理解Web3堆棧：如何成為Web3的開發者？_區塊鏈

原文標題：《定義web3堆棧》

原文作者：NaderDabit

原文編譯：TheGraph社區成員

想在web3上進行構建？NaderDabit在一份介紹性指南中指出了web3技術堆棧的構建模塊

在「web3上構建」的下一章節中，Edge&Node開發者關系工程師NaderDabit闡述了web3堆棧，以及開發者如何將在web3上構建的各個層面概念化。

我在2021年4月過渡到web3，此前我做了大約10年的傳統全棧開發者。在潛心研究所有這些新技術和想法時，我想知道的第一件事是「什么是web3堆棧？」。

當構建一個傳統的網絡或移動應用程序時，我經常依賴某幾個構建模塊來完成工作：

-API/應用服務器

-驗證層

-數據庫

-客戶端框架、平臺和庫

-文件存儲

使用這些核心組件，我可以建立我想要的大多數類型的應用程序，或者至少可以達到大部分的目的。那么，這在web3中是什么樣子的呢？

事實證明，這個問題的答案并不那么直截了當，因為：

-此范式在很多方面都完全不同

-web3的工具、技術和生態系統都沒有web2那么成熟

對我來說，也更難理解如何啟動、運行和建立web3應用程序，因為我是以與web2世界相同的方式來處理問題的。

在過去8個月左右的時間里，經過工作、研究、實驗和建設，我想和大家分享一下我的心得。

什么是web3？

在我們定義web3堆棧之前，讓我們試著定義一下web3：

Web3是實現完全去中心化的應用的協議棧。

烏克蘭預防腐敗局：議員Anna Skorokhod未能合理解釋其加密貨幣來源:金色財經報道，烏克蘭國家預防腐敗局聲稱，發現Za Majbutne黨議員Anna Skorokhod持有的加密貨幣來源存在“不準確信息”。根據Slovoidilo的說法，其擁有44 BTC（289萬美元）、130 ETH（620,660美元）和135 ETC（7,758美元）。盡管監管機構表示擁有加密貨幣沒有利益沖突，但他們對Slovoidilo對如何獲得了這些數字資產的解釋完全不滿意。目前烏克蘭法律要求所有政客申報其加密資產。Slovoidilo辯稱，她沒有足夠的“技術知識”來購買這些加密貨幣。相反，是通過她現已離婚的丈夫獲得的。但國家預防腐敗局聲稱其發現的真正差異在于，存在9347美元的未申報資金。差異源自購買的時間和她據稱為這些加密貨幣支付的價格。[2021/11/13 6:49:45]

有了這個去中心化的技術棧，我們就可以開始構建去中心化的應用，這些應用有其自身的意義和特點。

web3的一些特點是：

-去中心化的網絡基礎設施

-所有權

-本地數字支付

-自主的身份

-分布式的、無需信任的、強大的基礎設施

-開放、公共、可組合的后端

雖然一些建立在去中心化技術堆棧上的應用程序將取代它們的前輩，但區塊鏈啟用的新源語也使新的應用程序范式成為可能。

原生的數字支付和公共后端基礎設施--如機器學習、移動設備、虛擬現實和其他技術源語、平臺和構建模塊--使全新類型的應用程序得以建立，有些是尚未想象到的。

這是否意味著一切都將被web3取代？不一定。雖然我認為對于某些類型的應用程序來說，建立在去中心化的技術堆棧上是一個更好的選擇--就像幾乎任何技術決定一樣，這取決于你要建立什么。

聲音 | 朱嘉明：必須重新理解貨幣體系、金融秩序、資本規則和商業模式的關系:在數字資產研究院與OK聯合主辦的《Libra:一場牽動全球的智慧、技術、經濟、、權力的全方位博弈》線下研討會上，朱嘉明教授發表《Facebook數字貨幣在全息貨幣經濟體系中的位置》的主題演講。

朱嘉明認為，Facebook數字貨幣迫使我們必須重新思考和理解貨幣體系、金融秩序、資本規則和商業模式的關系。[2019/6/20]

現在讓我們開始深入了解web3的堆棧，分成以下幾類：

-區塊鏈

-區塊鏈開發環境

-文件存儲

-P2P數據庫

-API

-身份

-客戶端(框架和庫)

-其他協議

區塊鏈

有無數的區塊鏈，你可以選擇建立在其上。沒有一個是"最好的"，相反，你應該考慮它們之間的各種權衡。

在學習新東西時，有一件事對我來說常常很重要，那就是將帕累托原則應用到我所學的東西上。也就是說，什么是最有效的方式來獲得該數量的時間和努力的結果。遵循這個想法，我可以在最短的時間內學習新東西的同時獲得最大的牽引力和動力。

在區塊鏈領域，學習Solidity和EVM可能是作為區塊鏈開發者入門時的最佳選擇。使用這種技能，你不僅可以為以太坊，而且可以為其他以太坊第二層、側鏈，甚至其他區塊鏈構建。

也就是說，Rust在區塊鏈領域開始變得越來越流行，Solana、NEAR、Polkadot等都有一流的Rust支持。你學習這兩種語言可能都不會出錯，但對于初學者來說，如果今天有人問我，我會說Solidity仍將是更好的選擇。

除了這些建議，這里有一個不全面的區塊鏈樣本，它在技術、實用性、社區、勢頭和未來可行性方面有一個堅實的組合：

聲音 | 嘉楠耘智聯席董事長：研究區塊鏈需借助比特幣來加深理解:嘉楠耘智聯席董事長孔劍平在17日的行業會議上發表演講，表示目前區塊鏈處于探索階段。作為比特幣的底層技術，現階段研究區塊鏈，還需要借助比特幣來加深對其理解。孔劍平同時呼吁，未涉足區塊鏈領域或與之相關領域的投資者理性投資，避免淪為韭菜。[2018/10/17]

-以太坊--原創智能合約平臺

-ZKrollups:ZKSync,Starknet,Hermez-高吞吐量的以太坊第2層，但不與EVM原生兼容

-Optimisticrollups:Arbitrum&Optimism-以太坊第2層，與EVM兼容。

-Polygon-以太坊側鏈

-Solana-吞吐量高，交易成本低，區塊時間快，但比EVM更難學習

-NEAR-底層區塊鏈，可以用Rust或Assemblyscript編寫智能合約

-Cosmos-一個互操作的區塊鏈的生態系統

-Polkadot-基于區塊鏈的計算平臺，使建立在其上的區塊鏈能夠在它們之間執行交易，創建一個互連的區塊鏈互聯網

-Fantom-EVM兼容的底層區塊鏈

-Avalanche-EVM兼容的底層區塊鏈

-Celo-EVM兼容的底層區塊鏈，旨在使任何擁有智能手機的人都能輕松發送、接收和存儲加密貨幣

-Tezos-非EVM兼容的底層區塊鏈，很多NFT項目正在使用它

區塊鏈開發環境

對于EVM開發，有幾個好的開發環境可以使用：

-Hardhat是一個較新的選擇，但它正在獲得越來越多的青睞。他們的文檔很好，工具和開發人員的體驗很好，我個人一直在用它來構建去中心化應用。

動態 | 美國德克薩斯州尋求由區塊鏈提供支持的ID管理解決方案:9月17日消息，德克薩斯州奧斯汀市一直致力于為遇到無家可歸者的人們開發區塊鏈驅動的身份識別系統。該倡議被稱為MyPass，計劃中的最終產品是一個平臺，將個人記錄和id的數字副本收集在一個手機號碼或電子郵件地址下，使實體副本冗余。一個人與不同服務的所有交互都可以使用區塊鏈記錄在一個臺賬上，而不是在多個由個人管理的數據庫之間存儲數據，在每次交互發生時，由經過驗證的機構和個人組成的機構和個人驗證每個交互。這個想法來自于在難民營中實施的類似項目，比如世界糧食計劃署在約旦的建筑項目。[2018/9/17]

-Truffle是一套在EVM上構建和開發應用程序的工具。它很成熟，經過實戰考驗，并且有很好的文檔。它已經存在了一段時間，許多開發者都在使用它。

-Foundry是一個來自Paradigm的新的Solidity開發環境，顯示出很大的前景。它的主要特點是能夠在Solidity中編寫測試，支持模糊測試，以及速度。我在這里寫了一個關于它的單獨介紹。

-Brownie是一個基于Python的智能合約開發和測試框架，用于Solidity/EVM開發。

對于Solana的開發，Anchor正在迅速成為新的開發者的入門點。它提供了一個CLI，用于構建和測試Solana程序的腳手架，以及你可以用來構建前端的客戶端庫。它還包括一個DSL，可以抽象出開發人員在開始使用Solana和Rust開發時經常遇到的許多復雜問題。

文件存儲

我們在web3中把圖片、視頻和其他文件存儲在哪里？在鏈上存儲這么大的文件通常是非常昂貴的，所以我們可能不想把它們存儲在那里。

相反，我們可以使用少數幾個文件存儲協議中的一個：

-IPFS--點對點文件系統協議

CoinDesk調查報告：美國82%的受訪者表示不容易理解自己的納稅義務:在2017年加密貨幣為全球稅收帶來了大約700億美元的收入。目前，圍繞加密貨幣的稅收參數仍在不斷變化。31%的受訪者表示，他們會繳納投資收益相關稅費。然而有繳稅義務的人數可能高于報告應稅收益的人數。美國82%的受訪者表示，他們不容易理解自己的納稅義務，62％的非美國受訪者表示了相同的觀點。這些觀察支持了一個理論，即人們（包括監管機構）對整個資產類別的法律和稅收狀況感到困惑。美國與非美國受訪者之間20％的稅收差異可能表明美國無法接受下一代金融技術，而同時競爭國家正在考慮采取更友好的策略。[2018/5/15]

-優點：它很可靠，有很好的文檔，有一個龐大的生態系統

-缺點：如果數據沒有固定，就會丟失。

-Arweave-允許你永久地存儲數據，只需支付一筆交易費。我是Arweave的粉絲，在這里寫了一篇關于它的博文。

-Filecoin-來自ProtocolLabs，也是建立IPFS的團隊，它是一個協議，旨在提供一個持久的數據存儲系統。有一些方法可以讓開發者建立在Filecoin上，包括web3.storage，這很不錯。

-Skynet-我還沒有在生產中使用它，但已經試過了，它似乎工作得很好。這里的API看起來很棒。我有一些問題，比如數據的持久性有多長，以及Skynet與其他協議的互操作性。

P2P數據庫

除了文件存儲和鏈上存儲外，你可能還需要在鏈外存儲數據。你可以使用這些類型的解決方案，類似于你在傳統技術堆棧中使用數據庫的方式，但它們是在去中心化的網絡上的N個節點上復制的，因此更可靠。

幾個選擇是：

-CeramicNetwork-一個去中心化的開源平臺，用于創建、托管和分享數據。Ceramic也有一個很好的身份協議，我將在后面談及。可能是我目前最喜歡的鏈外存儲解決方案。這里有一個相當不錯的演示。

-TextileThreadDB-一個建立在IPFS和Libp2p上的多方數據庫。如果我理解正確的話，它目前可能正在經歷一個大的API變化。我試過了，它顯示了一些前景，但文檔和DX需要一些改進。

-GunDB-一個去中心化的、點對點的數據庫。Gun已經存在了相當長的時間，一些相當有趣的應用已經用它建立。

就成熟度而言，我的看法是，鏈外存儲解決方案的生態系統還沒有達到建立一些開發者可能想要的更高級的用例所需要的程度。這里的一些挑戰是實時數據、沖突檢測和沖突解決、寫入授權、文檔和一般開發者經驗。

將鏈外數據解決方案與區塊鏈協議相結合，是我們在擁有能夠支持任何類型應用的完全去中心化協議棧之前需要跨越的最后一個大障礙之一。

API

我們與區塊鏈互動和在區塊鏈之上構建的方式與傳統技術棧中的數據庫有很多不同。對于區塊鏈，數據不是以一種可以有效或容易地直接從其他應用程序或前端消費的格式存儲的。

區塊鏈是為寫操作而優化的。你經常聽到以每秒交易量、區塊時間和交易成本為中心的創新發生。區塊鏈數據在一段時間內以區塊形式寫入，使得除了基本的讀取操作外，其他的都不可能。

在大多數應用中，你需要像關系型數據、排序、過濾、全文搜索、分頁和許多其他類型的查詢功能。為了做到這一點，需要對數據進行索引和組織，以便有效地進行檢索。

傳統上，這是數據庫在集中式技術棧中所做的工作，但在web3棧中缺少索引層。

TheGraph是一個用于索引和查詢區塊鏈數據的協議，它使這一過程變得更加容易，并為這樣做提供了一個去中心化的解決方案。任何人都可以建立和發布開放的GraphQLAPIs，稱為子圖，使區塊鏈數據易于查詢。

要了解更多關于TheGraph的信息，請查看這里的文檔或我在這里的教程。

身份認證

在web3中，身份認證是一個完全不同的范式。在web2中，認證幾乎總是基于用戶的個人信息。這些信息通常是通過一個表單或OAuth提供者收集的，要求用戶交出這些信息以換取對應用程序的訪問。

在web3中，身份識別完全圍繞著錢包和公鑰密碼學的概念。

雖然"錢包"這個名字有它的作用，但我發現剛接觸web3的人覺得這個術語很混亂，因為它與認證和身份有關。我希望將來我們能想出一些其他的方法來表達錢包是什么，因為它不僅結合了金融的各個方面，也結合了身份和信譽。

作為一個開發者，你將需要了解如何以各種方式訪問用戶的錢包和地址并與之互動。

在一個非常基本的層面上，你可能想請求訪問用戶的錢包。要做到這一點，你通常能夠在窗口環境中訪問用戶的錢包，或者使用像WalletConnect或Solana的錢包適配器。

例如，如果他們有一個可用的Ethereum錢包，你將能夠訪問window.ethereum。對于Solana、Arweave和其他少數的錢包也是如此。WalletConnect很適合移動網絡和ReactNative，因為它允許用戶直接從設備上使用他們的移動錢包進行授權。?

如果你想自己處理認證，你可以讓用戶簽署交易，然后在某處解碼以認證用戶，但這通常需要一個服務器。這里是一個使用EVM錢包的例子，這里是一個使用Solana/Phantom的例子。

以去中心化的方式管理用戶資料呢？CeramicNetwork為管理去中心化的身份提供了最強大的協議和工具套件。他們最近發布了一篇博文，概述了他們最近的一些更新，并給出了一些關于所有工具如何協同工作的指南。我想從那里開始，然后探索他們的文檔，以獲得對如何開始構建的理解，并考慮查看我在這里使用Ceramicself.id的例子項目。

如果你想獲取一個用戶的ENS文本記錄，ensjs庫提供了一個很好的API來獲取用戶數據：

SpruceID也是一個看起來很有前途的東西，但我還沒有試過。

Ceramic和Spruce都實現了W3C的DID規范，這本身也是我認為是web3的一個組成部分。既然如此，任何DID的集中實現都違背了該規范試圖實現的理念。

客戶端

就JavaScript框架而言，你真的可以用任何你想要的東西來構建，因為客戶端的區塊鏈SDK大多是框架無關的。也就是說，絕大多數的項目和例子都是在React中構建的。還有一些像SolanaWalletAdapter這樣的庫，為React提供額外的工具，所以我說學習或熟悉React可能是一個明智之舉。

對于以太坊的客戶端SDK，有web3.js和ethers.js。對我來說，Ethers更容易接近，并且有更好的文檔，盡管web3.js存在的時間更長。

在Solana，你可能會使用@solana/web3.js和/或Anchor。我發現Anchor客戶端庫是我構建Solana程序的首選，因為我反正也在使用Anchor框架，而且我發現它比@solana/web3.js更容易理解。

其他協議

Radicle是一個建立在Git上的去中心化的代碼協作協議。它可以被認為是GitHub的一個去中心化版本。

Livepeer是一個去中心化的視頻流媒體網絡。它已經很成熟，并被廣泛使用，網絡上有超過7萬個GPU的直播。

Chainlink是一個預言機，能夠訪問真實世界的數據和鏈外計算，同時保持區塊鏈技術固有的安全性和可靠性保證。

總結

這篇文章將是我在學習、試驗和收集web3開發人員的反饋時跟上的動態文檔。

如果你有任何反饋意見或關于我在這里遺漏的想法，請與我分享你的想法。看到圍繞web3發生的所有活動，讓人興奮不已，因為開發者們正在躍躍欲試地參與進來。雖然基礎設施仍在不斷發展，但建立真正的去中心化協議和應用程序的愿景是非常重要的，它允許人們協調，而不必將權力和控制權交給大公司，我們正在接近實現這一愿景。

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