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Der Web3-Infrastruktur-Stack
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Web3-StackBlockchain-Stack
TL;DR: Der Web3-Infrastruktur-Stack ist eine mehrschichtige Architektur aus Protokollen, Diensten und Tools, die dezentrale Anwendungen von der Konsensschicht bis zur Benutzeroberfläche unterstützt. An der Basis sorgen Layer-1-Blockchains für Konsens und die Ausführung von Smart Contracts. Darüber stellen Knotenzugangsanbieter RPC-Endpunkte bereit, die Anwendungen mit der Blockchain verbinden. Datendienste (Indexer, Streaming-Pipelines) wandeln rohe Blockchain-Daten in abfragbare Formate um. Anwendungsdienste kümmern sich um Authentifizierung, Speicherung, Identitätsmanagement und kettenübergreifende Kommunikation. An der Spitze vereint die Anwendungsschicht Frontends, Smart Contracts und Backend-Logik zu einem für den Nutzer sichtbaren Produkt. Das Verständnis der einzelnen Schichten und ihrer Interaktion ist unerlässlich, um beim Aufbau von Blockchain-Anwendungen fundierte Architekturentscheidungen treffen zu können.
Die einfache Erklärung
Die Entwicklung einer Web3-Anwendung ist wie der Bau eines Hauses. Man braucht ein Fundament (die Blockchain), Sanitär- und Elektroinstallationen (Knotenzugriff und Datendienste), Wände und Tragwerk (Anwendungsdienste) sowie die Räume, in denen die Menschen tatsächlich leben (das Frontend und die Benutzererfahrung). Die meisten Menschen sehen nur das fertige Haus, doch die Qualität jeder einzelnen verborgenen Schicht entscheidet darüber, ob das Haus stabil ist oder zusammenbricht.
Der Web3-Stack ist komplexer als der herkömmliche Web-Stack, da er eine zentralisierte Datenbank (die von einem einzigen Unternehmen kontrolliert und gewartet wird) durch ein dezentrales Netzwerk ersetzt (das von Tausenden unabhängiger Teilnehmer gemäß den Protokollregeln gewartet wird). Diese Dezentralisierung bietet Vorteile wie Zensurresistenz, Vertrauensfreiheit und Nutzerhoheit, erfordert jedoch auch auf jeder Ebene eine spezielle Infrastruktur, um die Lücke zwischen den reinen Funktionen der Blockchain und dem ausgefeilten Anwendungserlebnis zu schließen, das die Nutzer erwarten.
Schicht 1: Die Blockchain
Die Grundlage des Stacks bildet die Layer-1-Blockchain: Ethereum, Solana, Bitcoin oder eines der Dutzenden anderen Netzwerke, die Konsensbildung, Transaktionsabwicklung und die Ausführung von Smart Contracts ermöglichen. Die L1 ist die „Quelle der Wahrheit“. Sie legt fest, welche Transaktionen gültig sind, wie der aktuelle Zustand aussieht und wie Streitfälle beigelegt werden.
Jede L1-Blockchain verfügt über einen eigenen Konsensmechanismus (Proof of Stake, Proof of Work, Delegated PoS, BFT-Varianten), eine eigene virtuelle Maschine oder Ausführungsumgebung (EVM, SVM, MoveVM), ein eigenes Transaktionsformat und eigene Leistungsmerkmale. Ethereum bietet das größte Ökosystem und die stärksten Sicherheitsgarantien, jedoch einen relativ geringen Durchsatz (15–30 TPS). Solana bietet einen hohen Durchsatz (Tausende von TPS) und Finalität im Subsekundenbereich, verfügt jedoch über einen kleineren Validator-Satz. Bitcoin bietet höchste Sicherheit und Dezentralisierung, jedoch nur minimale Programmierbarkeit.
Layer-2-Netzwerke (Arbitrum, Base, Optimism, zkSync, StarkNet) erweitern die Funktionen von Layer 1, indem sie Transaktionen außerhalb der Blockchain verarbeiten und die Nachweise oder komprimierten Daten wieder an Layer 1 übermitteln. Sie übernehmen die Sicherheit von Layer 1 und bieten gleichzeitig einen deutlich höheren Durchsatz sowie niedrigere Gebühren. Aus Sicht des Stacks erfolgt der Zugriff auf Layer-2-Netzwerke über dieselben Infrastrukturmuster wie bei Layer-1-Netzwerken (RPC-Endpunkte, Indexer, Daten streams), jedoch mit eigenen, ketten-spezifischen Konfigurationen.
Schicht 2 des Stacks: Knotenzugriff
Über der Blockchain selbst befindet sich die Knotenzugriffsebene. Anwendungen interagieren nicht direkt mit der Blockchain. Sie kommunizieren über Blockchain-Knoten mittels RPC-Endpunkten (Remote Procedure Call). Der Betrieb und die Wartung eigener Knoten über mehrere Blockchains hinweg sind betrieblich komplex, kostspielig und eine Vollzeitaufgabe. Aus diesem Grund gibt es Anbieter von Knotenzugriffen.
Ein Knotenzugangsanbieter betreibt ein weltweit verteiltes Netzwerk von Blockchain-Knoten und stellt diese über API-Endpunkte zur Verfügung. Wenn Ihre Anwendung eine RPC-Anfrage sendet (z. B. zur Abfrage eines Kontostands oder zur Übermittlung einer Transaktion), leitet der Anbieter diese an einen funktionsfähigen, synchronisierten Knoten weiter, verarbeitet die Anfrage und gibt das Ergebnis zurück. Der Anbieter übernimmt die gesamte betriebliche Komplexität: Hardware-Bereitstellung, Aktualisierungen der Client-Software, Verwaltung von Hard Forks, Überwachung der Synchronisation, Ausfallsicherung und Skalierung.
Die Qualität Ihrer Knotenzugriffsebene bestimmt direkt die Leistung und Zuverlässigkeit Ihrer Anwendung. Langsame Endpunkte führen zu einer trägen Benutzererfahrung. Unzuverlässige Endpunkte führen zu Ausfallzeiten. Veraltete Endpunkte führen zu fehlerhaften Daten. Bei Produktionsanwendungen ist diese Ebene die kritischste Infrastrukturabhängigkeit.
Schicht 3 des Stacks: Datendienste
Rohdaten aus der Blockchain, wie sie über RPC-Endpunkte bereitgestellt werden, lassen sich in großem Maßstab nur schwer verarbeiten. RPC-Methoden unterstützen punktuelle Abfragen (diesen Block abrufen, diese Transaktion abrufen, diesen Kontostand abrufen), jedoch keine komplexen Abfragen (alle Überweisungen von dieser Adresse in den letzten 30 Tagen anzeigen, das gesamte DEX-Volumen dieser Woche berechnen). Datendienste wandeln Rohdaten aus der Blockchain in Formate um, die von Anwendungen effizient abgefragt werden können.
Indexer verarbeiten jeden Block, entschlüsseln Transaktionen und Ereignisse und speichern strukturierte Datensätze in einer abfragbaren Datenbank. The Graph ist das führende dezentrale Indizierungsprotokoll, in dem Entwickler „Subgraphen“ definieren, die festlegen, welche Verträge und Ereignisse indiziert werden sollen und wie diese einem abfragbaren Schema zugeordnet werden. Maßgeschneiderte Indexer, die mit Streaming-Pipelines erstellt wurden, bieten Teams mit spezifischen Datenanforderungen mehr Flexibilität.
Streaming-Dienste liefern Blockchain-Daten in Echtzeit an Anwendungs-Backends, Datenbanken und Data Warehouses, sobald neue Blöcke erzeugt werden. Anstatt dass Anwendungen nach neuen Daten abfragen (was langsam, ressourcenintensiv und unzuverlässig ist), übermitteln Streaming-Dienste die Daten, sobald diese verfügbar sind. Dies bildet die Grundlage für Echtzeit-Dashboards, ereignisgesteuerte Architekturen und kontinuierliche Datenpipelines.
Analytics-Plattformen stellen vorverarbeitete, abfragbare Datensätze für Forschungszwecke, Business Intelligence und Protokollanalysen bereit. Plattformen wie Dune Analytics machen historische Blockchain-Daten über SQL-Schnittstellen zugänglich und ermöglichen so Ad-hoc-Analysen, ohne dass eine eigene Dateninfrastruktur aufgebaut werden muss.
Schicht 4 des Stacks: Anwendungsdienste
Anwendungsdienste stellen die Middleware und Hilfsprogramme bereit, die die Lücke zwischen dem reinen Zugriff auf die Blockchain und den benutzerseitigen Funktionen schließen.
Bei der Wallet-Authentifizierung (Anmeldung über Ethereum, Solana Wallet-Adapter) können Nutzer ihre Identität nachweisen, indem sie eine Nachricht mit ihrer Wallet signieren. Dies ersetzt die herkömmliche Authentifizierung per Benutzername und Passwort. So entsteht ein nahtloses, passwortfreies Anmeldeerlebnis, das kryptografisch durch denselben Schlüssel gesichert ist, der auch die On-Chain-Vermögenswerte des Nutzers schützt.
Dezentraler Speicher (IPFS, Arweave, Filecoin) bietet einen Ort zur Speicherung von Daten, die für die Blockchain selbst zu groß oder zu kostspielig sind. NFT-Bilder, Metadatendateien, Anwendungsressourcen und große Datensätze werden in dezentralen Speichernetzwerken gespeichert und in der Blockchain über Inhalts-Hashes oder URIs referenziert. IPFS nutzt einen inhaltsadressierten Speicher, bei dem Dateien anhand ihres kryptografischen Hashes abgerufen werden. Arweave bietet dauerhaften Speicherplatz über ein Einmalzahlungsmodell an.
Identitäts- und Namensdienste (ENS, „ Solana Name Service“) ordnen für Menschen lesbare Namen Blockchain-Adressen zu. Anstatt eine 42 Zeichen lange Hex-Adresse weiterzugeben, kann ein Nutzer „alice.eth“ teilen. Identitätsprotokolle bündeln zudem Reputation, Referenzen und soziale Verbindungen in der Blockchain.
Die kettenübergreifende Kommunikation (Brücken, Messaging-Protokolle) ermöglicht es Anwendungen, über mehrere Blockchains hinweg zu funktionieren. Brückenprotokolle übertragen Vermögenswerte zwischen Blockchains, während Messaging-Protokolle (wie LayerZero, Wormhole und Hyperlane) es Smart Contracts auf verschiedenen Blockchains ermöglichen, miteinander zu kommunizieren.
Schicht 5 des Stacks: Die Anwendung
Ganz oben im Stack steht die Anwendung selbst: das Frontend, die Smart Contracts und das optionale Backend, aus denen sich das für den Nutzer sichtbare Produkt zusammensetzt.
Frontends werden in der Regel mit React oder Next.js entwickelt und stellen über Wallet-Bibliotheken (ethers.js, viem, wagmi für EVM; @solana/web3.js für Solana) eine Verbindung zur Blockchain her. Das Frontend übernimmt die Darstellung der Benutzeroberfläche, die Verbindung zur Wallet, die Erstellung von Transaktionen und die Zustandsverwaltung. Es kommuniziert über RPC-Endpunkte mit der Blockchain und über GraphQL- oder REST-APIs mit indizierten Daten.
Smart Contracts sind die Geschäftslogik auf der Blockchain. Sie werden in der Blockchain bereitgestellt – standardmäßig auf immutable – und werden bei jedem Aufruf deterministisch ausgeführt. Bei der Entwicklung von Smart Contracts kommen Sprachen wie Solidity (EVM), Rust (Solana) und Move (Aptos, Sui) zum Einsatz, wobei Frameworks wie Hardhat, Foundry und Anchor für das Testen und die Bereitstellung verwendet werden.
Backends übernehmen die Off-Chain-Logik: API-Aggregation, Caching, Ereignisverarbeitung, Transaktionswarteschlangen, Benachrichtigungsversand und die Integration mit herkömmlichen Diensten. Zwar können einige einfache Dapps ohne ein herkömmliches Backend auskommen (wobei das Frontend direkt mit RPC und indizierten Daten verbunden ist), doch profitieren die meisten Produktionsanwendungen von einem Backend, das Leistungsoptimierung, Geschäftslogik und operative Kontrolle bietet.
Aus welchen Schichten besteht der Web3-Infrastruktur-Stack?
Der Web3-Stack lässt sich am besten als fünf Schichten verstehen, von denen jede auf der darunterliegenden Schicht aufbaut. Die Basis sorgt für Konsens und Ausführung, die mittleren Schichten wandeln den direkten Zugriff auf die Blockchain in nutzbare Daten und Dienste um, und die oberste Schicht bildet das Produkt, mit dem die Nutzer tatsächlich in Berührung kommen. Im Zentrum steht eine zuverlässige Verbindung zu einem Blockchain-Knoten, da jede darüberliegende Schicht letztendlich über die Knotenzugriffsschicht liest und schreibt. Die folgende Tabelle ordnet jeder Schicht ihre jeweilige Rolle sowie typische Beispiele zu.
Inwiefern unterscheidet sich der Web3-Stack vom herkömmlichen Web-Stack?
Der größte Unterschied liegt in der Basisschicht. Eine herkömmliche App liest aus einer Datenbank, die einem Unternehmen gehört, und schreibt in diese, während eine Web3-App auf ein dezentrales Netzwerk zugreift, das durch Protokollregeln geregelt wird. Durch diesen Wechsel kommen Schichten hinzu, für die es im Web2 kein direktes Äquivalent gibt: eine Knotenzugriffsschicht, um auf die Blockchain zuzugreifen, und Datendienste, um On-Chain-Daten abfragbar zu machen. Um ein umfassenderes Bild davon zu erhalten, wie diese Komponenten zusammenhängen, lesen Sie, wie die Web3-Infrastruktur funktioniert.
Sollte man Web3-Infrastruktur selbst aufbauen oder kaufen?
Sie können Ihre eigenen Knoten und Indexer betreiben oder sich für jede Ebene auf Managed-Provider verlassen. Das Selbsthosting bietet Ihnen maximale Kontrolle, macht die Infrastruktur jedoch zu einer Vollzeitaufgabe: Bereitstellung von Hardware, Verfolgung von Client-Upgrades, Umgang mit Hard Forks, Überwachung der Synchronisation und Organisation von Bereitschaftsdiensten. Der Aufwand und das Risiko vervielfachen sich mit jeder zusätzlichen Blockchain, die Sie unterstützen. Für die meisten Teams überwiegen die realistischen Kosten für den Betrieb eines Knotens über mehrere Netzwerke hinweg die damit verbundene Kontrolle – was den Kern der klassischen „Build-vs.-Buy“-Entscheidung ausmacht. Die richtige Antwort hängt von der Größe Ihrer „ equipe “, Ihrem Budget und der Bedeutung der Kerninfrastruktur für Ihr Produkt ab.
Wie wählt man einen Web3-Infrastrukturanbieter aus?
Da die Node-Zugriffsebene die Grundlage bildet, auf der alle anderen Ebenen aufsetzen, sollten Sie Anbieter anhand der Eigenschaften bewerten, die den Betrieb einer Anwendung gewährleisten. Die Zuverlässigkeit von Node entscheidet darüber, ob Ihre Lesevorgänge korrekte, aktuelle Daten zurückgeben, und die Hochverfügbarkeit bestimmt, ob die endpoint auch bei Traffic-Spitzen oder einem Ausfall einer Region erreichbar ist. Die Breite der Blockchain-Unterstützung ist wichtig, wenn Sie eine Expansion planen, und das Vorhandensein höherer Schichten wie Indizierung und Streaming ermöglicht es Ihnen, alles bei einem einzigen Anbieter zu konsolidieren, anstatt mehrere miteinander zu verknüpfen. Preismodelle und Ratenbegrenzungen runden den Vergleich ab, da sie sowohl die Kosten als auch die Obergrenze für Ihren Durchsatz bestimmen.
Häufig gestellte Fragen
Aus wie vielen Schichten besteht der Web3-Stack?
Die meisten Modelle unterscheiden fünf Schichten: die Blockchain (Layer 1 und Layer 2), den Knotenzugriff, Datendienste, Anwendungsdienste und die Anwendung selbst. Die genaue Anzahl variiert je nach Autor, doch der Kerngedanke besteht darin, dass jede Schicht von der darunterliegenden abhängt, sodass eine Schwachstelle in einer beliebigen Schicht Auswirkungen auf alle darüber liegenden Schichten hat.
Was ist die wichtigste Schicht des Stacks?
Bei Produktionsanwendungen ist die Knotenzugriffsebene in der Regel die kritischste Abhängigkeit, da jeder Lese- und Schreibvorgang über sie läuft. Langsame oder unzuverlässige Endpunkte führen zu einem trägen oder fehlerhaften Produkt, weshalb Funktionen wie das automatische Failover auf dieser Ebene so wichtig sind.
Brauche ich einen Indexer, um eine Dapp zu entwickeln?
Einfache Apps können Daten direkt aus RPC-Endpunkten auslesen, doch bei allen Anwendungen, die komplexe Abfragen erfordern (Transfers nach Adresse, aggregiertes Volumen, historische Suche), kommt die Blockchain-Indizierung zum Tragen, bei der dekodierte Daten in einer abfragbaren Datenbank gespeichert werden, sodass jede Abfrage schnell ausgeführt werden kann.
Kann ein einziger Anbieter den gesamten Stack abdecken?
Ja, das wird immer häufiger der Fall. Einige Anbieter decken den Knotenzugriff, Datendienste und Teile der Anwendungsschicht ab, sodass Sie auf einer einzigen Plattform aufbauen können, anstatt separate Anbieter für RPC, Indizierung, Streaming und Speicherung integrieren zu müssen.
Wo sind Layer-2-Protokolle im Stack angesiedelt?
Layer-2-Netzwerke befinden sich in der Basisebene neben den Layer-1-Netzwerken. Aus Sicht des Stacks erfolgt der Zugriff auf sie auf dieselbe Weise – über RPC-Endpunkte, Indexer und streams –, lediglich mit ihrer eigenen, ketten-spezifischen Konfiguration.
Wie sich „ Quicknode “ in den gesamten Stack einfügt
Quicknode bietet Infrastruktur über mehrere Schichten des Web3-Stacks hinweg. Auf der Knotenzugriffsebene stellt die Core-API produktionsreife RPC-Endpunkte für über 80 Blockchains mit einer Verfügbarkeit von 99,99 % und weltweit verteilten Knoten mit geringer Latenz bereit. Auf der Datendienstschicht bietet Quicknode Streams eine Push-basierte Datenübermittlung mit garantierter Reihenfolge, Reorg-Behandlung sowie Unterstützung sowohl für Echtzeit-Streaming als auch für historische Nachvervollständigungen. Auf der Ebene der Anwendungsdienste bietet Quicknode „ IPFS “-Gateways und Pinning für dezentralen Speicher, Marketplace-Add-ons für erweiterte APIs sowie den „ Quicknode “SDK für eine optimierte Integration.
Dank dieser umfassenden Abdeckung können Entwickler auf einer einzigen Infrastrukturplattform aufbauen, anstatt für jede Schicht separate Anbieter miteinander zu verknüpfen. Ganz gleich, ob es sich bei Ihrer Anwendung um ein Single-Chain-DeFi-Protokoll oder eine Multi-Chain-Plattform handelt, die Dutzende von Netzwerken umfasst – „ Quicknode “ bietet die infrastrukturelle Grundlage, auf der alles andere aufbaut.
