去中心化应用程序 (dApps) 架构指南

2023-11-13 阅读: 评论: 约 5438 字预计阅读 11 分钟

在我们的日常生活中，我们经常使用传统的应用程序，尽管它们的外观不同，但具有共同的架构结构。他们依靠集中式服务器进行数据同步。相反，去中心化应用程序遵循独特的架构方法，完全使用去中心化技术构建，利用区块链等分布式账本技术。这种方法消除了中心故障点的风险，消除了对第三方中介机构的需求，并通过为用户提供更大的独立性、安全性和透明度来重塑数字格局。与依赖集中式服务器的传统应用程序相比，这种突破性的技术引发了新的机遇，Web3 和 dApp 就是最好的例子。

在本文中，我们将深入研究 dApp 的综合架构，涵盖其前端、托管、钱包、智能合约、节点访问、数据存储和其他潜在组件。每一层都可以轻松地编写为专门的博客文章，但我们的目标是提供总体摘要。

什么是去中心化应用程序 (dApp)？

去中心化应用程序（dApp）是一种构建在去中心化网络上的软件应用程序，结合了智能合约和前端用户界面。dApp 旨在在点对点区块链网络上运行，利用区块链技术的力量以安全透明的方式处理数据和执行交易。

dApp 的关键特征之一是其开源性质，这意味着大多数用户必须就任何必要的更改或更新达成共识。此外，dApp 提供去中心化存储并利用密码学来确保数据的完整性和安全性。通过使用去中心化网络，dApp 可以独立运行，无需中介机构，为用户提供更大的自主权和控制权。

是什么让 DApp 与众不同？DApp 与传统应用程序

dApp 和传统应用程序之间存在几个关键区别。为了快速理解它，这里是 Dapp 和传统应用程序之间的比较表。

标准	去中心化应用程序	传统应用程序
1. 数据所有权	用户可以完全控制自己的数据，并可以选择根据自己的需要进行共享或货币化。	数据存储在集中式服务器上，用户对其使用或共享方式的控制有限。
2. 安全性	去中心化架构使 DApp 能够更安全地抵御网络攻击和数据泄露。	集中式数据库很容易受到黑客攻击和数据泄露。
3. 隐私	交易和数据均经过加密，确保用户隐私和匿名。	用户数据可以在未经同意的情况下被收集、共享和出售。
4. 中介机构	无需中介；点对点交易是可能的。	需要银行、政府或第三方服务等中介机构。
5、共识机制	使用工作量证明或股权证明等共识算法进行验证。	不需要共识机制；中央机构负责验证。
6. 停机时间	去中心化网络不太容易出现停机，因为不存在单点故障。	集中式系统可能会因服务器维护、升级或故障而出现停机。
7. 定制	开源代码允许开发人员构建自定义解决方案和插件。	闭源代码限制了定制选项。
8. 治理	社区驱动的决策过程允许分散治理。	由中央机构管理，用户的输入很少。
9. 激励措施	代币和加密货币为参与者提供经济激励。	缺乏内在的参与激励。
10. 不信任的交互	智能合约使各方之间能够进行无需信任的交互。	需要信任中介机构和中央机构。
11. 不可变账本	区块链技术提供了所有交易的不可变记录。	不保证数据完整性或防篡改记录。
12. 身份管理	通过数字钱包和公钥进行自主身份管理。	身份管理由中介机构集中和控制。
13.供应链透明度	最终用户可以验证货物的来源、质量和流动情况。	缺乏供应链可见性和透明度。
14. 知识产权	创作者可以使用智能合约保护知识产权。	没有对知识产权保护的原生支持。
15. 争议解决	去中心化仲裁和争议解决机制。	依靠集中的法律系统来解决争议。
16. 辅助功能	任何能够访问互联网的人都可以参与，无论身在何处或财务状况如何。	可能会因地理限制或财务障碍而将某些人排除在外。

创建去中心化应用程序 (dApp) 面临的挑战

创建去中心化应用程序 (dApp) 可能非常具有挑战性。最初的障碍之一是了解区块链技术及其在解决问题中的作用。这种理解对于确定去中心化的必要性和应用程序的潜在成功至关重要。

深入掌握共识算法、区块和交易的关键概念对于在必要时扩展 dApp 非常重要。dApp 的架构与传统应用程序不同，需要独特的系统设计来确保高安全性、可靠性、隐私性和可用性。

另一个挑战在于定义 dApp 的目的并确定其目标用户及其使用去中心化应用程序的具体好处。这些信息通常在白皮书中概述，类似于以太坊的众所周知的例子。白皮书详细阐述了 dApp 的技术、目的、开发阶段、团队参与、解决问题的方法等。它还可能包括技术细节，例如特定区块链网络的选择。

该项目的筹款是另一个需要考虑的方面。虽然首次代币发行（ICO）过去曾很流行，但近年来却逐渐失宠。相反，现在有各种实体支持和投资区块链企业。获得此类风险资本通常发生在开发的后期阶段。与风险资本家或贷方相比，ICO 在筹集初始资金方面具有更大的灵活性，风险资本家或贷方通常会强加商业准则。

去中心化应用程序 (dApp) 的架构

去中心化应用程序 (dApp) 的架构通常由多个组件组成，这些组件协同工作，为各种用例提供安全、透明和去中心化的环境。以下是 dApp 架构的一些关键组件：

1. 前端开发

前端，也称为客户端，是去中心化应用程序（dApp）的用户界面（UI）。与传统的 Web 开发一样，它是使用 HTML、CSS 和 JavaScript 等流行的 Web 技术构建的。React、Angular 和 Vue.js 等框架通常用于创建响应式动态 UI。

为了与后端通信，前端需要连接到区块链网络中的节点。Web3.js和Ethers.js等 JavaScript 库以及 Python 库web3.py提供了用于处理前端逻辑的实用程序，例如签署交易、检索帐户信息和管理 web3 钱包。

为了更轻松地使用 dApp 进行前端开发，有专门为 React 等流行框架定制的库和包。Spheron 通过其简化的平台将 Web 应用程序引入去中心化存储网络（DSN），使前端 Web 部署变得简单、有效和高效，并减少了不同链的学习曲线。

Spheron 支持 20 多个框架，包括 React、Next、Gatsby 等，并提供一整套服务来支持去中心化应用程序。用户可以通过连接其 Github、Gitlab 或 Bitbucket 帐户在 Spheron 上部署静态站点。

通过 Spheron Web Hosting，用户可以获得许多功能，例如预览链接、图像优化、私有存储库支持、共享 IPFS 网关、EDGE 网络、默认 HTTP/SSL、Secureon 支持、DDoS 缓解、PPS。Spheron 还提供 全面的文档、支持和 开放社区，帮助用户应对部署和开发过程中可能面临的任何挑战。

2. 托管

托管是指存储和提供应用程序的文件，允许用户通过互联网访问它并与之交互。在传统的集中式托管中，专用服务器负责提供内容。然而，如今大多数 dApp 仍然依赖集中式托管，这可能导致潜在的单点故障和审查风险。

另一方面，去中心化应用程序托管将应用程序的文件分布在节点网络上，提供存储和带宽资源。现在，是时候将您的网站文件存储在 IPFS 等 web3 平台上了。要在去中心化网络托管期间在网络上存储文件，您可以利用 Spheron Network 的优势。使用该平台，您可以使用许多流行的框架，如 Gatsby、Hugo、Next.js、React、Vue、Vanilla JS 等。Spheron Network 为每个框架提供了 具体的指南 ，以帮助用户准备他们的网站。此外，您还可以关注这些博客以获得分步指南。

3. 钱包

钱包用于管理用户的数字资产、验证用户身份以及在区块链上签署交易。有不同类型的钱包可用，每种都有自己的优点和注意事项。

浏览器内置钱包是与 Brave、Opera 和 Microsoft Edge 等网络浏览器集成的钱包。它们允许用户管理他们的数字资产并直接在浏览器中与 dApp 交互。浏览器扩展钱包（例如 MetaMask 或 Trust Wallet ）**是单独的附加组件，用户可以在其首选浏览器中安装。**它们为各种加密货币和区块链提供了更多的多功能性和支持。

托管钱包由第三方服务提供商管理，例如交易所或钱包服务，它们可以控制用户的私钥。Magic、Argent或 MetaMask等非托管钱包让用户可以完全控制自己的私钥，从而使他们能够在不依赖第三方的情况下管理自己的数字资产。非托管钱包通常用于与 dApp 交互，用户负责安全管理其私钥。

4. 节点

节点是通过验证和中继交易参与区块链网络的单独服务器。dApp 的前端需要连接到节点才能与区块链交互。Alchemy和QuickNode等服务提供对远程节点的访问，使开发人员免于维护自己的基础设施的负担。或者，开发人员可以使用 Geth（适用于以太坊）或 Solana 的 Validator 等软件运行自己的节点。

节点支持读写操作。如果应用程序只需要从区块链读取数据，则无需支付交易费用。但是，如果dApp支持写操作，则必须支付交易费（gas费）。例如， Tatum为 dApp 开发者提供了支付用户 Gas 费用的选项，确保用户即使没有足够的数字资产来支付费用，也可以与 dApp 充分互动。

用户可以使用 Spheron 这样的平台在 Spheron 网络上托管其节点。这使得事情变得更简单，因为他们不必为不同的目的使用不同的平台；相反，他们可以在 Spheron 平台上的一处获得所需的一切。

5. 智能合约

智能合约是任何 dApp 的支柱。它们是用 Solidity（针对以太坊）或 Rust（针对 Solana）等编程语言编写的，并定义 dApp 操作的逻辑和规则。一旦部署，智能合约的代码就无法更改，这使得修复错误或添加新功能变得具有挑战性。

为了解决可升级性，使用了代理合约。代理合约充当中间人，将请求转发给逻辑合约，同时维护合约的状态。逻辑契约包含应用程序的实际代码和业务逻辑。开发者可以部署新版本的逻辑合约并更新代理合约以指向新的逻辑，从而实现无缝升级而不影响合约的数据。

除了内部智能合约之外，dApp 还可以与其他人部署的智能合约连接。例如，像 1inch 这样的 dApp，一个去中心化交易所（DEX）聚合器，与 Uniswap和Sushiswap等各种去中心化交易所的智能合约进行交互。

为了实现跨链交互，可以在 dApp 中实现像 Wormhole 这样的桥或像 Cosmos 这样的互操作协议。

6. 索引解决方案

索引解决方案使区块链数据更易于访问和查询，在 dApp 生态系统中发挥着至关重要的作用。随着区块链规模和复杂性的增长，直接从链中检索特定数据可能会很慢并且占用资源。索引解决方案创建结构化的索引数据库，从而实现更快、更高效的数据检索。这些解决方案通常提供实时数据同步，使 dApp 能够快速响应链上事件。

The Graph是一种流行的去中心化索引协议，用于开发子图。许多节点提供商（例如 QuickNode）也提供索引功能。

7. 数据存储

虽然区块链适合存储交易数据，但由于可扩展性和成本问题，它并不适合大规模数据存储。IPFS或Filecoin等去中心化存储解决方案通常用于 dApp 中的链下数据存储。这些服务采用加密和分片来确保数据隐私和完整性。或者，可以使用集中式数据存储，但它会损害完全的去中心化。

用户也可以使用 Spheron Network。Spheron 提供了一套 软件开发套件（SDK） ，使开发人员能够轻松地将去中心化存储解决方案集成到他们的应用程序中。这些 SDK 简化了在 IPFS 等去中心化存储网络上上传和管理文件的过程。使用 Spheron SDK，开发人员无需编写复杂的文件上传代码（例如多分块和并行化），从而节省时间和资源。此外，SDK 还负责存储可扩展性和冗余，使开发人员无需担心管理服务器空间或开发负载平衡机制。

存储SDK专为开发者设计，为开发者提供强大的多链存储能力。它简化了与各种去中心化网络交互的过程，使开发人员能够轻松上传、管理和检索数据，同时利用区块链技术的安全性和效率。

浏览 器上传 SDK 简化了直接从基于浏览器的环境将数据上传到去中心化存储网络的过程。它利用 Spheron 的多链存储功能，为最终用户安全、无缝地上传数据提供直观的解决方案。通过将此 SDK 集成到 Web 应用程序中，用户可以轻松地将文件存储在存储网络上。

Spheron 还提供了一个存储仪表板。存储仪表板是一个用户友好的界面，用户只需点击几下即可将资产上传到去中心化存储网络。它的设计是为了方便和易于使用，技术和非技术用户都可以使用它。

8. 预言机

预言机通过使智能合约能够与外部数据源交互，在智能合约的功能中发挥着至关重要的作用。它们允许智能合约访问和使用链下数据，这些数据可以是从天气信息到股票价格、体育比分甚至选举结果的任何数据。这使得智能合约能够根据现实世界的事件执行预定义的逻辑，使其更加通用和强大。

Chainlink和 UMA 是区块链领域使用的预言机的两个突出例子。Chainlink是一个去中心化的预言机网络，提供对链下数据的实时访问，而UMA（通用市场准入）是一个开源平台，允许开发人员构建可以与链外数据交互的去中心化应用程序。

结论

总之，去中心化应用程序 (dApp) 代表了数字领域的突破性转变。与传统的集中式应用程序相比，它们为用户提供了更好的控制、安全性和透明度。凭借其开源特性、密码学的使用以及对去中心化网络的依赖，dApp 为软件开发提供了新的范例。正如比较图表中突出显示的那样，这种转变在其相对于传统应用程序的众多优势中显而易见。

然而，创建 dApp 也面临着一系列挑战。dApp 开发生态系统中的一个著名参与者是 Spheron Network，这是一个简化去中心化应用程序的开发和部署的平台。Spheron 提供广泛的服务，从支持各种框架的简单前端部署到具有图像优化和 DDoS 缓解等功能的去中心化托管。Spheron 还提供全面的文档和支持，使其成为 dApp 开发人员的宝贵资源。

Spheron 的软件开发套件 (SDK) 简化了 dApp 的集成，使开发人员无需编写复杂的文件管理代码，并确保数据隐私和安全。该平台的存储仪表板提供了一个用户友好的界面，用于将资产上传到去中心化存储网络，使技术和非技术用户都可以访问。

在快速发展的 dApp 开发领域，像 Spheron Network 这样的平台有助于简化开发流程、提高效率并促进去中心化技术的采用。随着 dApp 不断重塑数字格局，Spheron 等平台提供的支持和资源正在为软件应用领域更加去中心化、安全和以用户为中心的未来铺平道路。

原文：https://blog.spheron.network/guide-to-architecture-of-decentralized-applications-dapps

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