Einführung in den Ethereum-Stack

Wie bei jedem Software-Stack variiert der komplette "Ethereum-Stack" zielabhängig von Projekt zu Projekt.

Es gibt jedoch zentrale Komponenten von Ethereum, die dabei helfen, ein gedankliches Modell für die Interaktion von Softwareanwendungen mit der Ethereum-Blockchain bereitzustellen. Wenn Sie die Ebenen des Stacks verstehen, ist es einfacher, die unterschiedlichen Möglichkeiten für die Integration von Ethereum in Softwareprojekte zu verstehen.

Ebene 1: Ethereum-Virtual Machine

Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist die Laufzeitumgebung für Smart Contracts in Ethereum. Alle Smart Contracts und Statusänderungen auf der Ethereum-Blockchain erfolgen über Transaktionen. Die EVM übernimmt die gesamte Transaktionsabwicklung im Ethereum-Netzwerk.

Wie bei jeder virtuellen Maschine erzeugt die EVM einen Abstraktionsgrad zwischen dem ausführenden Code und der ausführenden Maschine (einem Ethereum-Node). Derzeit läuft die EVM auf Tausenden von Knoten auf der ganzen Welt.

Unter der Haube verwendet die EVM eine Reihe von Opcode-Anweisungen, um bestimmte Aufgaben auszuführen. Diese (140 einmaligen) Opcodes erlauben es der EVM Turing-komplett(opens in a new tab) zu sein, was bedeutet, dass die EVM in der Lage ist, fast alles zu berechnen, wenn man genügend Ressourcen hat.

Als dApp-Entwickler müssen Sie über die EVM nicht mehr wissen, als dass sie existiert und sie alle Anwendungen auf Ethereum zuverlässig ohne Ausfallzeiten betreibt.

Ebene 2: Smart Contracts

Smart Contracts sind die ausführbaren Programme, die auf der Ethereum-Blockchain laufen.

Smart Contracts werden unter Verwendung bestimmter Programmiersprachen geschrieben, die in EVM Bytecode kompiliert werden (Low-Level-Maschinenbefehle, Opcodes genannt).

Smart Contracts dienen nicht nur als Open-Source-Bibliotheken, sondern sind im Wesentlichen offene API-Dienste, die rund um die Uhr laufen und nicht aufgehoben werden können. Smart Contracts stellen öffentliche Funktionen zur Verfügung, mit denen Nutzer und Anwendungen (dApps) interagieren können, ohne dass eine Berechtigung dafür erforderlich ist. Jede Anwendung kann sich in die bereitgestellten Smart Contracts integrieren, um Funktionen zusammenzustellen, wie z. B. das Hinzufügen von Daten-Feeds oder die Unterstützung von Token-Swaps. Zudem kann jeder neue Smart Contracts für Ethereum bereitstellen, um maßgeschneiderte Funktionen für die Anforderungen der eigenen Anwendung zu schaffen.

Als dApp-Entwickler müssen Sie Smart Contracts nur dann schreiben, wenn Sie benutzerdefinierte Funktionen zur Ethereum-Blockchain hinzufügen möchten. Sie werden feststellen, dass sich die meisten oder alle Bedürfnisse Ihres Projekts durch die Integration von bestehenden Smart Contracts erfüllen lassen, zum Beispiel wenn Sie Zahlungen in Stablecoins unterstützen oder den dezentralen Austausch von Tokens ermöglichen möchten.

Ebene 3: Ethereum-Nodes

Damit eine Anwendung mit der Ethereum-Blockchain interagieren kann, muss sie sich mit einem Ethereum-Node verbinden. Wenn Sie sich mit einem Node verbinden, können Sie Blockchain-Daten lesen und/oder Transaktionen an das Netzwerk senden.

Ethereum-Nodes sind Computer auf denen Software läuft – ein Ethereum-Client. Ein Client ist eine Implementierung von Ethereum, der alle Transaktionen in jedem Block prüft und das Netzwerk somit sicher und die Daten genau hält. Ethereum-Nodes sind die Ethereum-Blockchain. Sie speichern gemeinsam den Zustand der Ethereum-Blockchain und erreichen einen Konsens über Transaktionen, um den Blockchain-Status zu mutieren.

Indem Sie Ihre Anwendung mit einem Ethereum-Node verbinden (über die JSON-RPC-API), kann Ihre Anwendung Daten aus der Blockchain lesen (z. B. Salden von Benutzerkonten) und neue Transaktionen an das Netzwerk senden (z. B. ETH-Übertragungen zwischen Benutzerkonten oder die Ausführung von Smart-Contract-Funktionen).

Ebene 4: Ethereum-Client-APIs

Viele komfortable Bibliotheken (die von der Open-Source-Community von Ethereum erstellt und verwaltet werden) ermöglichen es Ihren Anwendern, sich mit der Ethereum-Blockchain zu verbinden und mit ihr zu kommunizieren.

Wenn Ihre benutzerseitige Anwendung eine Web-App ist, können Sie auch eine entsprechende JavaScript-API direkt in Ihr Frontend installieren. Oder Sie verwenden eine Python- oder Java-API, um diese Funktionalität serverseitig zu implementieren.

Obwohl diese APIs kein notwendiger Bestandteil des Stacks sind, gestalten sie die direkte Interaktion mit einem Ethereum-Node wesentlich einfacher. Zudem bieten sie Dienstprogrammfunktionen (z. B. Umwandlung von ETH zu GWei), so dass Sie als Entwickler weniger Zeit damit verbringen, Probleme mit Ethereum-Clients zu lösen, und sich auf die konkreten Funktionen Ihrer Anwendung konzentrieren können.

Ebene 5: Endbenutzeranwendungen

Auf der obersten Ebene des Stacks befinden sich benutzerorientierte Anwendungen. Das sind die Standardanwendungen, die Sie heute regelmäßig nutzen aund aufhauen: in erster Linie Web- und Mobilanwendungen.

Die Art und Weise, wie Sie diese Benutzeroberflächen entwickeln, bleibt im Wesentlichen unverändert. Meist müssen Benutzer nicht wissen, dass die von ihnen verwendete Anwendung auf einer Blockchain erstellt wurde.

Bereit, Ihren Stack zu wählen?

Machen Sie sich mit unserem Leitfaden vertraut, um eine lokale Entwicklungsumgebung für Ihre Ethereum-Anwendung aufzusetzen.

Weiterführende Informationen

• Die Architektur einer Web 3.0-Anwendung(opens in a new tab) – Preethi Kasireddy

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