off-Chain-Daten in einer überprüfbaren Form in die Blockchain übertragen, bevor sie diese nutzen können.
Findet „ IPFS “ on-chain oder off-chain statt?
IPFS ist Off-Chain. Es handelt sich um ein dezentrales Speichernetzwerk, das Dateien außerhalb der Blockchain speichert, während die Blockchain in der Regel nur den Hash des Inhalts IPFS speichert, der auf diese Dateien verweist.
Wie greift man auf historische On-Chain-Daten zu?
Der aktuelle Status lässt sich von jedem Knoten aus leicht ablesen, doch für den vollständigen Verlauf sind oft Archivknoten oder eine Backfill-Pipeline erforderlich. Informationen zu den gängigen Ansätzen und ihren Vor- und Nachteilen finden Sie unter „Zugriff auf historische Blockchain-Daten “.
Wie „ Quicknode “ ins Bild passt
Die Arbeit mit On-Chain- und Off-Chain-Daten erfordert eine zuverlässige Infrastruktur. Die Core-API von Quicknode bietet Ihnen RPC-Zugriff mit geringer Latenz auf über 80 Blockchains zum Lesen und Schreiben von On-Chain-Daten. Quicknode Streams QuicknodeDamit können Sie Blockchain-Ereignisse in Echtzeit erfassen und an Off-Chain-Ziele wie webhooks, PostgreSQL-Datenbanken oder S3-Buckets weiterleiten, was den Aufbau von Datenpipelines erleichtert, die die On-Chain- und Off-Chain-Welten miteinander verbinden. Für die dezentrale Speicherung ermöglichen der IPFS Pinning-Dienst und dedizierte Gateways von das Speichern und Abrufen von Off-Chain-Inhalten, ohne dass Sie eigene IPFS -Knoten verwalten müssen.