Web3 基础设施栈:一份完整的 5 层指南 |Quicknode 🤖 新推出:《Quicknode 》AI 烹饪指南 10个经过验证的AI编程教程agents 。
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答案 > 了解 Web3 基础设施架构 > Web3 基础设施栈 简而言之: Web3 基础设施栈是由协议、服务和工具构成的分层架构, 从共识层到用户界面,为去中心化应用提供支持。在底层,第 1 层区块链提供共识机制和智能合约执行功能。在其之上,节点访问提供商提供 RPC 端点,将应用程序与区块链连接起来。 数据服务(索引器、流式处理管道)将原始区块链数据转换为可查询的格式。应用服务负责处理身份验证、存储、身份识别以及跨链通信。最上层的应用层将前端、智能合约和后端逻辑整合为面向用户的最终产品。理解每一层及其相互作用,对于在区块链上构建应用时做出明智的架构决策至关重要。
简明解释 构建一个 Web3 应用程序就像盖房子一样。你需要地基(区块链)、水电系统(节点访问和数据服务)、墙体和结构(应用服务),以及人们实际居住的房间(前端和用户体验)。大多数人只看到建好的房子,但每一层隐藏部分的质量,决定了这栋房子是坚固可靠还是摇摇欲坠。
Web3 技术栈比传统 Web 技术栈更为复杂,因为它用去中心化网络(由数千名独立参与者根据协议规则进行维护)取代了中心化数据库(由单一公司控制和维护)。这种去中心化带来了抗审查、无需信任和用户主权等优势,但同时也要求在每一层都配备专门的基础设施,以弥合区块链原始功能与用户所期望的完善应用体验之间的差距。
第1层:区块链 该技术栈的基础是第1层(Layer 1)区块链:Ethereum 、Solana 、Bitcoin ,或是其他数十个提供共识机制、交易处理和智能合约执行功能的网络。L1是“真相之源”。它决定哪些交易有效、当前状态为何,以及如何解决争议。
通过 SOC 2 II 类认证 · ISO 27001
每个 L1 都有自己的共识机制(权益证明、工作量证明、委托权益证明、BFT 变体)、自己的虚拟机或执行环境(EVM、SVM、MoveVM)、自己的交易格式以及自己的性能特征。Ethereum 拥有最大的生态系统和最强的安全保障,但吞吐量相对较低(15-30 TPS)。Solana 提供高吞吐量(数千 TPS)和亚秒级最终性,但验证者集较小。Bitcoin 提供最强的安全性和去中心化程度,但可编程性极低。
Layer 2 网络(Arbitrum 、Base 、Optimism 、zkSync 、StarkNet )通过在链下处理交易,并将证明或压缩数据结算回 L1,从而扩展了 L1 的功能。它们在继承 L1 安全性的同时,提供了显著更高的吞吐量和更低的费用。从技术栈的角度来看,访问 L2 的方式与 L1 相同(RPC 端点、索引器、数据streams ),但具有各自链特有的配置。
技术栈的第2层:节点访问 在区块链本身之上,是节点访问层。应用程序不会直接与区块链交互,而是通过RPC(远程过程调用)端点与区块链节点进行通信。在多条链上运行和维护自己的节点,在运维上既复杂又昂贵,而且需要专人全职负责。这就是节点访问提供商存在的理由。
节点访问提供商运营着一个全球分布式的区块链节点网络,并通过 API 端点对外提供这些节点。当您的应用程序发送 RPC 请求(例如查询余额或提交交易)时,提供商会将该请求路由到一个状态良好且已同步的节点,由该节点处理请求并返回结果。提供商负责处理所有运营中的复杂事务:硬件配置、客户端软件更新、硬分叉管理、同步监控、故障转移和扩展。
节点访问层的质量直接决定了应用程序的性能和可靠性。端点速度慢会导致用户体验不佳;端点不可靠会导致系统停机;端点数据过时会导致数据错误。对于生产环境中的应用程序而言,该层是基础设施中最关键的依赖项。
技术栈的第3层:数据服务 通过 RPC 端点提供的原始区块链数据,在大规模场景下难以处理。RPC 方法支持点查询(获取该区块、获取该交易、获取该余额),但不支持复杂查询(显示该地址过去 30 天内的所有转账、计算本周 DEX 总交易量)。数据服务将原始区块链数据转换为应用程序能够高效查询的格式。
索引器会处理每个区块,解码交易和事件,并将结构化记录存储在可查询的数据库中。The Graph 是领先的去中心化索引协议,开发者在其中定义“子图”,以指定需要索引的合约和事件,以及如何将它们映射到可查询的模式中。利用流式管道构建的自定义索引器,为具有特定数据需求的团队提供了更大的灵活性。
流式服务会在区块生成时,将实时区块链数据传输至应用程序后端、数据库和数据仓库。与应用程序主动轮询新数据(这种方式速度慢、资源浪费且不可靠)不同,流式服务会在数据可用时主动推送数据。这是实时仪表盘、事件驱动架构和持续数据管道的基础。
分析平台为研究、商业智能和协议分析提供经过预处理且可查询的数据集。像 Dune Analytics 这样的平台通过 SQL 接口提供历史区块链数据,无需构建自定义数据基础设施即可进行即席分析。
堆栈的第4层:应用服务 应用服务提供了中间件和实用工具,这些组件弥合了原始区块链访问与面向用户的功能之间的差距。
钱包认证(通过Ethereum 登录,Solana 钱包适配器)允许用户通过使用自己的钱包对消息进行签名来验证身份,从而取代传统的用户名/密码认证。这提供了一种无缝的、无密码登录体验,其安全性由控制用户链上资产的同一密钥通过加密技术保障。
去中心化存储(IPFS 、Arweave、Filecoin)为那些体积过大或存储成本过高而无法直接存储在区块链上的数据提供了存储空间。NFT 图片、元数据文件、应用程序资源以及大型数据集均存储在去中心化存储网络上,并通过内容哈希值或 URI 在链上进行引用。IPFS 采用内容寻址存储(CAS)机制,通过文件的加密哈希值来检索文件。Arweave 则通过一次性付费模式提供永久存储服务。
身份与命名服务(ENS,Solana Name Service)将易于人类理解的名称映射到区块链地址。用户无需分享42个字符的十六进制地址,只需分享“alice.eth”即可。身份协议还可在链上聚合声誉、资质和社交关系。
跨链通信(跨链桥、消息传递协议)使应用程序能够在多条链上运行。跨链桥协议用于在不同链之间转移资产,而消息传递协议(如LayerZero、Wormhole和Hyperlane)则使不同链上的智能合约能够相互通信。
协议栈的第5层:应用层 在架构的顶层是应用程序本身:前端、智能合约以及可选的后端,它们共同构成了面向用户的產品。
前端通常使用 React 或 Next.js 构建,并通过钱包库(EVM 环境下的 ethers.js、viem、wagmi;Solana 环境下的 @solana/web3.js)连接到区块链。前端负责 UI 渲染、钱包连接、交易构建以及状态管理。它通过 RPC 端点与区块链通信,并通过 GraphQL 或 REST API 访问索引数据。
智能合约是链上的业务逻辑。它们部署在区块链上(默认部署在immutable ),并在被调用时以确定性方式执行。智能合约开发使用 Solidity(EVM)、Rust(Solana )和 Move(Aptos ,Sui )等编程语言,并借助 Hardhat、Foundry 和 Anchor 等框架进行测试和部署。
后端负责处理链下逻辑:API聚合、缓存、事件处理、交易排队、通知发送以及与传统服务的集成。虽然一些简单的去中心化应用(dapp)可以在没有传统后端的情况下运行(前端直接连接到RPC和索引数据),但大多数生产环境中的应用程序仍能从后端提供的性能优化、业务逻辑和运维控制中获益。
Web3 基础设施堆栈包含哪些层? Web3 架构最好理解为由五层组成,每一层都依赖于其下层。底层提供共识和执行功能,中间层将原始的区块链访问转化为可用的数据和服务,而顶层则是用户实际接触的产品。可靠的区块链节点 连接是其核心,因为上方的每一层最终都是通过节点访问层进行读写操作的。下表列出了各层的作用及其典型示例。
图层
角色
示例
第1层和第2层
共识与执行
Ethereum,Solana,Bitcoin,Arbitrum,Base
节点访问
与区块链的 RPC 连接
RPC 端点、节点提供程序
数据服务
查询和流式处理链上数据
索引器、流式处理管道、分析
应用服务
中间件:身份验证、存储、身份管理
钱包登录、IPFS 、ENS、跨链桥
应用
面向用户的產品
前端、智能合约、后端
Web3 技术栈与传统 Web 技术栈有何不同? 最大的区别在于底层架构。传统应用对某家公司拥有的数据库进行读写操作,而 Web3 应用则对由协议规则治理的去中心化网络进行读写操作。这种转变增加了若干在 Web2 中没有直接对应层的架构:用于连接区块链的节点访问层,以及使链上数据可查询的数据服务层。若想更全面地了解这些组件如何相互连接,请参阅Web3 基础设施的工作原理 。
是应该自建还是购买 Web3 基础设施? 您可以自行运行节点和索引器,也可以依赖各层的托管服务提供商。自主托管能让您获得最大的控制权,但这会使基础设施管理变成一项全职运营工作:配置硬件、跟踪客户端升级、处理硬分叉、监控同步进度,以及安排值班轮换。随着支持的区块链数量增加,相关成本和风险也会成倍增长。 对于大多数团队而言,在多个网络上运行节点的 实际成本往往超过其带来的控制权,这正是经典的“自建与采购”决策 的核心所在。正确答案取决于您的equipe 规模、预算,以及核心基础设施对产品的关键程度。
如何选择 Web3 基础设施提供商? 由于 Node 访问层是其他所有层所依赖的基础,因此应根据能否确保应用程序持续在线的特性来评估服务提供商。Node 的可靠性 决定了读取操作能否返回正确且最新的数据,而高可用性 则决定了在流量激增或某个区域发生故障时,endpoint 是否仍可访问。 如果您计划扩展业务,对区块链的支持范围至关重要;而索引和流式处理等更高层功能的存在,则可让您将业务整合到一家提供商处,而非将多家提供商拼凑在一起。定价模式和速率限制是比较的最后考量因素,因为它们既影响成本,也决定了吞吐量的上限。
常见问题解答
Web3 技术栈包含多少层? 大多数模型将架构划分为五个部分:区块链(第1层和第2层)、节点访问、数据服务、应用服务以及应用程序本身。具体层数因作者而异,但核心思想在于每一层都依赖于其下层,因此任何一层出现薄弱环节都会影响其上方的所有层。
堆栈中最重要的层是什么? 对于生产环境,节点访问层通常是最关键的依赖项,因为所有的读写操作都会经过该层。如果端点速度慢或不可靠,就会导致产品运行迟缓或无法正常工作,因此,自动故障转移 等功能在此层至关重要。
开发去中心化应用(dapp)需要索引器吗? 简单的应用程序可以直接从 RPC 端点读取数据,但凡是需要进行复杂查询(按地址查询转账记录、汇总交易量、历史查询)的情况,都会从区块链索引中 受益——该索引将解码后的数据存储在可查询的数据库中,从而确保每次查询都能快速完成。
一家服务商能否覆盖整个技术栈? 确实,这种情况越来越普遍。一些服务提供商同时涵盖节点访问、数据服务以及应用服务层的某些部分,这使您能够在单一平台上进行构建,而无需为RPC、索引、流处理和存储分别集成不同的供应商。
第二层协议在协议栈中处于什么位置? 第2层网络与第1层网络共同位于基础层。从协议栈的角度来看,访问它们的方式相同,即通过RPC端点、索引器和streams ,只是它们拥有各自针对特定链的配置。
Quicknode 在整个技术栈中的定位 Quicknode 为 Web3 技术栈的多个层级提供基础设施。在节点访问层,Core API 覆盖 80 多条区块链,提供生产级 RPC 端点,可用性高达 99.99%,并配备全球分布式、低延迟的节点。在数据服务层,Quicknode (Streams )提供基于推送的数据传输服务,具备顺序保证、重组处理功能,并同时支持实时流式传输和历史数据补全。 在应用服务层,Quicknode 提供IPFS 网关及去中心化存储的固定功能、用于增强 API 的 Marketplace 插件,以及用于简化集成的Quicknode SDK 。
这种全栈覆盖意味着开发者可以在单一的基础设施平台上进行开发,而无需为每一层分别拼凑不同的服务提供商。无论您的应用是单链 DeFi 协议,还是横跨数十个网络的多链平台,Quicknode 都能提供作为一切构建基础的基础设施。
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Quicknode
更新于2026年9月16日
2026年3月20日 — 阅读时间11分钟